黑云杉林大气CO2稳定同位素组成δ13 C,δ18 O的分析

研究CO2稳定同位素特征可以揭示光合、呼吸作用等众多信息，从而有助于了解生态系统与环境之间的碳循环过程。利用大气CO2浓度及其稳定同位素的测定资料，分析稳定同位素比δ^13Cδ^18O，发现两者具有相似的时空分布特征。主要表现在δ^13C和δ^18O在冠层内具有明显的垂直变化趋势，冠层上部重同位素含量较高，而底部含量较低。从时间变化看，δ^13Cδ^18O在午后到日落具有较高的水平，而凌晨，δ^13Cδ^18O较低。运用Keeling图法分析δ^13Cδ^18O和CO2浓度的关系，发现δ^13C，值主要受光合和呼吸作用影响，与CO2浓度的高低密切相关；而δ^18O的变化比较复杂，因为δ^18O除受光合、呼吸强度影响外，还取决于环境空气湿度。     

ENSO与火山活动的共同作用对大气CO_2浓度年际变化的影响

利用Mauna Loa和南极站点月均观测大气CO_2和δ~(13)C资料分析了大气CO_2浓度的年际变化特征,发现大气CO_2浓度年际变化与ENSO呈正相关而与火山喷发指数呈负相关。大规模火山喷发能够降低强ENSO对大气CO_2浓度的年际变化的影响,不仅与喷发强度有关,还与持续作用时间有关。ENSO与火山喷发共同影响大气CO_2浓度年际变化,而分析期间内的El Chichon和Pinatubo喷发后大气CO_2和δ~(13)C年际变化的差异则受ENSO和火山喷发的强度以及两者的相对起始时间的影响。δ~(13)C分析结合Keeling Plot计算表明,ENSO对大气CO_2浓度年际变化的影响主要通过影响陆地生态系统生产量的变化,而火山喷发对其影响则通过因温度降低和海洋施肥效应所引起的海洋吸收增加。     

[Bmin][BF4]+AMP复合溶液捕集温室气体CO2

采用基于离子液体[Bmin][BF₄]+AMP作为捕集CO₂的复合溶液,在膜吸收-热再生循环装置上,研究了该复合溶液捕集CO₂的过程和传质性能;通过阻力层传质模型,比较了预测值与实验值.结果表明：在相同条件和较高负载下,复合溶液具有较高的传递推动力和更高的传质系数;模型预测值和实验值符合较好,平均误差为12.8%.实验证明复合溶液的传质性能优于单一溶液.     

膜基—气体吸收耦合分离混合气中CO2性能评价

在膜基—气体吸收耦合实验装置上,评价了疏水性PP(聚丙烯)微孔膜,活化MDEA(N-甲基二乙醇胺)溶液分离混合气中CO₂传质性能,研究了气液流速、吸收剂和混合气的浓度等因素对总传质系数的影响,采用阻力层关联方程模型预测总传质系数K_ov值。结果表明:活化MDEA溶液能提高总传质系数K_ov值,模型的计算值和实验值符合较好。     

锡林浩特草原CO2通量特征及其影响因素分析

利用锡林浩特国家气候观象台开路涡度相关系统、辐射土壤观测系统,测得的长期连续通量观测数据,对锡林浩特草原2009—2011年期间的CO₂通量观测特征进行了分析。结果表明:CO₂通量存在明显的年际、季节和日变化特征。3 a中NEE年际变率达到200 g·m^-2,季节变率最大达到460 g·m^-2,日变化幅度生长季最大达到0.25 mg·m^-2·s^-1。通过不同时间尺度碳通量与温度、水分、辐射等环境因子的分析,认为CO₂通量日变化主要受温度和光合有效辐射影响,而季节变化和年变化主要受降水和土壤含水量的影响。降水强度及时间分布是制约牧草CO₂吸收的关键因素,大于15%的土壤含水量有利于促进牧草生长。     

海洋对人为CO2吸收的三维模式研究

文中用包含海洋化学过程和一个简单生物过程的三维碳循环模式模拟了海洋对大气CO₂的吸收,并分析了碳吸收的纬度分布。模拟工业革命以来海洋对大气CO₂的吸收表明:海洋碳吸收再加上大气CO₂的增加只占由化石燃料燃烧、森林砍伐和土地利用的变化而释放到大气中的CO₂的2/3。1980～1989年期间海洋年平均吸收2.05GtC。海洋人为CO₂的吸收有明显的纬度特征。模式计算的海洋CO₂的吸收在总量与纬度分布上与观测结果比较相符。     

钢铁工业CO2的排放现状及主要的捕集方法

简要讨论了目前CO₂等温室气体的危害、钢铁工业CO₂的排放现状及来源,并针对我国钢铁行业的发展状况,分析了温室气体CO₂的捕集方法.     

