海底天然气水合物中甲烷逸出对全球气候的影响

全球气候变化会降低海底天然气水合物的稳定性导致水舍物失稳分解,反过来天然气水合物分解释放出的大量甲烷气,又会对全球气候变化产生巨大的影响,地质历史上许多重大地质事件(如LPTM事件)都可能与天然气水合物的分解释气作用有关．除了地质历史上强烈的甲烷突然释放事件,现代海底的渗漏或喷口也连续不断地向海水甚至大气输入甲烷,从而影响着全球气候变化．由于天然气水合物中甲烷逸出对全球气候影响的研究刚刚起步,还缺乏海洋沉积物和海水中甲烷传输的恰当模式,甲烷在海水中的溶解度、甲烷的氧化作用及上升流等因素对其的影响程度,以及它对大气甲炕和二氧化碳浓度变化的具体贡献等目前还很不清楚,亟需深化研究．     

海洋环境中甲烷的生物转化及其对气候变化的影响

甲烷是潜在的高效清洁能源,同时也是重要的温室气体,对全球气候的变化和调节有重要影响.海底沉积物中蕴藏着大量的甲烷,主要包括有机质热裂解与生物成因气两种来源,一般以水合物的形式较为稳定地储存在深部沉积物中.海洋每年向大气中释放的甲烷仅占大气中甲烷总量的1～5%,海底大部分的甲烷被海洋中的甲烷代谢微生物消耗.海洋中甲烷的生物转化(微生物代谢)影响并控制了海洋释放到大气中的甲烷通量.在全球气候逐渐变暖的背景下,解析海洋环境中甲烷的生物转化机制有助于理解和评估海洋-大气甲烷通量对全球气候变化的影响.文章综述了海洋环境,尤其是海底沉积物中甲烷生物转化机制研究的最新研究进展,主要介绍已知甲烷代谢微生物的种类、分布和甲烷产生和氧化的代谢机制;探讨海洋中甲烷的生物转化对全球气候变化的影响,并且提出了甲烷代谢机制的未来研究方向和对其他科学研究的意义.     

二氧化碳:温室气体“主犯”

正温室效应导致全球变暖,二氧化碳是最主要的温室气体。二氧化碳能改变大气的热平衡。它能够吸收地球的红外辐射,引起近地面大气温度的增高。二氧化碳是自然界一种普遍存在气体,对植物的光合作用必不可少,在空气中的含量通常相对稳定的。但随着全球工业化进程,大量温室气体,     

变化海洋中的甲烷气候临爆点潜力及生成悖论

在世纪时间尺度上,甲烷的全球增温潜势大约是二氧化碳的30倍.甲烷排放被认为导致了地球史上多次全球气候变化事件的发生和大规模的物种灭绝现象.因此,研究甲烷生成过程对于理解全球气候变化至关重要.长期以来一直认为,海洋中可检测到的生源甲烷完全是由低氧和无氧环境中产甲烷古菌的厌氧代谢活动产生的.但是,有众多研究报道显示,全球海洋范围内的许多含氧表面水体和近表水体中的甲烷是过饱和的,由此造成向大气甲烷净排放.含氧海水生成甲烷的现象被称为"海洋甲烷悖论".尽管该悖论仍未完全得到解决,但是最近的研究已经提出了一些有关含氧海水中甲烷生成的科学假说.文章将对甲烷在全球气候中的重要性的理解进行总结,并分析含氧海水环境中甲烷生成的生物过程及其机理.此外,我们将初步探讨相关微生物代谢过程与气候及海洋环境的全球性变化之间的关系.     

内陆水体好氧甲烷氧化过程研究进展

内陆水体是全球碳循环的关键组成部分,是大气中甲烷(CH_4)的重要来源,每年从内陆淡水与自然湿地排放进入大气的CH4约为185～357 Tg/a.通常,内陆水体中CH_4主要由分布于水层底部的厌氧区或沉积层内的产甲烷菌介导产生,其向水层表面传输的过程中易被甲烷氧化菌所氧化.甲烷氧化菌可分为好氧甲烷氧化菌和厌氧甲烷氧化菌,有氧条件下,由好氧甲烷氧化菌介导的好氧甲烷氧化过程是水体中甲烷氧化过程的主要形式,湖泊底部产生的CH_4总量中约有99%可以被上覆水体中的好氧甲烷氧化过程所消耗.本文收集文献综合分析阐明,好氧甲烷氧化过程是由水环境因子、水文条件以及不同内陆水体的生态系统特征共同调控,同时也表现在了好氧甲烷氧化菌的生境偏好上.复杂的调控过程构建了内陆水体向大气输送CH_4的动态平衡,并最终反映在内陆水体对全球CH_4循环、碳循环作出的贡献上.     

