臭氧与温室效应

两个有关地球大气难题——臭氧的耗尽和温室效应,从多种方面相互联系着。在平流层中产生的破坏臭氧或干扰臭氧光化学反应的物质,大大加强了温室效应。相反,温室效应,尤其是CO_2的作用,使平流层的温度降低,减小了在平流层的中、高层臭氧消耗速度。导致温室效应产生的最显著的一个因素——大气中的CO_2,其来源就是消耗量还在不断上升的化石燃料,但并非所有产生的CO_2都滞留在大气中。在大气与海洋之中,有几乎相等的CO_2含量,这是由CO_2分压在大气和表层水面的平衡控制的,而在海水中CO_2的分压是由其中CO_2的总量(CO_2,HCO_3~-CO_3~-)     

温室效应与作物高产

在对温室效应的罪魁 CO_2的一片声讨声中.植物学家却另有一个说法:大气中 CO_2浓度的增加对植物大有裨益。多少年来,在人类生存的历史长河里,大自然似乎始终玩弄着跷跷板的平衡魔术。近10年来,人类几乎将 CO_2打入深     

长期二氧化碳倍增对大豆、谷子叶片的叶绿素蛋白质复合物的影响

由于矿物燃料的燃烧、森林的砍伐等原因,地球大气中的CO_2浓度连续地上升,在下世纪末可能将为现在的2倍。     

人为排放所引起大气CO_2浓度变化的卫星遥感观测评估

人为排放是引起大气CO_2浓度升高的主要原因,由大气CO_2卫星遥感观测获取全球和区域大气CO_2浓度的变化已被认为是评估区域人为排放的有效手段之一.为了深入定量分析区域人为碳排放对大气CO_2浓度变化的贡献,本研究利用由温室气体观测卫星(GOSAT)获取的近5年(2010~2014年)大气CO_2柱浓度数据,以同纬度带高人为排放区域的中国京津冀和美国东部城市密集区为研究对象区,结合位温气象数据和人为碳排放清单数据圈定出对比背景区,通过分析比较人为排放区与背景区的CO_2浓度差值,评估人为排放对大气CO_2浓度增量变化的影响.分析结果显示,近5年中国京津冀和美国东部城市密集区的大气CO_2浓度比背景区分别显示平均1.8和2.0 ppm的升高;且冬季均高于其他季节,分别为2.4±0.6和2.8±0.8 ppm.进一步分析月变化特征时发现中国京津冀地区2014年11月亚太经合组织会议(APEC)期间大气CO_2浓度异常低于前期3.2 ppm,反映了会议期间政府实施的减排控制效果.论文研究结果表明CO_2卫星观测能够从区域大气CO_2浓度的变化定量评估人为排放的影响,作为有效手段之一辅助于区域人为排放控制效果的评估.     

探寻我国碳汇分布:从大气CO2探测入手

正二氧化碳(CO_2)是地球大气的重要组成部分,体积组分约占大气的0.04%.大气中的CO_2会产生较强的温室效应,含量过高将导致地表温度升高.自工业革命以来,人类对化石燃料的消耗,导致CO_2等温室气体被大量释放,超过了大自然的调节能力,导致残留在大气中的CO_2含量急剧上升,     

活性磁铁矿的制备及其直接转化二氧化碳成炭的研究

近年来,综合利用CO_2的研究已取得了长足的进展。关于CO_2有两个问题特别引人关注:一是由于大气中CO_2引起的“温室效应”等环境问题;二是大量消耗煤炭、石油等化石燃料,导致资源缺乏问题。为了彻底解决上述问题,人们试图将CO_2作为“潜在碳资源”加以综合利用,为此必须解决CO_2的固定。CO_2的固定已被大量的研究人员使用化学的、物理的及生物的方法进行了广泛的研究。但是,有关CO_2直接分解成C的研究报道却很少见。 CO_2转化成C的研究,不仅可解决上述问题,得到有经济价值的炭黑,而且还有其特殊的应用背景。环境中CO_2含量低于0.4％时,对人的生存才是安全的,每人每天约吸入0.95kg O_2和呼出1kg CO_2。因此,及时将CO_2转化成C,已成为宇宙飞船、潜艇等具有密闭舱体系的生命保障系统的重要课题。目前,载人航天器中CO_2分解均采用Bosch法,该法是把CO_2和     