CO2浓度渐增对气温影响的敏感性试验

使用辐射对流模式,研究了中纬度冬季气温对于CO₂浓度变化的敏感性。结果表明:气温变幅随CO₂浓度渐增呈现先快后慢的非线性特征;气温变幅具有一定的稳定性。     

天目山柳杉树轮δ13C对华东地区降水序列的重建

对采自天目山的柳杉树轮进行交叉定年后,得到树轮的δ¹³C年序列。将δ¹³C年序列去除大气CO₂的影响,保留其高频振荡部分。利用华东地区部分气象站的降水资料,通过主成份分析,分析了降水与树轮δ¹³C之间的关系。考虑滞后效应,利用回归方法重建了过去一百多年来的华东地区不同时段的降水序列,并分析其变化特征。     

树轮δ13C的角分布及其在气候重建中的应用

利用天目山的两棵柳杉和庐山的一棵冷杉共3个树盘,分析了树轮δ¹³C沿方位的变化。结果表明,树轮在不同方位上的δ¹³C值不同,存在方位角分布,平均最大差异为0.8‰～1.5‰。各方位的δ¹³C年序列间存在较好的相关性,变化趋势基本一致,表明各方位δ¹³C都记录了基本相同的气候信息。δ¹³C的方位差异与其年际差异在量级上大致相当,具有独立的研究意义。通过柳杉一号树轮与气候要素的研究表明,从树轮δ¹³C的角分布中能够提取出更多有气候意义的信息,而且相对于多个方位的平均和全轮均匀采样而言,重建的精度和可靠性有所提高。     

大气CO2浓度升高及气候变化对作物冠层光合影响的数值模拟

利用美国Licor-6200光合作用测定仪,对黄淮海地区代表性冬小麦品种鲁麦23号叶片光合作用速率进行了较为全面的测定,分别确定了冬小麦叶片光—光合作用响应曲线和CO₂—光合作用响应曲线,在此基础上,建立了叶片光合作用模式,并进而建立了一个具有瞬时时间尺度,空间积分为叶片尺度的冬小麦冠层模式,利用模式分别分析了大气中CO₂浓度升高和温度变化对冠层光合作用的不同影响,并在此基础上进一步进行了综合数值分析。单因子分析表明:晴天状况下,冠层光合速率随CO₂浓度升高而上升,当CO₂浓度由330×10^-6上升至660×10^-6时,冠层光合日总量可增加19.7%;冠层光合速率随辐射增加而增大,辐射量增加10.0%,冠层光合日总量可增加6.7%;冠层光合速率随温度升高而下降,温度升高1℃,冠层光合日总量减少2.9%。多因子综合数值分析表明:在辐射量较大的气候背景下,冠层光合日总量对温度和CO₂变化响应更加敏感。本文的实测数据为研究气候变化对中国农业影响提供了最基本的可靠模型参数,冠层光合模型为未来改进作物模型提供了理论基础。     

应用涡动相关法计算水热、CO2通量的国内外进展概况

目前涡动相关法被认为是国内外测定CO₂、水热通量的最可靠方法。国外应用此方法解决了均匀下垫面假设下森林和农田等生态系统的CO₂、水热通量的计算问题,目前致力于非理想下垫面(真实地形)的CO₂、水热通量的计算。而国内应用涡动相关技术起步较晚,用此方法测定水热通量已有一定的知识积累,但测定CO₂通量还处于资料收集阶段。我国自然生态系统、环境外交和社会经济可持续发展都要求精确查明我国CO₂的时空变化特征和动力学机制,这应是今后研究的重点,并提出了应用该方法存在的主要问题及可能的解决方法,指出值得深入研究的领域。     

针对IPCC评估报告中海洋碳循环的疑问——δ13C收支平衡法的验证

 通过对比IPCC历次评估报告中全球碳循环的收支发现,尽管评估报告在估算各主要碳库及其间的通量时差别不大,但表层至中深层海水间溶解无机碳通量却存在巨大差异。利用δ¹³C的收支平衡检验了这一通量的适用范围,结果表明：IPCC 1996年和2007年评估报告对此通量估计过大,而1990年和2001年评估报告估计偏小。     

