基于腔增强吸收光谱技术的气体探测研究

以近红外可调谐半导体激光器为光源,以反射率为９９７％左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,构建起一套腔增强吸收光谱（ＣＥＡＳ）系统;以二氧化碳气体（ＣＯ２）、一氧化碳气体（ＣＯ）、甲烷气体（ＣＨ４）以及一氧化碳和二氧化碳的混合气体为样品,利用分子在近红外波段的特征吸收,研究了在近红外波段用ＣＥＡＳ技术探测ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４ 等气体的可行性;同时也对基于可调谐半导体激光器的ＣＥＡＳ系统中激光器的波长定标、谐振腔（吸收池）的透射特征等做了研究,获得了ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４以及ＣＯ和ＣＯ２ 混合气体的特征吸收谱,最后对ＣＥＡＳ技术在定量测量方面的能力做了研究．研究结果表明,ＣＥＡＳ技术的探测灵敏度可达５６８７×１０－７ｃｍ－１,是一种装置简单、操作方便、灵敏度高、稳定性好的定量吸收光谱技术．     

温带森林土壤消耗大气CO总量及影响因素研究

ＣＯ虽然不是温室气体,但人为活动释放到大气中的ＣＯ可引起对流层中ＣＨ４、Ｏ３等温室气体含量增加,从而间接的产生温室效应,因此,对全球性ＣＯ源和汇的研究应给予重视。本研究利用静态箱式方法,对温带落叶森林土壤年释放ＣＯ进行了长时间测定,表明该类型土壤年净消耗大气中ＣＯ平均强度为４６．３±２５．５ｎｇ／ｍ２·ｓ－１,对调节大气中ＣＯ浓度增加有积极意义。文中详细分析了影响土壤消耗ＣＯ的环境因素、土壤消耗ＣＯ的强度和释放温室气体ＣＯ２、ＣＨ４之间的关系等     

工业SO2排放对东亚和我国温度变化的影响

根据东亚地区工业ＳＯ２排放资料和硫化物输送模式模拟得到的ＳＯ２－４气溶胶的区域分布状况,计算了ＳＯ２－４对地气系统的直接辐射强迫作用,并用能量平衡模式模拟了其对东亚和我国温度变化的影响。模拟结果和资料分析表明,８０年代以来在全球变暖的背景下,我国南方大部分地区平均气温（特别是日最高温度和白天温度）普遍下降。工业ＳＯ２排放引起的大气中ＳＯ２－４含量的增加可能是引起降温的主要原因之一     

用STEM—Ⅱ模式研究东亚地区春季沙尘气溶胶对硫化物输送和沉降的影响

利用ＳＴＥＭ－ＩＩ三维区域尺度大气化学模式,研究了１９９４年３月１日至１４日东亚地区春季沙尘气溶胶对硫化物输送和沉降的影响。结果表明,ＳＯ２和ＳＯ２４的大值区主要出现在我国东部地区。在模拟时段,日本地区火山源的排放对该地区大气中Ｓ分布的贡献达１０％～３０％。并与当时飞机的观测结果相吻合。模拟区域内ＳＯ２和ＳＯ２４的收支的分析研究表明,在硫的总排放量中,从东边界面流出去的输送通量最大,并出现在３０～４００Ｎ带的２～６ｋｍ高度上,这是与该地区最大的人为排放源所在地相一致的。最后,给出了模拟时段整个对流层大气ＳＯ２－４气溶胶含量的分布,还仨算了ＳＯ２－４气溶胶对地气系统的直接辐射强迫和温度变化的影响。     

华东地区稻麦轮作农田生态系统N2O5排放的模拟研究

利用ＤＮＤＣ（ＤｅＮｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＤｅＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）模式,对华东地区典型稻麦轮作农田生态系统的Ｎ２Ｏ排放特征进行了模拟研究。结果表明：该模式能模拟出轮作周期中Ｎ２Ｏ的主要排放峰值和排放趋势,但与实测值相比,模拟结果普遍有些偏小。相对而言,该模式对旱地阶段的模拟结果比较理想,尤其是对春季小麦返青至成熟期的模拟最好。因此,我们就该阶段影响Ｎ２Ｏ排放的主要因子进行了敏感性研     