北京大气CO2浓度日变化、季变化及长期趋势

1993～1995年北京大气CO_2浓度上升较快,年平均增长率为3.7％,1995年平均浓度达到最高,为（409.7±25.9）μmol·mol-1,随后缓慢下降.强度基本稳定的CO2源与迅速增大的CO_2汇的共同作用导致北京1995～2000年大气CO_2浓度逐渐降低.CO_2浓度季节变化明显,冬季出现峰值,平均浓度为（426.8±20.6）μmol·mol-1;夏季出现谷值,平均浓度为（369.1±6.9）μmol·mol-1.CO_2浓度季变化主要受物候季节变化控制.北京大气CO_2浓度日变化强烈,峰值一般出现在夜间,谷值出现在白天,平均日较差>34.7μmol·mol-1.年际季变化分析发现冬季和秋季大气CO2浓度变化基本控制着大气CO_2年际变化趋势,夏季浓度年际季变化对大气CO_2变化总趋势影响不大.     

同时检测O2和CO2的实时动态传感技术研究

氧和二氧化碳是两种与生命过程息息相关的共存气体.我们先期研究建立的微电流法,采用非水电解质在气敏微电极和硅一体化薄膜微电极器件上常温直接检测CO_2,取得了满意的结果.但是,O_2的干扰难以消除.若要连续检测O_2和CO_2,则必须分次提取两者的响应信号,以致电极结构复杂,测量费时.而且,这类按Clark电极限流原理稳态工作的电化学传感器,其响应速度不可能跟上生物呼吸过程中O_2和CO_2气体分压的动态变化频率.     

光合作用机制研究的目前情况和存在问题

光合作用的基本过程是植物通过叶绿素和酶活动,利用日光能将 CO_2和水同化为碳水化合物,如葡萄糖和淀粉。这个过程的简单表达方式是:6CO_2 6H_2O 光(hv)(?)叶绿素(chl)C_6H_(12)O_6 6O_2     

降水与森林相互作用机理的探讨

降水条件很大程度上决定了森林生态环境的演变。相反,森林的变化对降水在群落中的分布状况,甚至大气降水的形成过程都会产生影响。本文应用系统的生态学、植物生态学、气象学、地理空间分析等和方法,研究了降水与森林相互作用的一些规律性,并刻意从森林的宏观动态和微观动态两方面探讨了森林与降水的相互作用机理。作者认为,森林的生长动态对降水的影响主要表面对水分的再分配;而森林面积的锐减却通过减少大气中的凝结核和减少     

我国岩溶作用与大气温室气体CO2源汇关系的初步估算

IPCC,田中正之以及Tans等人的研究均认为进入大气的CO_2约有10%～20%去向不明,IPCC称之为“遗漏的CO_2汇”(Missing sink).近年来,许多学者对此进行了大量的研究,试图捕捉这10%～20%的CO_2的行踪.虽然其研究取得了一定的进展,但对这一“遗漏的汇”至今仍无令人满意的解释.袁道先提出的碳酸盐岩-水-CO_2三相岩溶动力系统概念模型不但清楚地表明了岩溶作用与大气CO_2之间的密切关系,而且为由此形成的岩溶过程中的碳循环理论开辟了大气CO_2源汇研究的新领域.本文试图运用其理论方法,根据我国典型岩溶区的现场监测和统计资料,对我国的岩溶作用与大气CO_2的源汇关系进行初步的定量评价.     