针对IPCC评估报告中海洋碳循环的疑问——δ13C收支平衡法的验证

通过对比IPCC历次评估报告中全球碳循环的收支发现,尽管评估报告在估算各主要碳库及其间的通量时差别不大,但表层至中深层海水间溶解无机碳通量却存在巨大差异。利用δ¹³C的收支平衡检验了这一通量的适用范围,结果表明：IPCC 1996年和2007年评估报告对此通量估计过大,而1990年和2001年评估报告估计偏小。     

大气CO2富集对根际NaCl盐渍的人参果植株干物质生产和水分利用的影响

对单株砂培盆栽的半木质化枝条扦插生根的一月龄人生果(Solanum muricatum Ait.)栽培品种"Xotus",每周浇两次200mL NaCl质量浓度分别为0mg·L^-1和25mg·L^-1的Hoagland营养液处理2个月,第二个月在控制空气CO₂体积分数为(350±10)×10^-6、(700±10)×10^-6和(1050±10)×10^-6的植物生长箱内试验。结果表明,人参果植株干物质生产量和耗水量受根际NaCl盐渍而下降,又随大气CO₂升高而增加。根际NaCl盐渍能增大植株叶片蒸腾系数、根/冠比和干物质向枝干和根部分配的比例及积累量,降低根系吸收水分的效率和耗水量。升高大气CO₂能促进叶片发育及干物质向地上部其他器官和地下部组织分配,增加总叶面积、比叶干重和各种器官中干物质增长量,提高干物质生产率和水分利用率。根际经25mg·L^-1NaCl盐渍处理的植株,总干物质增长量和水分利用率相应下降50%～54%和24%～37%;与350×10^-6CO₂的处理的植株相比,700×10^-6及1050×10^-6CO₂的处理分别使这两项指标提高到79%～106%和61%～88%以及133%～189%和99%～142%。大气CO₂富集能改善受NaCl盐渍的植株干物质生产力、提高水分利用率。根际NaCl盐渍和大气CO₂富集对人参果植株干物质生产和水分利用有生物互作效应。它们的共同作用会促进植株干物质的增长及叶片中合成的干物质向其他器官分配,提高干物质生产率和水分利用率,同时减少总叶面积、枝条和根系干重、根系吸水效率、植株耗水量和叶片蒸腾系数。因此,全球大气CO₂富集将有利于该作物的干物质生产和水分利用。     

TiO2纳米晶多孔微球的制备方法及形成机理

TiO₂纳米晶多孔微球具有颗粒大、晶粒尺寸小及比表面积较高等优点.以明胶作为模板,以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂纳米晶多孔微球,并采用透射电镜、X射线衍射仪对其性能进行了表征.实验结果表明:采用溶胶-凝胶法成功制备了纯锐钛矿型TiO₂;明胶的加入对样品的物相组成没有影响,但改变了其晶粒尺寸和排布方式,得到了一种由纳米晶组成的多孔微球;微球直径约为200~500 nm,其中孔隙约为2~5 nm,平均晶粒尺寸为(14.3±0.9)nm.在此基础上对TiO₂纳米晶多孔微球的形成机理进行了分析.     

武汉大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度关系的非线性分析及能见度预报

武汉作为中部地区高湿度代表城市,大气污染严重,霾天气多发,但有关该地区大气能见度与PM_2.5浓度及相对湿度(RH)的定量关系尚不明确。利用2014年9月—2015年3月武汉地区逐时能见度、相对湿度及颗粒物质量浓度观测数据,研究分析了武汉大气能见度与PM_2.5浓度及相对湿度的关系,并进行能见度非线性预报初探,得到以下结论:武汉霾时数发生比例高,霾的发生和加重是能见度降低的主要原因;能见度降低伴随大量细粒子产生和累积,这是武汉大气能见度恶化的重要诱因。细颗粒物浓度与相对湿度共同影响和制约大气能见度变化,高湿高浓度时能见度显著下降,湿情景下(RH≥40%),能见度恶化主要是由湿度增高诱使细颗粒物粒径吸湿增长导致其散射效率增大造成的。当RH >90%时,能见度随湿度升高成线性递减,相对湿度每升高1%,武汉平均能见度降低0.568 km。而干情景下(RH<40%),能见度迅速降低的关键因素是PM_2.5质量浓度升高。在城市大气细粒子污染背景下,能见度与相对湿度成非线性关系,这主要与PM_2.5对能见度的影响及吸湿性颗粒物的散射效率变化有关。PM_2.5浓度与能见度成幂函数非线性关系,80%≤RH<90%湿度区段下相关性最强。PM_2.5浓度对能见度的影响敏感阈值是随着湿度升高而减小的,干情景下能见度10 km对应的PM_2.5浓度阈值为70 μg/m³,湿情景下该阈值为18—55 μg/m³。当PM_2.5质量浓度低于约40 μg/m³时,继续降低PM_2.5可显著提高武汉大气能见度。预报试验表明,基于神经网络方法建立大气能见度非线性预报模型是可行的,预报能见度相关系数为0.86,均方根误差为1.9 km,能见度≤10 km的TS评分为0.92。网络模型具有较高预报性能,对霾的判别有较高准确性,为衔接区域环境气象数值预报模式,建立大气能见度精细化动力统计模型提供参考依据。     

