洞庭湖湿地洪水期甲烷扩散和气泡排放通量估算及水环境影响分析

水体甲烷（CH₄）主要通过气泡和扩散传输排放到大气,这两种途径在CH₄总排放中的相对贡献及环境影响因子目前关注较少.本文以洞庭湖湿地3种生境类型（光滩、苔草、芦苇）为研究对象,通过静态箱法和扩散模型法估算洪水期CH₄总排放通量、扩散排放通量和气泡排放通量,并分析其水体环境因子影响.结果表明：苔草地CH₄总排放量最高,为6.49±3.12 mg（C）/（m²·h）.在3个生境中,CH₄扩散排放占总排放通量的1.34%~3.91%,气泡排放占96.09%~98.66%.扩散排放通量受水体pH、电导率和水温的影响,而CH₄的总排放和气泡排放主要受水温的影响.当水温低于11.7℃时,水体CH₄以扩散排放为主,但当水温高于11.7℃时,水体CH₄主要通过气泡排放.但这一温度阈值是否同样适用于其他类型湿地还需要更多实验验证.本研究对于揭示中低纬度内陆湖泊水体CH₄排放过程有重要意义.     

2050年大气CO2浓度控制：各国排放权计算

本文的主要目的是为即将开始的控制大气CO2浓度的国际谈判,在一些核心问题上提供定量数据.作者指出：要实现控制大气CO2浓度的长远目标,在目前由少数国家主导的且备受争议的减排话语下是难以完成的,必须建立以各国排放配额分配为基石的全球责任体系.本研究首先论证了“人均累计排放指标”最能体现“共同而有区别的责任”原则和公平正义准则,然后设定2050年前将大气CO2浓度控制在470ppmv的目标,接着以1900年为时间起点,对各国过去（1900-2005年）人均累计排放量、应得排放配额以及今后（2006-2050年）的排放配额做了逐年计算,并根据1900-2050年的应得配额数、1900-2005年的实际排放量、2005年的排放水平、1996-2005年排放量平均增速这四个客观指标,将世界上大于30万人口的国家或地区分为四大类：已形成排放赤字国家、排放总量需降低国家或地区、排放增速需降低国家或地区、可保持目前排放增速国家.2005年前,G8国家大多已经用完到2050年的排放配额,累计形成的赤字价值已超过5.5万亿美元（以每吨CO2价值20美元计）,这些国家即使今后实现其提出的大幅度减排目标,它们在2006-2050年的人均排放量上还会大大高于发展中国家,并还将形成6.3万亿美元的排放赤字.发展中国家由于历史上人均累计排放低,大部分处在第3和第4类,即今后尚有较大的排放空间.中国尽管可占全球2006-2050年总排放配额的30%以上,但今后只有降低排放增速,才能做到配额内排放.最后围绕与国际谈判相关的9个问题,提出了作者自己的看法.     

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.     

湖、库水体N2O排放研究进展

湖、库水体是重要的N₂O排放源,在全球氮素循环及全球气候变化中具有重要作用.本文综述了目前有关湖、库水体N₂O排放研究进展,重点介绍湖、库水体N₂O产生和排放的过程、不同时空尺度的排放特征、N₂O排放的影响因子框架及监测方法.湖、库水体N₂O不仅源于内部微生物硝化作用、反硝化作用、硝化-反硝化耦合作用、脱氮作用以及极少数底栖无脊椎动物代谢过程,同时流域上游河流汇入、地表径流输入、污水排放以及地下水排泄等构成湖、库水体N₂O的重要外源,但目前对内源/外源的相对贡献的定量化研究不足;湖、库水体N₂O排放方式包括扩散、植物传输及少量气泡排放,对水库而言,大坝下游水电涡轮机形成的脱气作用可能是N₂O排放的潜在途径.对文献综合分析表明,湖、库水体N₂O排放通常呈现明显的季节变化（夏季>冬季）和日变化,同时在全球（一般低纬度>高纬度）、区域及水体内部等不同尺度上表现出显著的空间变异性;这种时空变异特征主要受到湖、库自身理化因子（温度、营养盐、溶解氧、C/N、水文）、生物因子（水生植物、藻华）以及陆域人类活动（污水排放、农业活动以及城市化等）的影响;湖、库N₂O排放不同监测方法的差异也是潜在的影响因素,传统的漂浮箱法和薄边界层法均可能低估水体N₂O排放通量,未来需将传统的监测方法与新型的涡度相关法相结合,减小监测方法的不确定性.结合当前湖、库水体N₂O排放的研究不足,建议未来可以从湖、库N₂O产生的微生物机制,区域尺度上人类活动与湖、库群N₂O排放的耦合关系,水陆交错带的产、排过程,变化环境下的湖、库N₂O排放以及监测方法等方面深入研究.     

