水库水体二氧化碳分压研究进展

天然水体中存在同化二氧化碳（CO2）的光合作用,也存在释放CO2的微生物呼吸过程。地球表层水体与大气之间的CO2交换构成全球碳循环的一个重要环节。水-气之间CO2交换的方向和通量主要受大气圈和水体表层CO2分压（pCO2）的制约。水体pCO2值可以通过对近水面气体成分变化过程的现场仪器检测或者根据测定的水体化学参数运用经验公式计算求得。迄今对陆地水体,尤其河流筑坝形成的"蓄水河流"（下称水库）水体CO2动态研究中,由于水域及其近表层大气成分的时空多变,一般采用水化学参数计算方法求得水体的pCO2值。全球约70.97%的水库表层水体pCO2高于大气pCO2。全球尺度上水库表层水体pCO2自热带向寒温带逐渐递减;单个水库水体的pCO2一般呈现"出库>入库>库中"、pCO2随深度而增加的变化规律。水库表层水体pCO2的时间变化一般表现为"冬季>夏季、消融期>冰冻期、黑夜>白天"。水库水体的pCO2是其水化学平衡的结果,受水温、水体pH、水生生物活动以及外来水体的混合等多种因素影响,变化较为复杂。为精确量化水库水-气界面CO2交换通量,水文学、湖沼学、生态学和地球化学等领域的学者有必要合作,共同努力进行水库流域尺度的实地观测,完善水体溶解无机碳计算模型,深入探讨水库水体碳动力学机制,为全球碳循环研究和气候变化预测提供可靠的基础数据。     

二氧化碳海气交换通量估计的不确定性

尽管确信海洋是人为CO2 的一个巨大碳汇 ,但其确切的数字及其未来变化趋势至今仍有较大的争议。分析讨论了国内外这方面的研究成果 ,特别是近几年的研究进展 ,指出了在计算海气交换通量时存在的主要问题。计算CO2 气海交换系数的公式尚未取得一致 ,在相同的风速下 ,不同的公式可产生百分之几十的差别。计算的CO2 分压因使用不同的热力学常数表达式而导致不同的结果 ,差值可达 3Pa。进一步讨论了基于观测和模式估计的CO2 气海交换通量的不确定性 ,并指明了模式结果存在的差异。根据CO2 分压的观测资料估计 1 990年和 1 995年全球海洋分别吸收 1 .4 5GtC和 2 .2 5GtC的CO2 ,该估计有 5 0 %的不确定性 ,4个全球海洋环流碳循环模式估计 1 980— 1 989年间海洋每年吸收人为CO2 为 1 .5～ 2 .2GtC。评述了通量的季节变化和年际变化 ,年际变化与发生在太平洋中的厄尔尼诺现象有关。     

河流梯级开发对生态环境影响的研究进展

河流梯级开发在满足社会需求的同时,还对区域生态环境具有一定的作用。针对河流水电开发对生态环境的影响,从河川流量、泥沙输移、水环境以及水生物等几个方面,将国内外的研究状况进行综合评述,并探讨了今后重点研究的几个方面:①如何应用可持续理念指导水资源开发与调度;②水利工程建设对河流水沙变化影响的量化研究;③失衡生态系统的自适应和自恢复机理研究;④水体富营养化最小临界流速研究;⑤如何通过水库联合调度,解决河流水电开发造成的环境胁迫问题的研究。     

鉴江河口底泥盐度释放规律研究

底泥盐度释放是河口水资源利用的主要限制因子。本文以鉴江为例,基于野外实测与室内实验,系统分析了鉴江河口底泥盐度及水体氯离子的分布特征;通过振荡、换水及静态等实验。定量研究了河口底泥盐度释放规律。结果表明：（1）潮泛河口底泥盐度主要受上溯潮水的影响。有较为明显的梯度性;（2）底泥盐度释放量在初期较大,随着换水周期的累加,则逐步降低;在同一换水周期。底泥盐度释放强度与其本底盐度浓度成正指数关系;（3）静态释放时间越长,上覆水盐度越大。静置30d。三组样品上覆水的浓度分别达2626mg·L-1、932mg·L-1、533mg·L-1。远远超过用水水质的要求。     

油气藏埋存二氧化碳生物转化甲烷的机理和应用研究进展

埋存CO<,2>生物转化CH<,4>技术是利用油、气藏中内源微生物,以埋存的CO<,2>为底物,通过CO<,2>生物还原途径合成CH<,4>的生物技术.此技术因兼备CO<,2>减排的环保意义、生物合成CH<,4>的再生能源意义、延长油气藏寿命和潜在经济收益等优势有着广泛应用前景.CO<,2>的捕集、埋存和油气藏生物多样...     