内蒙古草原温室气体排放日变化规律研究

采用静态值－气相色谱法研究内蒙古草原温室气体N2O、CO2、CH4与大气交换的日变化规律。CO2日排放变化形式基本相同，和大气交换的总结果是向大气排放，影响草原N2O排放日变化形式的关键是土壤含水量和表层土壤理化特性，日温变化主要影响其日变化强度；影响草原CH4日变化形式的关键因子是土壤水分和供氧状况，而温度和植物的生长状况则影响吸收强度，利用内蒙古草原温室气候排放相对固定的日变化形式，可以对相同生产季内每周1次的观测结果进行矫正。     

中国部分清洁地区大气中N2O的浓度

１９９３年４月—１９９５年８月对中国部分清洁地区大气的Ｎ２Ｏ浓度进行了现场观测，结果表明：农田（玉米田和麦田）大气的Ｎ２Ｏ平均浓度高达３２２．１－３４３．４ｐｐｂｖ，这是土壤排放Ｎ２Ｏ的结果；临安、龙风山和瓦里关山大气本底观测站（ＷＭＯ／ＧＡＷ）Ｎ２Ｏ的平均浓度分别为３１８．８±８．４ｐｐｂｖ，３１７．４±４．７ｐｐｂｖ和３１４．０±４．２ｐｐｂｖ。在此基础上，分析了大气Ｎ２Ｏ的分布及变化特征。另外，还对现场取样及Ｎ２Ｏ浓度测量技术作了初步分析和评价     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱一气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明,内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源,而是CH4的汇.在植物生长不同季节,草原生态系统排放/吸收温室气体CO2,CH4和N2O的日变化形式各有不同,其中在植物生长旺季日变化形式最具特征.3种温室气体的季节排放/吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融和降雨较为集中时期.所有草原植物生长季节CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值,夜间出现排放高值.较高的温度有利于CO2排放,地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低.影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤含水量和供氧状况,日温变化则主要影响日变化强度.吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关,相关系数均在0.4～0.6之间.自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低,同时使N2O和CH4年度排放/吸收量减少和CO2年度排放量增加.     

放牧草地生态系统中氮素的损失和管理

对于大多数放牧草地,Ｎ素都是限制生产力的最重要因素之一,而生态系统中Ｎ素的损失量又很大,Ｎ素以ＮＯ－３、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ等形态进入水圈和大气圈,不仅造成了生产上的资源浪费,而且对全球环境和人类健康都产生了深远的影响。本文将对草地生态系统中Ｎ素损失的主要过程（如氮挥发、反硝化和ＮＯ－３淋溶等）及影响因素研究的进展情况进行简要地综述,然后对ＩＭＧＡＲＳＳ项目研究中关于Ｎ素损失研究部分提出一些建议。草地生态系统中Ｎ素损失的主要途径包括：土壤、植物、动物排泄物和肥料的氨挥发;生物和化学反硝化;淋溶;动物体和动物产品对Ｎ素的固持;动植物残体和动物排泄物的燃烧;动物以排泄物形式将Ｎ素从生产区转移到非生产区;通过土壤侵蚀而损失等。放牧加速了草地生态系统中Ｎ素的损失速率。从全球角度分析ＮＨ３的来源后认为,生物残体燃烧是最大的ＮＨ３源,其次是自然土地。对欧洲ＮＨ３来源的研究表明,与人类活动有关的ＮＨ３挥发总量的大部分来源于牲畜排泄物的氨挥发。由于方法的限制,对田间条件下的反硝化测定较少,动物排泄物对Ｎ２Ｏ的贡献及对全球变化影响的研究数据较少。但研究表明,草地尿、粪斑处Ｎ２Ｏ释放速率很高,动物排泄物可能是最重要的Ｎ２Ｏ源。在半干     

成都酸雨现状分析

通过对酸雨的观测分析对比，成都市酸雨的频率、ＰＨ值及降水化学成分，阴离子以ＳＯ＾２－４为主占６７．０％，次为ＮＯ＾－３，Ｃｌ和Ｆ＾－；阳离子以Ｃａ＾２和ＮＨ＾＋４为主，其占阳离子浓度总和的８２．４％。因此，成都市的降水属硫酸型污染。     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。     