青藏高原达索普冰芯2 ka来温度与甲烷浓度变化记录

通过对喜马拉雅山达索普冰芯气泡中包裹气体的提取分析和对冰芯中氧同位素分析, 讨论了近2 ka来达索普冰芯记录的温度与大气甲烷浓度的变化. 结果表明, 该冰芯中d 18O记录所反映的温度变化事件与青藏高原北部的敦德冰芯记录的气候事件及中国东部乃至北半球的温度变化趋势十分相似, 近百年来的升温趋势同中世纪暖期时的升温趋势基本一致; 自工业革命以来, 达索普冰芯气泡中记录的甲烷浓度呈快速的增长趋势, 与全球大气甲烷浓度的变化趋势一致. 工业革命以前, 达索普冰芯记录的大气中甲烷浓度在825 nmol·mol-1上下波动, 是目前青藏高原大气中CH4浓度(2000±100 nmol·mol-1)的40%左右. 与南极及格陵兰同时代的冰芯记录相比, 达索普冰芯中记录的CH4浓度要高出15%~20%左右, 而且达索普冰芯甲烷浓度具有更强的波动性, 这种波动与温度变化关系紧密.     

湖泊生态系统产甲烷与甲烷氧化微生物研究进展

湖泊生态系统是重要的大气甲烷来源,其甲烷释放量占全球自然生态系统的40%.产甲烷和甲烷氧化微生物在湖泊甲烷生产和消耗过程中发挥关键作用.本文综述了近期有关湖泊生态系统甲烷产生与氧化过程的研究进展,重点介绍产甲烷与甲烷氧化微生物在湖泊中的分布特征、代谢途径以及调控机制.现有研究表明,湖泊中甲烷的生成不仅仅依靠赋存于沉积物和水体厌氧层的产甲烷古菌,还可能来自有氧环境中其他产甲烷微生物的代谢作用.湖泊中的甲烷在脱离水体逸散至大气之前,被甲烷氧化微生物利用,转化成二氧化碳和小分子有机化合物(如甲醇、甲醛和甲酸等).除了传统依赖氧气作为电子受体的好氧氧化过程外,新近研究还揭示了多种厌氧甲烷氧化过程,包括依赖还原硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐以及Fe~(3+)/Mn~(4+)等金属离子的甲烷氧化过程.文献综合分析表明,反硝化型厌氧甲烷氧化过程主要发生在淡水湖泊中,而硫酸盐还原型主要发生在高盐度或者高碱度湖泊中.水体温度、溶解氧浓度可以显著影响产甲烷与甲烷氧化微生物的丰度与群落结构,其他湖泊环境条件,如盐度、pH和有机质类型等都可能改变产甲烷与甲烷氧化微生物的分布和代谢活性.不同湖泊类型的比较研究,有助于全面掌握影响湖泊产甲烷与甲烷氧化微生物的时空分布与代谢特征的主导因素.     

GPS大气掩星技术在全球气候变化研究中的应用

人类活动引起全球变暖,衡量全球气候变化的指标有陆地、大气和海洋温度,水汽含量等等.研究对流层底层大气温度和水汽含量变化的传统方法是用数值天气预报模型和微波声纳,尚未实现用全球均匀覆盖的数据来做精确的定量研究.和GNSS系列卫星计划比较,最近发射的COSMIC卫星气象探测数据的空间、时间以及垂直分辨率都大大提高.采用COSMIC数据可以改进和量化南极洲的大气压力模型,并综合GNSS系列卫星测量的水汽和温度剖面研究全球气候变化.用一维协方差算法估计南极洲及附近海洋的大气压、温度和湿度剖面.把COSMIC卫星密集测量期间演算得到的大气折射率和GNSS系列卫星的结果进行比较.再和独立测量数据进行比较,包括南极洲自动气象观测站资料,数值天气预报模型资料,多种测高卫星水汽资料和海洋表面温度资料以及区域GPS水汽图.上述工作将改进发展中的气象遥感技术并应用于天气预报和空间天气预报及全球气候变化研究.     

