土壤甲烷吸收汇研究进展

人类活动导致大气中温室气体浓度增加,是全球气候变暖的主要原因之一。由于陆地生态系统中通气状况良好的土壤是甲烷最大的吸收汇,研究吸收汇强度及其影响因素对估算大气中甲烷储存增量、采取措施增强土壤吸收汇的强度是很有意义的。综述了全球透气土壤吸收甲烷总量及土地利用变化、农业措施对甲烷吸收汇的影响。     

微生物介导的土壤甲烷循环及全球变化研究

甲烷是主要的温室气体之一, 目前在大气中的含量达1.7×10-6m3·m-3, 比工业革命前增加了115%, 并以1%年增长速度稳定增长. 甲烷吸收太阳远红外光的能力比CO2高20～30倍, 对全球增温的贡献率达15%. 多年来对大气甲烷的产生、转运和循环以及调控的研究表明, 80%以上的甲烷是通过微生物的活动产生的, 一部分在进入大气前被微生物吸收利用, 这样, 大气中甲烷的净含量绝大部分是甲烷产生微生物和甲烷营养微生物相互作用的结果. 因此, 研究甲烷产生菌和甲烷氧化菌的活动规律和生态学特征, 有利于揭示微生物介导的甲烷循环过程, 并探索减排的措施. 已知有80多种甲烷产生菌和100余种甲烷氧化菌, 它们的种类和生态多样性比较广泛, 环境差异和波动影响它们的生理代谢活性, 从而导致甲烷排放的波动性和不确定性. 在未来全球变化条件下, 天然湿地作为重要的甲烷源之一, 如何响应和反馈环境的变化是研究的重点领域.     

氨氧化细菌和氨氧化古菌在百花湖沉积物中的垂直分布

采用定量氨单加氧酶基因(amoA)的荧光定量PCR(qPCR)方法,分析了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)在百花湖沉积物中的垂直分布。以氨单加氧酶基因(amoA)数量来衡量氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA),结果表明:百花湖沉积物中AOA的amoA基因数量在1.74×105~2.00×106拷贝/克沉积物(湿重)之间,且22~30cm的各层沉积物中,AOA的数量是1~21cm各层沉积物的2倍左右;AOB的amoA基因在百花湖沉积物中的数量随深度的增加变化不大,其拷贝数在6.10×106~3.88×107拷贝/g沉积物(湿重)之间;AOB与AOA的amoA基因的比例在浅层沉积物和深层沉积物中存在一定的差异。这些结果表明AOB和AOA都参与百花湖沉积物中的氨氧化作用,从两类微生物的数量来看,AOB是参与百花湖沉积物中氨氧化作用的主要微生物,而AOA对氨氧化作用的贡献则随着沉积物深度的增加而提高。     

海洋环境中甲烷厌氧氧化机理及环境效应

作为全球碳循环的重要环节之一,甲烷厌氧氧化作用（Anaerobic Oxidation of Methane,AOM）不仅是微生物生态学领域最具科学魅力、充满学术争议的问题之一,也是调节地质历史时期地球环境和气候变化的重要因素之一。近年来,针对包括海洋在内的各种环境中的AOM展开了大量的研究,然而迄今为止,对该反应的运作机制仍缺乏足够了解,其中包括该作用对海洋环境和气候系统在过去、现在和未来的影响机理和程度问题,这说明对于甲烷最重要汇的了解还存在着盲区。以现代海洋地质环境中的AOM为研究对象,综述了其产生机理、反应底物、电子受体、以及涉及到其中的微生物等方面的最新研究成果,探讨了该作用对于地球环境、气候的影响意义及地质学启示,并尝试展望了需要进一步研究的几点方向,希望藉此能引起广大研究者的兴趣与重视。     

水田和旱地土壤氧化甲烷的温度响应

为了探讨温度对农耕区土壤氧化CH4的影响,文中分别采用2种旱地（吉林暗棕壤和河北潮土）和2种水田土壤（江西水稻土和安徽水稻土）样品进行了4个温度下（5、15、25和35℃）氧化高浓度CH4的模拟实验研究。结果表明,4种土壤氧化高浓度CH。的最佳温度为25～35℃,除江西水稻土外,其余土壤在5和15℃没有表现出氧化高浓度...     

垃圾填埋场覆层甲烷生物减排技术综述

垃圾填埋场服役期间会因微生物降解有机物释放大量甲烷,即使有气体收集装置,仍有甲烷逃逸到大气中。甲烷气体是造成温室效应的重要气体之一。甲烷氧化菌是以甲烷为唯一碳源的微生物,具有其优良的甲烷氧化效能。在中小型填埋场、老旧填埋场及开启集气装置已不再经济的大型填埋场,可在填埋场覆层中掺入甲烷氧化菌,对甲烷进行生物氧化,减少垃圾填埋场的甲烷释放量,从而减少温室效应,达到环保的目的。文章回顾了近些年国内外对甲烷氧化菌及其甲烷氧化效能的相关研究,对甲烷氧化菌的分类及其甲烷氧化机理,影响甲烷氧化菌氧化效能的因素以及甲烷氧化菌在垃圾填埋场中的应用等研究成果进行了总结,并对其今后的研究和应用提出了展望。     