南亚热带森林土壤CO2排放的季节动态及其对环境变化的响应

应用静态箱/气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO2排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO2年排放总量分别为3942.2,3422.36和2163.02 gCO2·m-2·a-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO2排放量占全年排放总量的35.9%,38.1%和40.2%;不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO2排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO2排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO2排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO2排放通量变异的75.7%,77.8%和86.5%,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO2的排放过程.     

太湖流域池塘养殖污染排放估算及其空间分布特征

池塘养殖是农业源污染的重要来源之一,尤其在水网密布、渔业发达的太湖流域,控制池塘养殖过程中氮、磷、化学需氧量等污染物的排放,对于减轻水体富营养化程度、恢复水质健康、维持地区社会经济可持续发展具有重要意义.基于野外采样、入户调查、遥感解译等多种手段,结合GIS软件技术,对太湖流域池塘养殖污染物的排放进行了估算.结果表明,20142015年太湖流域总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷、COD Cr的年排放量分别为6.1×10^6、1.1×10^6、1.7×10^6、1.3×10^5、1.1×10^5和8.0×10^7 kg.其中鱼类池塘养殖排放系数分别为69.5、12.4、20.1、1.6、1.3和919.8 kg/hm 2;虾类池塘排放系数分别为3.0、0.5、0.9、0.07、0.06和39.3 kg/hm^2;蟹类池塘排放系数分别为6.4、1.2、1.9、0.2、0.1和84.9 kg/hm^2.太湖流域池塘养殖各类污染物排放分布特征为位于太湖西北部、南部和东北部的大部分地区池塘养殖污染物排放较高,位于太湖东部和太湖西南部的池塘养殖污染物排放较低.池塘养殖业发达、饲料肥料投入高、养殖密度大等是造成该流域池塘养殖污染物排放较高的主要原因.针对太湖流域池塘养殖减排治理,建议推行合理的池塘污染治理管理政策与策略,综合考虑饲料利用率与投放量、养殖面积、养殖密度、养殖生物生态混养,以及一些科学养殖管理措施和净化养殖废水的技术措施等.     

南亚热带森林土壤CO_2排放的季节动态及其对环境变化的响应

应用静态箱／气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO2排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明:季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S L)CO2年排放总量分别为3942．2,3422．36和2163．02 gCO2．m-2·a-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO2排放量占全年排放总量的35．9％,38．1％和40．2％:不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO2排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO2排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO2排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO2排放通量变异的75．7％,77．8％和86．5％,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO2的排放过程．     

制订湖泊水污染物排放标准的原则和方法探讨(二)--非均匀混合型湖泊的计算方法

本文在湖水白净能力研究基础上,根据我国“水污染防治法”和排放水污染物许可证制度的要求,结合各地湖泊污染的实际情况,提出了制订湖泊水污染物排放标准的技术原则、工作程序和计算方法,其中:(一)为均匀混合型湖泊计算方法;(二)为非均匀混合型湖泊计算方法。最后附有不同类型湖泊排放标准的计算实例,可供各地湖泊管理部门在制订地方水污染物排放标准中参考选用。     

制订湖泊水污染物排放标准的原则和方法探讨(一)

本文在湖水自净能力研究的基础上,根据我国“水污染防治法”和排放水污染物许可证制度的要求,结合各地湖泊污染的实际情况,提出了制订湖泊水污染物排放标准的技术原则、工作程序和计算方法。并附有不同类型湖泊排放标准计算实例,可供各地湖泊管理部门在制订地方水污染物排放标准中参考选用。     

清洁能源家族中不可忽视的一位重要成员 “甲醇汽车”正加速驶来

作为国际公认的清洁能源,甲醇燃料组分单一,低碳、高含氧,由于燃烧充分,可有效减少有害气体的排放。有关数据显示,甲醇作为车用燃料,PM2.5排放比汽柴油少80%~85%,氮氧化物排放少60%~80%,一氧化碳排放少75%~90%,将其作为车用燃料对于节能减排有重要意义。目前中国是全球最大的甲醇生产国和消费国,甲醇产能在全球占比超过50%。工信部副部长辛国斌近日对贵州省甲醇汽车推广应用工作进行调研时强调,做好甲醇汽车推广应用工作,要立足实际、有序推进.     