喜马拉雅山脉和藏南高原:大气CO_2的储藏地

正对全球气候变化施以重大影响的喜马拉雅山脉和青藏高原,在全球碳循环过程中究竟扮演何种角色?它究竟是向大气排放CO_2的"碳源",还是大量吸收大气CO_2的"碳汇"?当前一种主流观点认为:大气二氧化碳(CO_2)浓度的快速增加会产生温室效应,给人类的生存与发展带来极为严重的负面影响。一些影视作品,如《后天》、《2012》等以艺术形式将此观点进一步发扬光大,"全球变化"因此成为现代社会一个颇受关注的"热点"议题。深入认识地球历史时期大气圈CO_2浓度及其变化规律,无疑是理解现今大气圈CO_2浓度及其未来变化规律     

低O_2低CO_2对脑血管作用机理的初探

低O_2低CO_2是人在高原上一个最常见的生理现象,动脉血液中CO_2分压(PaCO_2)的高低是调节脑血流的最重要的因素.早在1965年,Harper等已对常O_2下PaCO_2与脑血流的关系作过较系统的研究.后来,又有不少国内外的学者,如顾正中,Krasney等就低O_2下PaCO_2与脑血流的关系问题作了一些研究.他们观察到高PaCO_2可以加强低O_2的升血流效应,引起脑血流的叠加反应;而低PaCO_2则有对抗低O_2的升血流作用,使低O_2下     

植物与动物之间的战争

在大多数人看来,羚羊倘徉在草地上的景象集中体现了大自然和睦相处的平衡。然而,美国纽约的古生物学家奥尔森认为并非如此。他认为,草地是植物与吃植物的动物之间进行生存搏斗的最大战场。奥尔森声称,这场战争已形成了全球性的反响:由于该战争已拉锯式地来回争夺了4亿5千万年,从而使地球的气候也随大气中CO_2的增减而变化。 在整个地质学时代,地球的气候变化首先取决于CO_2的多少。空气中CO_2的分子在任何时候都是使整个星球演化的大循环的组成部分。火山不停地排放着CO_2。CO_2在大气中溶解于水滴中,形成碳酸后转化为雨的形式返落地面。碳酸与岩石起反应后释放出碳酸氢盐离子,这些离子被冲入江河后带进海洋。这就是所谓的风蚀过程。海洋中的浮游生物利用碳酸氢盐为自己营造了碳酸钙硬壳。当浮游生物死     

玄武岩风化是重要的碳汇机制吗?

在全球碳循环的研究中,硅酸盐化学风化被认为是大气CO_2的一个重要汇.自1996年Gislason开展对冰岛玄武岩(硅酸盐岩的一种)风化碳汇的研究以来,玄武岩风化引起的"大气"CO_2高消耗更成为研究热点.在对相关文献进行全面系统梳理的基础上,发现玄武岩流域的所谓"大气"CO_2高消耗(碳汇)可能与下述原因有关:(1)碳通量较高的玄武岩研究区多位于热带或洋岛-岛弧地区,该区雨量充沛,河流径流量大,进而造成碳通量较大;(2)硅酸盐岩流域高的溶解无机碳(DIC)浓度并非来自硅酸盐矿物的风化,而是来自广泛分布在硅酸岩中的痕量碳酸盐矿物的快速风化,而这应该归为碳酸盐风化对岩石风化碳通量的贡献;(3)外源酸溶解痕量碳酸盐矿物,贡献HCO_3~-,但并未构成大气碳汇;(4)玄武岩流域中参与岩石风化的CO_2并非全部来自大气和土壤,其中一部分可能来自深源CO_2,而深源CO_2参与形成的DIC不仅不能归为大气碳汇,反而是碳源.由此可见玄武岩风化是否是一个重要的碳汇机制值得进一步研究厘定.     