煤矿瓦斯的微生物治理技术

甲烷氧化菌以甲烷为其唯一碳源和能源,在瓦斯治理方面具有潜在应用价值。介绍了瓦斯微生物治理技术的国内外研究现状、甲烷氧化菌氧化甲烷的机理和影响因素,以及甲烷氧化菌的生态分布。分析了微生物治理技术的可行性,并展望了今后的研究方向。     

甲烷被黑云母氧化形成二氧化碳的实验研究与意义

CH4和CO2是岩浆热液系统中的重要挥发组分，两者之间的转换机制是一个重要的科学问题，在碳循环和流体作用等诸多方面都具有重要意义。例如在成矿过程中，CH4和CO2的加入会改变成矿流体性质，CO2还能缓冲流体pH，对成矿元素的迁移和沉淀富集有重要影响。前人通过研究瑞士阿尔卑斯山中部石炭纪、二叠纪、三叠纪地层裂隙石英中的流体包裹体发现，在较高温度条件下，黑云母的绿泥石化能将CH4氧化生成CO2，然而缺少相关的实验地球化学证据。因此，本项研究选择黑云母作为氧化剂开展了CH4的氧化实验研究。通过对黑云母- 甲烷- 水体系、黑云母- 碳化铝- 水体系以及甲烷- 水体系的实验研究发现，证实了黑云母能够将CH4氧化为CO2，起始反应温度约150℃，远低于地质研究结果。对于黑云母- 甲烷- 水体系和甲烷- 水体系实验，采用熔融毛细硅管作为反应腔，而对于黑云母- 碳化铝- 水体系实验，则采用粗石英管作为反应腔。对反应后黑云母残片的能谱分析表明，变价元素Fe含量大量降低，表明黑云母中三价Fe作为氧化剂参与了反应。这一结果为地质系统中黑云母等铁锰暗色矿物在中低温条件下氧化CH4形成CO2提供了实验和理论支撑。而CH4向CO2的转变过程，将改变热液流体的性质，有利于富CO2成矿流体的形成，对金属矿床形成具有重要意义。     

湖泊沉积物甲烷的产生和氧化研究的意义及应用

甲烷(CH4)对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳(CO2),百年尺度上单分子CH4的增温潜势是CO2的28~34倍。湖泊被认为是重要的CH4释放源。沉积物中CH4的产生和氧化影响湖泊CH4的释放,是湖泊碳循环的重要组成部分。本文介绍了湖泊沉积物CH4产生和氧化的过程,分析了影响因素和机制;总结了湖泊富营养化和全球变暖对CH4产生和氧化的影响。最后提出,未来在研究方法上应注重室内模拟和野外观测相结合,在区域尺度上加强湖泊沉积物CH4产生和氧化的驱动机制研究。     

苏干湖盆地连续电磁剖面和微生物基因定量油气勘探

降低勘探成本、提高勘探成功率,是油气行业发展之趋,其中物化探手段尤为关键。联合应用连续电磁剖面法和微生物基因定量技术,在研究程度较低的苏干湖盆地油气勘查得到积极发现:(1)盆地"四凹五凸"构造特征具备形成油气藏的储盖条件及运移通道,东部山前二叠、石炭系凹陷,中、西部侏罗系凹陷可能为烃源区;(2)相对钻孔揭示有油气显示的盆地中部凹陷,东部山前凹陷周缘和西部凹陷周缘,油气指示菌基因含量增大,可达1数量级,预示该两区油气更富集;(3)综合判断:东部山前二叠、石炭系凹陷,西部侏罗系凹陷,可能存在可开采油气藏。物化探方法联用对隐蔽性油气藏勘探有重要意义。     

Source Inition Pattern and Coupling Mechanism of Granular Deposit and Seepage in Steep Longitudinal Gully,Wenchuan

Generally, collapse and landslide are the main sources of granular deposits while the initiation of deposits is triggered by the tremendous runoff from steep longitudinal gully. Substance composition, topographic condition and catchment characteristics directly affect the models of deposits initiation, and larger longitudinal grade provides better topographic condition for the initiation. Several sets of experiments on model casing were designed to simulate the failure mode of slopes under the states of stable and unstable seepages according to catchment and penetration characteristics. It was revealed from the experiments that the initiation of granular deposits had two fundamental modes, that is, fire hose effect and static liquefaction. The former one generally happens at the unsaturated slope or the slope of high permeability while the latter case occurs at the soils containing fine particles. It was concluded that the fire hose effect could generate the deep and narrow eroded channel along with the runoff, the movement distance was related to the continuous hydrodynamic force, and the transporting capacity of solid substances was weak. In addition, slope fluidization was featured with slow seepage failure at the early stage, instantaneous shear failure at the late stage, and wider channel came out due to serious erosion.     

火山区温室气体排放研究进展

火山活动是地球深部脱气的重要途径之一,它在大气圈温室气体浓度变化及全球碳排放研究中具有重要的作用。以国外火山气体研究成果为基础,概述火山气体的研究内容、研究方法（包括样品采集、实验室测试）,并重点探讨国外间歇期火山区土壤脱气、温泉脱气及喷气孔脱气的温室气体排放通量估算方法及其相应规模。结果表明,全球范围内火山间歇期土壤...     