云南及周边地区闪电活动和其他干扰因素对NO2的协同影响

以2018年9月至2022年8月为研究时段,采用多种统计方法对滇西南及周边生物质燃烧高发区（A区）、滇中人类活动强度较大的城市群区（B区）2—4月和6—8月闪电活动及其他干扰因素对NO₂的影响进行对比分析。结果表明：①2—4月A、B区NO₂柱浓度分别与火点数和人为CO₂排放在空间上存在显著正相关,但与闪电次数呈显著负相关。②闪电活动多伴有明显降雨（R≥1 mm）,闪电活动较弱时,降雨对地面NO₂的湿沉降作用明显,较强的闪电活动下降雨的湿沉降仍无法完全抵消闪电对地面NO₂浓度增长的贡献。③6—8月初次出现闪电时A、B区地面NO₂浓度前6 h逐时增加,之后3 h则逐时缓慢减小。④闪电日A、B区地面NO₂浓度整体高于无闪电日,生物质燃烧强度、降雨强度和大气边界层高度等变化均会对其产生明显影响。     

O3,CO2浓度及太阳光谱变化对作物光合作用影响的数值模拟研究

对光合作用 蒸腾作用 气孔调节进行耦合 ,从生物化学尺度扩展至冠层尺度 ,发展了一个冬小麦冠层光合作用生态动力模式 ,模式考虑了O3,CO2 和光谱变化对作物光合的综合影响。利用美国光合作用实测资料对模式进行验证 ,叶片模式通过了相关显著性检验并具有较高的准确度。数值分析表明 :当O3 浓度由 0× 10 -9V/V上升至2 0 0× 10 -9V/V时 ,冠层光合速率下降 2 9%左右 ;当CO2 浓度由 330× 10 -6V/V上升至 6 6 0× 10 -6V/V时 ,冠层光合速率增加大约 37% ;当光谱比例系数由目前的 0 .5下降至 0 .4时 ,冠层光合速率将下降 2 7%左右。对于污染严重、易发生光化学烟雾的城郊附近 ,在阳光强烈的典型晴天 ,中午O3 浓度达到 2 0 0× 10 -9V/V时 ,即使气候条件不发生改变 ,CO2 浓度对作物光合作用的正效应也不足以弥补O3 浓度升高所造成的负效应 ,冠层光合速率将比目前干洁地区略有下降 ,如果进一步考虑光合作用有效辐射光谱成分下降至 0 .4左右 ,冠层光合作用将比目前的BASE值下降 35 %左右。     

核壳结构C/TiO2复合材料的制备与微波吸收性能研究

以葡萄糖为碳源,用水热法成功制备了碳微球,再以Ti （SO₄）₂为钛源,制备了核壳结构的C/TiO₂复合微球.为提高材料介电损耗,将样品在N₂氛围中不同温度条件下进行了碳化.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征,用矢量网络分析仪测试了样品在2~18 GHz范围的复介电常数,并计算其反射损耗.结果表明：碳微球具有较高的微波介电损耗;碳微球与TiO₂复合后,在相同层厚条件下,反射损耗峰向低频迁移;700℃和800℃碳化下的C和C/TiO₂复合材料具有优良的微波吸收性能,其中C-700复合材料最小反射损耗达到-41.2 dB,低于-10 dB的最大吸收带宽达到4.5 GHz,C/Ti-700复合材料的最小反射损耗为-30.0 dB,最大吸收带宽达4.2 GHz.