遵从现行化学需氧量标准导致污水处理过程中产生过量温室气体排放

化学需氧量(COD)被广泛用作污水处理厂的有机污染指标.污水处理过程中去除大量有机物以满足COD环境标准,该过程会伴随大量温室气体的释放,例如甲烷.然而,COD指标涵盖了大量不仅不是污染,且可能是潜在碳汇的难降解有机物.本文收集并分析了来自全球86座市政污水处理厂的COD数据,应用政府间气候变化专门委员会发布的COD产...     

警惕!地球越来越“暖” 世界气象组织公报显示:全球温室气体浓度再创新高

正全球持续变暖带给人类的后果是灾难性的,然而,这个趋势在目前看来,似乎依然无法阻挡。世界气象组织2015年11月9日发布最新一期的《温室气体公报》显示,全球大气中的温室气体浓度持续上升,加剧气候变化,2014年这一浓度再创新纪录,这意味着全球温度更高,极端事件更多,热浪和洪水、融冰、海平面上升以及海洋酸性加大,这些将使地球的未来变得危险,而且不适宜生存。     

达索普冰芯记录的过去2 ka来大气中甲烷浓度的变化

通过对达索普冰芯气泡中包裹气体的提取分析,恢复了过去近2ka来大气中CH     

盐度对甲烷气水合物系统的影响

从描述天然气水合物系统的动力学模型出发, 利用拟解析方法将纯甲烷气水合物系统的稳态模型推广到包含盐度的情况. 基于包含盐度的这种新稳态模型, 通过数值方法来确定甲烷气水合物稳定带(MHSZ)和甲烷气水合物实际存在区(MHZ)的顶界和底界、以及游离气存在区的顶界. 数值结果表明, 甲烷气水合物实际存在区的厚度随盐度的增大而变薄; 盐的存在降低了气体水合物的稳定性, 引起MHSZ的底界上移, 进而导致水合物稳定带的厚度比纯水情况下的厚度变薄. 另一方面, 由于降低溶解度会减少形成水合物所需气体的数量, 所以海水中盐的存在可能会促进更多天然气水合物在稳定带的形成. 数值模拟结果也表明, 对于盐水情况, 在天然气水合物稳定区甲烷气的存在并不能充分保证气体水合物的生成, 只有当溶解于盐溶液中的甲烷气浓度大于盐水中的甲烷气溶解度, 并且甲烷气通量大于相应的甲烷气扩散传输率的临界值时, 甲烷气水合物才会生成. 为了保持海洋沉积物中气水合物的存在或形成甲烷气水合物, 甲烷气源源不断的供给是必需的, 只有这样, 才能补偿因甲烷气扩散和对流所引起的损失, 这些源源不断的甲烷气可能是源于微生物或者地热过程.     

沙漠荒凉的真正原因不是缺水

研究人员发现,沙漠土壤中缺乏植物所必需的氮。而且,随着全球气候变暖的加剧,沙漠土壤中残存的可怜的一点氮肥也不断变成气体挥发到大气中。土壤中氮的不断流失,导致能够生存的植物也越来越少。沙漠的零星绿色将逐渐被气候变暖所扼杀。沙漠的未来令人担忧。     

“人造火山喷发”为地球降温

人类向大气中排放越来越多的二氧化碳等温室气体,造成全球气候变暖。虽然人类早已经意识到这个问题,各国也在呼吁减少碳排放,但在全球经济发展的大浪潮中,“碳减排”似乎并没有立竿见影的效果。甚至有一种观点直接指出,如果靠牺牲经济发展来达到减少碳排放,那是根本行不通的。为了抑制全球气候变暖,除了减少碳排放,是否还有其他方法呢？     

全球变暖背景下东亚气候变化的最新情景预测

在最新的SRES A2和B2温室气体排放情景下,利用国际上7个气候模式针对未来全球变暖的数值模拟结果,本文着重分析了东亚区域气候21世纪的变化趋势. 研究揭示：中国大陆年均表面气温升高过程与全球同步,但增幅在东北、西部和华中地区较大,且表现出明显的年际变化;全球年均表面气温增幅纬向上大体呈带状分布,两极地区最为明显,并在北极地区达到最大;此外,21世纪后半段北半球高纬度地区的年平均强升温幅度主要来自于冬季增温. 在21世纪前50年,温室气体含量的增加除在一定程度上会增加青藏高原大部分夏季降水量外,不会对中国大陆其余地区的年、季节平均降水量产生较大影响;但持续的温室气体含量增加将最终导致大陆降水量几乎是全域性的增加.     