西安南郊和陕北长武土壤CO2释放量研究

本文根据NaOH溶液吸收CO2的方法,对西安南郊和陕北长武地区土壤CO2释放量进行了昼夜观测.观测结果表明,不同地区土壤CO2释放量存在差异,气候偏冷偏干地区土壤CO2释放量较小,气候偏热偏湿地区土壤CO2释放量较大.陕北长武土壤CO2释放量变化再次证明,从当日早晨至次日早晨,CO2释放量具有由低变高再变低的规律;CO2释放量相对于大气温度的日变化具有滞后性,滞后时间为4~6小时;土壤CO2释放量白天较少,夜间较多;CO2释放量变化显示,在土层深厚的地区,土壤微生物夜间活动强度总体应比白天大.     

海洋二氧化碳的研究进展

海洋是一个巨大的碳库,具有潜在的缓冲大气CO2增加的能力,研究CO2在海洋中的转移和归宿,对于预测未来大气CO2含量乃至全球气候变化具有重要意义。综述了海洋CO2的研究现状,着重介绍海洋CO2的源与汇、海—气CO2通量的估算以及海洋环流、生物泵和海洋生态在海洋碳循环中的作用,并对该研究领域的发展趋势进行了总结。     

二氧化碳增强型地热系统的研究进展

增强型地热系统,作为一种新型的地热发电技术,可通过水力压裂的方式从干热岩中提取地热资源。而超临界CO2作为一种优良的传热流体,在用其替代水开采增强型地热系统中地热能的同时,还可以达到间接地质封存CO2的目的。在阐述CO2增强型地热系统的优缺点、模拟研究和经济潜力的基础上,总结了该研究领域的最新进展,并提出了进一步开展研究的相关建议,以期为CO2增强型地热系统的研究在中国的深入开展提供帮助。     

西安地区不同厚度土层土壤CO2释放量的差异研究

根据NaO H溶液吸收CO2 的原理,对西安地区夏季不同植被下不同厚度土层土壤CO2释放量进行了观测,并对不同厚度土壤CO2释放规律及其影响因素进行了探讨。资料表明,从当日早晨到次日早晨,夏季不同植被下不同厚度土层土壤CO2释放量均呈现由低到高再到低的变化规律;植被对厚土层土壤CO2释放量有一定影响,植被发育好,土壤CO2释放量大,但是对薄土层影响较小;薄土层土壤CO2释放量变化相对于气温的变化几乎是同步的,而厚土层土壤CO2释放量变化相对于气温的变化具有明显的滞后性,表明土壤CO2释放量变化受土壤温度制约。厚土层CO2释放量均大于薄土层释放量。      

二氧化碳地质储存的主要环境问题及研究进展

CO2地质储存是缓解温室效应的有效手段之一.在CO2地质储存工程实施过程中可能引起断裂、地震、淡水含水层污染等地质灾害问题,对人类和生态环境造成危害.本文系统阐述CO2地质储存过程中造成的环境地质问题及其成因机制,并从风险评价、监测预警、应急补救等角度提出了具体防治措施,对CO2地质储存技术的安全性评估及工程实施项目管理具有重要的实际意义.     