北京市能源相关大气污染源的贡献率和调控对策分析

针对北京市主要大气污染物SO₂, NO_x和PM₁₀, 在源排放统计分析和ISCST3模型模拟计算的基础上, 分析了能源使用相关的北京市城近郊区各类污染源的源排放和环境浓度贡献率. 电厂、工业和采暖燃煤对本地源SO₂的排放贡献率分别为49%, 26%和24%; 机动车排放对本地源NOx的浓度贡献率为74%; 对PM₁₀, 工业部门是扬尘源之外的最大的排放(28%)和浓度贡献源(21%). 对显著影响二次污染物形成的VOC和NH₃的源排放贡献率进行了简要分析. 此外, 分析了北京市能源使用和机动车污染控制方面的重点调控对策, 在此基础上建立了2008年能源相关的控制情景并进行了排放和浓度预测, 结果表明, 清洁能源推广、产业结构改善、出行结构调整和单车排放控制将显著改善空气质量, 而工业部门将成为最突出的SO₂浓度贡献源, 对NO_x来说机动车污染的控制仍然十分重要.     

降水过程对断层CO2气体异常排放响应的个例分析

为了从观测事实的角度揭示岩石圈的热异常对大气圈的影响,本文利用怀来后郝窑测点的断层气CO2排放观测数据和中国752站降水的逐日观测资料,分析了断层气CO2异常排放与降水事件的时空演变联系.个例分析结果表明,断层气CO2的异常排放会导致局地降水的增多.以1991年为例,伴随着断层气CO2排放的异常增加,在大范围降水负异常的背景下,CO2排放点周边区域出现显著的降水正异常(降水距平百分率大于零)区.同时,CO2异常幅度较大的时段,相应的降水正异常区的中心值也较大.此外,分析降水响应断层气CO2排放异常的时间还发现,断层气CO2异常排放对其后10天内的降水过程影响最为显著.     

巢湖水-气界面N2O通量排放特征及影响因素

湖泊是温室气体氧化亚氮(N₂O)的潜在排放源,但由于自然环境以及人类活动的差异,其N₂O排放规律也存在特殊性和地域性。为探究巢湖N₂O排放通量的时空特征,利用静态暗箱-气相色谱法于2018年3月至2019年12月对巢湖不同区域(东、中、西)N₂O的排放进行观测。结果表明,巢湖水体N₂O年均排放通量为(25.14±55.01)μg/(m²·h),表现为N₂O的“源”,且具有较为明显的时空分布规律。在时间分布上,季节变化趋势呈现“M”形模式,7月出现最小值且表现为N₂O的“汇”((-12.97±16.32)μg/(m²·h)),在6月和8月为峰值,全年最大值出现在8月((68.25±78.05)μg/(m²·h)),极值均出现在夏季。在空间分布上,东、中、西3个湖区N₂O排放通量差异显著(P=0.03),N₂O排放通量最大值((4...     

湖、库水体CH4冒泡排放研究进展

冒泡排放是湖、库水体CH₄排放的主要方式之一,其排放通量和占CH₄总排放量比例均具有极其显著的时空差异性,是当前水体CH₄排放估算不确定性的主要来源之一。然而,目前关于湖、库水体CH₄冒泡排放通量监测、时空分布规律、过程机制和模型模拟的系统梳理鲜有报道。本研究对比了目前水体CH₄冒泡的监测方法技术的适用性及优缺点,分析总结湖、库水体CH₄冒泡排放及通量的时空分布特征,梳理CH₄气泡在沉积物-水体中的产生-成长-迁移-释放的过程、影响因素及模型,并提出了水体CH₄冒泡过程模型框架。最后,本研究提出未来研究应基于湖、库水体分类、设备开发和改进来构建适应性的湖、库水体CH₄冒泡排放监测标准体系,开发基于过程的CH₄冒泡机理模型,为认识变化环境下湖、库水体CH₄冒泡过程和准确估算CH₄排放量提供支撑。     

节能高效、减排低碳与责任和快速工业化及经济腾飞

哥本哈根国际会议在纷争中结束,未能达成多少共识,但却给发展中国家在发展的进程中留下了不少失望和遗憾.然而却使得发展中国家为坚持《京都协议书》和再次认定发达国家必须履行责任和义务确定了原则.在全球排放空间、排放CO2量的分配、排放效应和时限与有区别的配置以及必须落在实处奠定了基础.为此人们必须正确理解人类活动与气候变化的...     