植物种子大小与幼苗对CO2倍增反应的关系

大气CO_2浓度到下世纪中叶可能增加到700μL/L。CO_2倍增及其引起的温室效应对植被和整个生态系统的影响已受到广泛关注。C3和C4植物对CO_2倍增的反应有着很大差异,CO_2倍增时,C3植物光合效率增长潜势可达66％,而C4植物则只有4％,因而在CO_2倍增后,C3物种将比C4物种占优势,可能显著地改变植物群落的组成。最近Diaz等曾观察到CO_2增加时,菌根侵染植物和非菌根侵染植物的反应差异很大,CO_2倍增使菌根及其被侵染植物Calluma vulgaris相互得益,而不利于非菌根侵染植物,如Rurnex obtusifolius和Cardamine flexuosa的生长,源于其根系与土壤微生物营养的竞争。它也是影响植物群落改变的重要因子。先前的工作中,我们曾注意到紫花苜蓿在苗期生长对CO_2倍增的反应较大豆更为明显。这使我们设想,植物早期生长对CO_2倍增的反应可能与种子大小有某种关系,而且可能影响大气CO_2增加导致的植物群落组成的变化。本文报告以7种草本植物为材料的研究结果。     

土壤对全球增温的作用

土壤是二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和一氧化二氮(N_2O) 三种温室气体的来源地之一.尽管土壤在人类出现以前就释放出这些气体,但自工业革命以来人类的活动,如森林的砍伐和垦殖加速了这些气体的释放速度.如果我们要了解温室效应并搞清对于温室效应该做些什么,我们就得知道更多关于人类活动对土壤与大气间这些气体的影响情况.     

新的稀土锂钒酸盐[Y_(0.5-x)Li_(1.5)VO_4:(Dy~(3+),Eu~(3+))_x]多波段发光

本文首次报道了新的稀土锂钒酸盐Y_(0.5-x)Li_(1.5)VO_4:(Dy~(3+),Eu~(3+))_x多晶粉末的制备,多波段发光和结构. 样品的制备是采用稀土氧化物(Y_2O_3Dy_2O_3和Eu_2O_3)纯度为99.99％与光谱纯的V_2O_5和Li_2CO_3按化学计量比混匀,在     

对流层大气中甲烷(CH_4)的观测研究

近二三十年的大气观测研究表明,全球对流层大气中CH_4每年以约1％的速率增长,其平均浓度已由1978年初的1.52ppm(体积比,下同)增至1987年9月的1.684ppm。CH_4是大气中除CO_2外含量最高的温室性微量气体,其温室加热效应仅次于CO_2和CFCs。CH_4还是     

粮食作物产量对气候变暖的响应

玉米、小麦和水稻是主要粮食作物,总收获面积和总产量分别占全球禾谷类作物的79%和90%.气候变暖导致主要粮食作物减产.玉米对气候变暖的敏感性高于小麦,温度升高1℃导致全球玉米减产3%~12%,小麦减产3%~9%;温度升高有利于中、高纬度地区水稻生产,但导致低纬度地区水稻减产.作物产量对气候变暖的响应呈非线性,当温度高于作物生长的适宜温度时,产量对气候变暖的敏感性随温度升高的幅度进一步增强.热带地区作物产量对气候变暖的敏感性高于温带地区;雨养农业区作物产量对气候变暖的敏感性高于灌溉农业区,灌溉可有效降低高温对作物产量的负面影响.大气CO_2浓度升高促进作物生长,CO_2施肥效应能在一定程度上补偿由于气候变暖导致的粮食作物减产.气候变暖导致粮食作物减产以及CO_2浓度升高促进作物生长已有共识,但对气候变暖下CO_2施肥效应的认知存在极大的不足,其主要原因是自然状态下CO_2浓度升高和增温对作物生长的交互作用的实验研究太少.未来研究重点应拓展FACE(free-air CO_2 enrichment)条件下的增温实验,通过不同CO_2浓度梯度下的增温实验,结合其他因子(水分、氮素等)的调控,精细量化不同条件下的CO_2施肥效应,并据此发展和完善作物模型,进而客观评估未来气候变暖情景下CO_2的施肥效应及其对作物减产的补偿作用.