长白山火山区温泉温室气体排放通量研究

温泉是深部岩浆活动在地表的直接表现,并且向大气圈排放大量的温室气体.然而,国内尚无火山区温泉排放的温室气体通量研究报道.我国长白山火山区水热活动强烈,主要有湖滨温泉带、聚龙温泉群、锦江温泉以及火山口外围的十八道沟温泉.本文利用数字皂膜流量计测量温泉气体排放通量,并结合前人对长白山火山区温泉气体成分的研究成果,估算了研究区温泉所排放的温室气体通量.结果表明,长白山火山区温泉排放的CO2通量为6.9×104t·a-1,CH4排放通量为428.44t·a-1,与意大利Pantelleria Island火山区温泉排放的温室气体通量规模相当.本文的测试结果表明:数字皂膜流量计在火山区温室气体排放通量估算研究中的应用是可行的.     

大气水文模式耦合研究综述

首先阐明大气水文模式耦合的必要性,总结作为二者耦合的共同界面——陆面模式的发展过程。在此基础上,从耦合研究方法和目的出发,分4个类别详细论述当前国内外大气水文模式耦合研究的现状。指出了单向耦合不足和进行双向耦合所面临的几个关键问题包括：尺度问题、次网格分布非均匀性、降水模拟等。未来要求充分利用“3S”、四维变分同化等新技术和新方法,加强多学科的联合研究,深入开展大气水文模式的双向耦合试验和敏感性分析,研究大气—植被—土壤—水文系统的交互影响,从根本上提高大气和水文模式的模拟和预报水平。     

北京地区大气主要温室气体的季节变化

摘　要：报道了北京主要温室气体浓度最新变化情况,采用1993—2002年北京主要温室气体周平均浓度的数据,用时间序列分解的方法对其季节变化进行了分析研究,并对造成北京主要温室气体季节变化的原因进行了初步探讨。分析发现北京大气CH4的季节变化范围在－49．2×10－ 9～ 55．7×10－ 9（V／V）之间,并呈现出双峰模态;北京大气CO2浓度的季节变化范围在－26．4×10－ 6～ 34．0×10－ 6（V／V）之间;北京大气 N 2 O浓度变化没有明显的季节变化特点。     

生物成因煤层气的生成及其资源意义

生物成因煤层气一般可分为原生和次生生物成因，它们在生成机理上有许多相似之处，但也有所不同，导致后期保存和同位素组成上的差异。研究指出，原生生物成因气不能被大量保留在煤层中，气田中的生物成因气多为次生生物成因气；次生生物成因煤层气分布比较普遍，含量较为丰富，且生物成因煤层气埋藏深度浅，勘探成本低，因此次生生物成因煤层气具有不容忽视的巨大资源潜力。     

盆山耦合与沉积作用

盆山耦合是重要的地质现象。根据动力学机制 ,可以识别出 6种盆山耦合类型 :引张、挤压、走滑引张、走滑挤压、垂直应力和冲击。本文讨论各种盆山耦合类型的构造特征和典型的沉积作用。     

全球变化条件下的平流层大气长期变化趋势

两个因素将对21世纪平流层气候变化产生重要作用。一个是温室气体增加,另一个是平流层臭氧的可能恢复。温室气体增加的辐射效应一方面造成地面和对流层变暖,另一方面却导致平流层变冷,而臭氧层恢复的辐射效应则导致平流层变暖。在温室气体增加和臭氧恢复这两种相反因素作用下的平流层温度如何变化是所关心的主要问题。为了预估平流层温度在21世纪的变化,使用了辐射—对流模式进行了敏感性实验,另外,也对他人进行的化学—气候耦合模式（CCM）模拟结果进行了分析。这些模拟结果表明,在21世纪平流层中上层（60～1 hPa）将变冷,而下层（150～60 hPa）变暖。这说明在平流层中上层温室气体的冷却效应将起主导作用,而臭氧恢复的加热效应在平流层下层相对更为重要。CCM的模拟结果表明,臭氧恢复最显著的区域在平流层上层（3 hPa附近）,与最大降温区一致,说明温室气体增加将有利于平流层上层臭氧恢复。CCM的模拟结果还表明,平流层两极地区在冬半年存在变暖的现象。根据已有的研究结果,极区变暖与平流层行星波活动增强有关,动力、热力和化学之间的正反馈作用也有可能对极区变暖有重要的贡献。     

全球早白垩世大规模岩浆活动、铁矿床形成及与气候变化的可能耦合关系

地球系统科学是当今地球科学的研究前缘,早白垩时期全球气候经历了巨大的变化,前人为此做了大量的研究工作,但就铁矿形成与环境变化方面的研究还鲜见人提及.本文针对早白垩世大规模岩浆活动、铁矿成因、温室气体的释放及对气候变化的可能耦合关系做探索性的研究工作.本文主要通过大数据统计、整理分析、制图对比等科学手段,论证早白垩世各重...