基于供需分离加剧的近30年来中国谷物碳排放转移时空演变

食物系统是人为温室气体排放的重要来源之一,在“双碳”背景下由于食物生命周期生产和消费分离加剧引发的碳排放转移对整体食物系统温室气体减排的影响还尚不明确.本研究初步构建了水稻、小麦、玉米三类谷物生产阶段生命周期的排放清单,分析了谷物供需关系的时空演化特征.引入空间均衡模型,模拟了中国1990～2018年不同类型谷物的区域间流动并核算由此产生的碳排放转移及其效率与特征.研究发现:(1)谷物供需不均衡程度加剧,供给和消费的重心距离扩大了3.2倍,谷物供需分离导致全国谷物区域内自给能力减弱.(2)水稻和小麦区域内供给增多导致排放转移总量逐渐减少,玉米跨区域供给增多导致排放转移总量逐渐增加.(3)谷物整体的空间排放转移效率较高,小麦和玉米的排放转移引起了全局高效减碳,而水稻的排放转移相对低效增碳.(4)全国各省份谷物生产碳足迹呈下降趋势,但由于谷物供需分离加剧导致部分粮食主产区表现为低效增碳.本研究建议:基于“双碳”治理目标,进一步优化种养空间结构,加强区域内谷物供给,结合分区治理策略加强低碳生产结构优化与耕地利用结构调整.     

CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响——Meta分析

CO₂浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO₂浓度升高状况和田间管理措施条件下CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO₂浓度升高显著增加稻田CH₄排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N₂O排放(降幅为22%,P<0.05).CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响程度与CO₂熏气年限和CO₂浓度梯度有关.CO₂熏气年限≥10a时,CO₂浓度升高同时显著降低稻田CH₄和N₂O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO₂浓度梯度上升,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N₂O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO₂浓度升高显著促进稻田CH₄排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO₂浓度升高对稻田N₂O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO₂浓度升高减弱了对稻田CH₄排放的促进作用,却增强了对稻田N₂O排放的抑制作用.未来CO₂浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高响应的不确定性.     

不同水文情景下洪泽湖二氧化碳排放通量特征及影响因素

内陆水域二氧化碳(CO₂)排放是全球碳平衡的重要组成部分,全球CO₂排放通量估算通常有很大不确定性,一方面源于CO₂排放数据观测的时空离散性,另一方面也是缺少水文情景与CO₂排放通量关联性的研究.本文观测了2018年洪泽湖不同水文情景表层水体CO₂排放通量特征,并探讨其影响因素.结果表明,洪泽湖CO₂排放通量为丰水期((106.9±73.4) mmol/(m²·d))>枯水期((18.7±13.6) mmol/(m²·d))>平水期((5.2±15.5) mmol/(m²·d)),且碳通量由丰(310.2~32.0 mmol/(m²·d))、枯(50.8~2.2 mmol/(m²·d))、平(-17.3~39.8 mmol/(m²·d))3种水文情景的交替表现出湖泊碳源到弱碳汇的转变,空间上CO₂排放通量总体呈现北部成子湖区低、南部过水湖区高的分布趋势.洪泽湖CO₂排放对水文情景响应敏感,特别是上游淮河流域来水量的改变,是主导该湖CO₂排放时空分异的重要因子.丰水期湖泊接纳了淮河更多有机和无机碳的输入,外源碳基质的降解和矿化显著促进了水体CO₂的生产与排放,同时氮、磷等营养物质的大量输入,加剧了水体营养化程度,进一步提高CO₂排放量,间接反映出人类活动对洪泽湖CO₂变化的深刻影响.平、枯水期随着上游淮河来水量的减少,驱动水体CO₂排放的因素逐渐由外源输入转变为水体有机质的呼吸降解.此外,上游河口区DOM中陆源类腐殖质的累积与矿化能够促进CO₂的排放,而内源有机质组分似乎并没有直接参与CO₂的排放过程.研究结果揭示了水文情景交替对湖库CO₂排放的重要影响,同时有必要进行高频观测以进一步明晰湖泊的碳通量变化及其控制因素.     

藻型湖区氧化亚氮排放特征及其影响因素

湖泊等内陆水体是大气N₂O潜在的重要排放源,也是全球N₂O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N₂O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N₂O排放和预测其未来变化至关重要。本研究选择太湖藻型湖区为研究对象,同时选取人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年8月至2013年8月为期2年的逐月连续观测,探讨藻型湖区N₂O排放特征及其影响因素。结果表明,藻型湖区呈现极强的N₂O排放,其排放通量为(4.88±3.05) mmol/(m²·d),是参考区域(湖心:(2.10±4.31) mmol/(m²·d))的2倍多。此外,在藻型湖区中不同点位N₂O排放差异显著,受河流外源输入影响,近岸区是N₂O的热点排放区,其年均排放通量高达10.93 mmol/(m²·d)。连续观测表明N₂     

青藏高原金露梅灌丛草甸净生态系统CO2交换量的季节变异及其环境控制机制

应用静态箱／气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO₂排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明:季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO₂年排放总量分别为3942．2,3422．36和2163．02 gCO₂．m^-2·a^-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO₂排放量占全年排放总量的35．9％,38．1％和40．2％:不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO₂排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO₂排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO₂排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO₂排放通量变异的75．7％,77．8％和86．5％,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO₂的排放过程．