西洞庭湖季节性淹水和植被类型对温室气体排放通量的影响

植被类型及淹水带来的干湿交替过程是影响温室气体排放的重要因素.本文通过原状土柱模拟实验,模拟西洞庭湖水文节律变化对不同土壤—植被系统温室气体排放的影响.利用静态箱—气相色谱法研究不同植被—土壤类型(芦苇湿地、灰化苔草湿地和刚砍伐的杨树林湿地)在季节性淹水条件下的CO_2、CH_4和N_2O的排放通量变化,并探讨了在水位变化的情况下,不同植被—土壤类型对全球增温潜势的贡献.结果表明:在不同的水文条件下,芦苇湿地的CO_2排放通量均显著高于苔草和杨树林湿地;淹水过程导致3种植被类型覆盖湿地CO_2排放通量显著降低,甲烷排放通量升高,其中芦苇湿地CH_4排放通量升高显著,苔草和杨树林湿地CH_4排放通量升高不明显;水文变化及植被类型对N_2O排放通量的影响不显著;不同植被类型湿地对全球增温潜势的贡献为:芦苇杨树林苔草,分别为16191.3、3405.6和1883.1 kg/hm~2.本研究结果表明在西洞庭湖湿地恢复过程中,不再人为增大芦苇湿地面积,将杨树林湿地恢复为苔草湿地,更有利于降低湿地恢复过程中温室气体的排放.     

2013年芦山MS7.0地震前后甲烷排放时空演化分析

为研究地震活动与大气甲烷浓度时空演变之间的关系,以芦山M_S7.0地震为例,基于极轨卫星AQUA上搭载的卫星大气红外探测器(AIRS)获取的甲烷数据产品,通过背景值差值法对该地震前后甲烷柱浓度信息、垂直浓度廓线信息及长时间序列变化信息进行提取,挖掘芦山地震前后甲烷异常排放的时空演化特征.结果表明:2013年1—4月芦山震中区存在明显的甲烷浓度升高;甲烷浓度时空演化趋势为初始排放→激增扩散→聚敛加强→相对减弱→震后排放→回复平静;震前震中区甲烷柱浓度为该地区2008年1月—2016年8月异常最显著的时段.因此认为芦山M_S7.0地震前甲烷排放浓度升高现象或为该地震的前兆信息.      

近海沉积物中的甲烷

<正>提到甲烷相信大家肯定都不陌生,它是天然气的组成成分,也是未来新能源可燃冰等的主要组成成分。它为我们的生活提供了便利,提高了生活质量,但是你对甲烷真的了解吗？近海沉积物中的甲烷又扮演着什么样的角色呢？什么是甲烷 甲烷是一种无色、无味的气体,也是最简单的烷烃化合物。它由一个碳原子和四个氢原子组成,化学式为CH4。甲烷是一种非常稳定的化合物,具有低反应性和低毒性。它在常温下为气体状态,但在高压或低温条件下可以转化为液体或固体。     

延怀盆地地下热水与稀有气体的地球化学特征

对在延怀盆地采集的 14组 (次 )地下热、冷水和气体样品的分析结果表明 ,地下热水主要是大气降水成因的 ,其循环深度为 16 0 0～ 380 0m ,深部最高温度为 57～ 112℃ ,滞留时间为 50～30 32 0a ;热水中的稀有气体为大气、壳源和幔源成因 ;热水与气体在地震前的异常变化与热水所处的断裂构造及其活动性密切相关。关于该区地下热水的年龄和幔源气体的发现为首次报道 ,它对该区的断裂活动性、地震危险性研究和热水合理利用具有重要的意义     

当前威胁人类生存的十大环境问题

正(一)全球气候变暖由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大,向大气释放的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氯氟碳化合物、四氯化碳、一氧化碳等温室气体不断增加,导致大气的组成发生变化,大气质量受到影响,气候有逐渐变暖的趋势。较高的温度可使极地冰川融化,淹没一些海岸地区。全球变暖还可能影响到降雨和大气环流的变化,使气候反常,易造成旱涝灾害,这些都可能导致生态系统发生变化和破坏,对人类生活产生一系列重大影响。