箱法在草地温室气体通量野外实验观测中的应用研究

利用静态箱法采样,配以气相色谱仪法分析对草地N2O、CH4和CO2温室气体通量进行了较系统的现场测量,同时对箱体内外温度进行同步观测。在对野外原位观测实验数据进行定量分析的基础上,论证了静态箱法对草原土壤-植被系统的N2O、CH4和CO2通量测量的适用性和科学性,讨论了实验结果的可靠性。     

Mitigation options for methane, nitrous oxide and nitric oxide emissions from agricultural ecosystems

1.IntroductionNitrousoxide(N,O)andmethane(CH.)arethemostimportantgreenhousegassesintheatmospherewithitscontributiontoglobalwarmingjustlowerthanCO2.Theirconcentrationsinatmospherehavebeennotedtoincreasecurrentlyattherateof0.25%yr--'andl.02%yr',respectively(IPCC,1995).Atpresent,theincreaseofNZOandCH4intheatmospherehasbeenestimatedtoaccountfor20--25%oftheglobalwarming(FAO&IAEA,1992;Bailes&Bridges,1992).NOdoesnotabsorbradiationdirectlyintheatmosphere,buttheincreasingconcentrationofNOmay…     

内蒙古典型草原N2O研究刍议

利用中国科学院内蒙古草原生态定位研究站（ＩＭＧＥＲＳ）的气候、土壤、植被、土地利用方式和家畜等方面的资料,根据目前国际上Ｎ２Ｏ的研究进展,分析了内蒙古典型草原区影响Ｎ２Ｏ收支作用的可能控制因子,认为：（１）作为Ｎ２Ｏ主要来源的土壤,其理化性状,尤其是土壤温度、水分状况、土壤有机质和土壤结构等,是影响该地区Ｎ２Ｏ收支平衡的主要控制因子;（２）土地利用方式的改变对Ｎ２Ｏ的释放的影响还不十分清楚。草场农用与一定的耕作管理措施以及对天然草场的人为影响（割草、放牧等）是对Ｎ２Ｏ收支平衡影响的主要方面;（３）家畜排泄物,无论作为本地区的主要燃料,还是作为肥料,在典型草原区Ｎ２Ｏ的释放中起着不可忽视的作用。     

小麦秸秆还田量对晋南地区裸地土壤—大气间甲烷、二氧化碳、氧化亚氮和一氧化氮交换的影响

采用静态暗箱采样—气相色谱/化学发光分析相结合的方法,对晋南地区盐碱地不同小麦秸秆还田量裸地土壤夏、秋季(2008年6～10月)的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)和一氧化氮(NO)交换通量进行了原位观测。结果表明:观测期内,秸秆全还田(FS)、秸秆一半还田(HS)和秸秆不还田(NS)处理土壤—大气间CH4、CO2、N2O和NO平均交换通量分别为-0.8±2.7、-1.4±2.3、-6.5±1.8μg(C).m-2.h-1(CH4),267.1±23.1、212.0±17.8、188.5±13.6mg(C).m-2.h-1(CO2),20.7±3.0、16.3±2.3、14.7±1.7μg(N).m-2.h-1(N2O),3.9±0.5、3.4±0.5、3.0±0.4μg(N).m-2.h-1(NO)。交换通量表现出明显的季节变化趋势,灌溉、降雨和温度变化是影响该趋势的主要因素。相对于NS处理,FS和HS处理降低了累积CH4吸收量(66%和59%),增加了累积CO2(42%和12%)、N2O(41%和9%)和NO(30%和13%)排放量,因此,秸秆还田促进了农田土壤总的温室气体排放。计算得到FS和HS处理小麦秸秆的CO2、N2O、NO排放系数分别为73.4%±1.6%和43.3%±1.0%(CO2)、0.37%±0.01%和0.17%±0.00%(N2O)、0.06%±0.00%和0.05%±0.00%(NO),FS处理的排放系数显著高于HS处理,且均低于同一实验地种植玉米、施肥农田的小麦秸秆排放系数(N2O和NO排放系数分别为2.32%和0.42%)。可见,在采用排放因子方法估算还田秸秆CO2、N2O和NO排放量时,应考虑秸秆还田量、农作物种植和施肥因素的影响。     

Carbon dioxide, methane, and nitrous oxide emissions from a rice-wheat rotation as affected by crop residue incorporation and temperature