筑坝对山区河流碳动力学的影响

流域的地貌和气候特征及干流筑坝等是影响河流碳动力学的主要因素。本文对干流下游筑坝的华南山地丘陵区河流增江的碳循环过程做了系统研究。结果表明,山地丘陵为主的流域地貌特征提高了增江河流碳的输出通量;而亚热带湿润气候和较高的森林覆盖率以及缺乏碳酸盐岩的流域地质背景使得溶解有机碳（DOC）构成增江河流碳的主要成分;光化学分解可以解释在秋季较强紫外线辐射下河水较低的DOC含量。受大坝影响河段水流速度的变缓为水生生物量的增加提供了条件,使得颗粒有机碳（POC）中来源于水生生物量的贡献率上升、有机物的C/N比降低。流速变缓的河道中藻类的生长导致水体CO₂分压低于大气中的CO₂分压。增江流域DOC和POC的输出通量分别为25.08×10⁵g/km²·a和11.58×10⁵g/km²·a。本文为研究自然因素和人类活动对河流碳循环过程及通量的影响提供了一个典型案例。

     

青藏高原河流演变研究进展

青藏高原是中国及亚洲大河的发源地,高原内部河网水系发达。在高原抬升、气候变化和人类活动的三重叠加作用下高原河流未来可能发生显著变化,由此引发的一系列交叉学科问题正成为关注热点。在前期多年高原河流野外调查的基础上,对近几十年青藏高原河流演变的研究进展,如地质背景、高原抬升和河流地貌特征与演变等进行较系统的分析和总结。展望了中等时间尺度下气候变化对河流演变的影响,短时间尺度下人类活动的局部、突变和加速的作用;提出冲积河群的新概念,初步给出其定义、特征和分布,以期在这个新框架下促进复杂辫状河道和弯曲河道形成与演变的深入研究。     

中小河流洪水预报研究进展

中小河流洪水预报是当前国际水文科学中亟待研究的重大科学问题之一。由于中小河流存在分布广、降水及下垫面空间异致性强、产汇流时间短、突发性强、水文资料欠缺等特点,因此预报精度较低,预见期短,预报难度大。目前国内外学者对中小河流洪水预报开展了一定的研究,主要集中在中小河流洪水形成机理、洪水预报模型、缺资料中小河流水文模型参数确定方法、洪水预报耦合降水预报等方面。对中小河流洪水预报相关研究进展和存在的问题进行了总结,并指出未来在多源信息高效融合、精细化洪水模拟、高精度降水预报等方面还应进行更深入的研究。     

二氧化碳地质封存环境监测现状及建议

CO2地质封存是应对全球气候变化的新举措,许多国家都开展了相关的工程项目或研究。环境监测作为验证场址在当前以及较长一段时间后的合理性和安全性的重要手段,是工程实施的重要工作。对国内外CO2地质封存环境监测的相关工作以及项目所采用的监测技术进行总结,并利用监测选择工具MST得出中石化胜利油田CO2-EOR项目适用的监测技术,在此基础上提出该项目背景监测的对象、技术和频率等框架,为项目监测工作的开展提供参考依据,最后简略提出环境监测工作的方法和大纲。     

重庆金佛山表层岩溶生态系统土壤的CO2释放规律

采用碱溶液吸收法通过对重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统土壤CO2释放量进行野外监测,研究了影响土壤CO2释放量变化的主要因素,揭示土壤CO2释放变化规律。土壤CO2释放量的变化主要随着温度而变化,即气温降低,土壤CO2释放量减少,在昼夜时段,土壤CO2也随温度而变化,但相比温度变化有明显滞后性;降雨对土壤CO2释放有比较复杂的影响,但非简单的线性相关;同时植被也会影响到土壤CO2的释放,总体上,相比裸地而言,林地的土壤CO2的释放量大,但在不同时间段内土壤CO2释放强度与气温的关系有较大差异。一天时间段内林地土壤CO2释放强度与温度的关系较裸地灵敏,这是因为林地本身生物量大,对温度反应敏感,温度很小的变化就能引发土壤CO2释放量的大幅度地改变。而在以月为单位观测时间段时,裸地土壤CO2释放强度与气温的关系较林地灵敏,这可能是因为植被覆盖减缓气温对土温的影响,对土温有较强的调节作用。这种不同植被系统下,在不同时段土壤的CO2释放量动态差异在讨论岩溶作用与碳循环时应充分注意。     

河流稀土元素地球化学研究进展

河流系统中,稀土元素(REE)受区域地质背景、风化作用、溶液化学以及水与颗粒物相互作用等因素的影响发生分异。河流悬浮物显示轻稀土(LREE)适度富集;河水显示重稀土(HREE)富集,或在HREE富集的基础上又有适度的中稀土(MREE)富集;与其它微量元素相比,REE在河水与颗粒物之间有较小的分配系数(K≈10-6);河流沉积物多显示平坦的REE配分模式。     

太湖及其周围河流中N2O的空间分布与释放通量

本次研究选择中国东部一个生态和环境空间分异极大的浅水湖泊（太湖）以及周围河流,分别于2003年7月和9月两次采集湖水和河水样品,分析其中的N2O浓度,并利用扩散模型公式估算水-气界面N2O交换通量。结果显示N2O饱和度的空间变化从70％不饱和到2708％过饱和变化范围很大。N2O饱和度的空间分布,N2O与CH4、无机氮、TDS（总溶解固体物质）之间的相关性都表明：   太湖重度富营养区N2O的产生极大地受到人为N输入的影响。然而,初步的通量分析显示湖泊N2O的释放因子不超过0.63％,小于河流中的默认值,N2O产率也略低于水环境中的平均值,太湖以面积为权重的释放通量平均值并不高,在7月和9月分别为14.0μmol/m2·d和9.7μmol/m2·d。这些结果表明流域人为N输入对整个湖泊N2O的促进作用是有限的,预计未来湖泊N2O释放不会因为人为活动增加而出现大幅度增加的状况。流域内各生态景观N2O释放量的比较,也表明富营养湖泊总体上仍然是一个十分有限的大气N2O释放源。相反,太湖周围河流存在较大的N2O释放速率,在7月和9月估算的N2O释放通量分别为142.1μmol/m2·d和28.8μmol/m2·d。将这一释放速率推广到整个流域后,预计河网的N2O释放量将占到耕作土壤的10％～50％,显示了河流对区域N2O质量平衡具有较重要的影响。     

河流可溶性有机氮研究进展

河流DON不但记录了流域侵蚀的过程,还记录着DON的生物地球化学信息,河流可溶性有机氮其流动是流域生态系统氮循环的重要组成部分。本文综述了河流可溶性有机氮的性质、来源、环境效应、时空变化以及同位素技术应用的最新研究进展,并指出今后河流DON的研究方向。     

河流环境流量法研究进展

回顾了20世纪80年代以来,国内外在河流环境流量法方面的研究进展,包括研究现状、方法类别及发展趋势。在国外,从考虑单一水文要素的水文学法,到考虑多学科交叉的整体分析法,逐步建立起一套完整的方法研究体系,今后发展趋势是通过国际间的合作研究,开发满足不同国家国情和水情特点的综合环境流量法。在国内,研究尚处于起步阶段,大多停留在定性分析水平上,定量分析,计算比较简单,主要采用的是水文学法,如Tennant法、7Q10法等,今后的研究方向一方面要加强基础研究工作,另一方面要根据本国(或流域、或地区)特点开发出适合于国情和水情的环境流量法,研究地区也应从干旱半干旱的北方地区转移到水资源较为丰富的南方地区。     

海表层二氧化碳分压之时间序列研究进展

简要总结了海表层二氧化碳分压(pCO2)时间序列的研究方法,重点综述了时间序列研究在确定pCO2控制过程、揭示pCO2年际差异、监测气候事件对pCO2的影响及估算海—气二氧化碳(CO2)通量等方面的研究进展.海表层pCO2时间序列的研究方法大致可以分为2类,一类是基于船舶调查,另一类是基于浮标的CO2自动测定.时间序列研究除了能够定性地记录和追踪一些特殊和偶然的物理和生物过程对pCO2的影响外,还能够定量地给出各种过程对pCO2变化的贡献,这对揭示海洋pCO2的控制机理有着重要意义.年际尺度的时间序列观测表明:人类活动已经造成了海表层pCO2的增加,厄尔尼诺事件和拉尼娜事件对海表层pCO2和海—气CO2通量有明显影响.另外,时间序列研究能够提高海—气CO2通量估算的准确性.