Field measurements were made from June 2001 to May 2002 to evaluate the effect of crop residue application and temperature on CO2, CH4, and N2O emissions within an entire rice-wheat rotation season.Rapeseed cake and wheat straw were incorporated into the soil at a rate of 2.25 t hm-2 when the rice crop was transplanted in June 2001. Compared with the control, the incorporation of rapeseed cake enhanced the emissions of CO2, CH4, and N2O in the rice-growing season by 12.3%, 252.3%, and 17.5%,respectively, while no further effect was held on the emissions of CO2 and N2O in the following wheatgrowing season. The incorporation of wheat straw enhanced the emissions of CO2 and CH4 by 7.1%and 249.6%, respectively, but reduced the N2O emission by 18.8% in the rice-growing season. Significant reductions of 17.8% for the CO2 and of 12.9% for the N2O emission were observed in the following wheatgrowing season. A positive correlation existed between the emissions of N2O and CO2 (R2 = 0.445, n =73, p ＜ 0.001) from the rice-growing season when N2O was emitted. A trade-off relationship between the emissions of CH4 and N2O was found in the rice-growing season. The CH4 emission was significantly correlated with the CO2 emission for the period from rice transplantation to field drainage, but not for the entire rice-growing season. In addition, air temperature was found to regulate the CO2 emissions from the non-waterlogged period over the entire rice-wheat rotation season and the N2O emissions from the nonwaterlogged period of the rice-growing season, which can be quantitatively described by an exponential function. The temperature coefficient (Q10) was then evaluated to be 2.3±0.2 for the CO2 emission and 3.9±0.4 for the N2O emission, respectively.     

太湖地区冬小麦田与蔬菜地N2O排放对比观测研究

2003年11月8日至2004年6月5日对太湖地区相邻的蔬菜地和稻麦轮作生态系统的冬小麦田,在当季不施肥情况下的N2O排放进行了田间同步对比观测,分析了N2O排放时间变化以及土壤湿度、土壤温度、土壤速效氮含量和农业管理措施对N2O排放的影响。研究结果表明,小麦播种前的耕翻(表层大约7cm土壤旋耕)处理不会明显改变稻麦轮作农田整个旱地阶段的N2O排放总量,但却使小麦生长季初期的N2O排放明显减弱69%(p<0.01,p为相关概率),使小麦生长季后期的N2O排放明显偏高2.6倍(p<0.05),而对其余时间段的N2O排放作用不明显。与长期实行稻麦轮作的旱地阶段农田相比,由稻田改种蔬菜20多年的蔬菜地,其整个观测期的N2O排放总量比免耕处理小麦田同期的排放高85%(p<0.05),比耕翻处理小麦田同期的排放高99%(p<0.01)。蔬菜地N2O排放偏高的原因是土壤速效氮,特别是铵态氮含量明显偏高(p<0.01)。     

Effects of Plant Community Type on Soil Methane Flux in Semiarid Loess Hilly Region,Central Gansu Province,China

Methane (CH₄) is an important greenhouse gas second only to CO₂ in terms of its greenhouse effect. Vegetation plays an important role in controlling soil CH₄ fluxes, but the spatial variability of soil CH₄ fluxes during vegetation restoration in Loess Hilly Region (LHR) is not fully understood. The effects of different plant community types [Medicago sativa grassland (MS); Xanthoceras sorbifolium forestland (XS); Caragana korshinskii bushland (CK); Hippophae rhamnoides shrubland (HR); and Stipa bungeana grassland (SB)] on soil CH₄ flux in LHR were studied via the static chamber technique. The results showed that the five plant community types were sinks of soil CH₄ in LHR, the plant community type significantly affected the soil CH₄ flux, and the average CH₄ uptake from high to low was in SB, HR, CK, MS, and XS. During the whole study period, the soil CH₄ flux showed similar interannual variation. The maximum absorption of soil CH₄ appeared in the growing season, while the minimum appeared in winter. Soil CH₄ uptake was positively correlated with soil temperature and soil moisture. Soil temperature and moisture are important controlling factors for the temporal variability of soil CH₄ flux. In LHR, the Stipa bungeana grassland is the more suitable plant community type for reducing soil CH₄ emissions. In the process of vegetation restoration in LHR, the soil CH₄ absorption potential of different plant community types should be considered, ecological benefits should be taken into account, and vegetation more suitable for mitigating the greenhouse effect should be selected.