2003—2009年中国污水处理部门温室气体排放研究

基于《中国环境统计年报》等的统计数据,采用IPCC提供的方法估算了2003—2009年我国源自污水处理部门的温室气体排放量,并对污水处理部门人均温室气体排放量进行分析。结果表明,2003—2009年污水处理部门温室气体排放呈增加趋势,源自生活污水的N2O排放是主要排放源,生活污水CH4排放增速最快;工业行业中造纸业废水的CH4排放是主要排放源;人均温室气体排放量呈现递增趋势。     

种植不同作物对农田N2O和CH4排放的影响及其驱动因子

以种植玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和水稻(Oryza sativa)的农田生态系统为研究对象,于2003年6~10月系统观测了N2O和CH4的排放、土壤温度和湿度以及相关的生物学因子。玉米和水稻分别施化肥氮300 kg.hm-2,大豆未施氮肥。研究结果表明,作物类型对农田N2O和CH4排放具有显著的影响。土壤-玉米系统、土壤-大豆系统和土壤-水稻系统的N2O季节性平均排放通量分别为620.5±57.6、338.0±7.5和238.8±13.6μg.m-2.h-1(N2O)。种植作物促进了农田生态系统的N2O排放,玉米地土壤和裸地土壤的N2O平均排放通量分别为364.2±11.7和163.7±10.5μg.m-2.h-1(N2O)。土壤-玉米系统、土壤-水稻系统、玉米地土壤和裸地土壤N2O排放受土壤温度的影响,与土壤湿度无显著统计相关,但受土壤温度和水分的综合影响。土壤-大豆系统N2O排放随作物绿叶干重的增加而指数增加,与土壤温度和水分条件无统计相关,由大豆作物自身氮代谢所产生的N2O-N季节总量约为6.2 kg.hm-2(N)。土壤-水稻系统CH4平均排放通量为1.7±0.1 mg.m-2.h-1(CH4),烤田抑制了稻田CH4的排放。烤田前影响稻田CH4排放的主要因素是水稻生物量,烤田后的浅水灌溉及湿润灌溉阶段的CH4排放与土壤温度和水稻生物量无关。本研究未观测到旱作农田有吸收CH4的现象。     

华东稻田CH4和N2O排放

稻田CH4和N2O排放的季节变化规律完全不同，两者的排放通量随土壤水分条件变化而互为消长，但它们的日变化形式则比较一致。晴天时的CH4和N2O排放日变化规律明显，主要表现为下午单峰模态，有时CH4排放夜间出现一个次峰。CH4和N2O排放总量因肥料类型而不同，堆肥加尿素处理比NH4HCO3处理少排放N2O 30%，多排放CH4 12%。     

小麦秸秆还田量对晋南地区裸地土壤—大气间甲烷、二氧化碳、氧化亚氮和一氧化氮交换的影响

采用静态暗箱采样—气相色谱/化学发光分析相结合的方法,对晋南地区盐碱地不同小麦秸秆还田量裸地土壤夏、秋季(2008年6～10月)的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)和一氧化氮(NO)交换通量进行了原位观测。结果表明:观测期内,秸秆全还田(FS)、秸秆一半还田(HS)和秸秆不还田(NS)处理土壤—大气间CH4、CO2、N2O和NO平均交换通量分别为-0.8±2.7、-1.4±2.3、-6.5±1.8μg(C).m-2.h-1(CH4),267.1±23.1、212.0±17.8、188.5±13.6mg(C).m-2.h-1(CO2),20.7±3.0、16.3±2.3、14.7±1.7μg(N).m-2.h-1(N2O),3.9±0.5、3.4±0.5、3.0±0.4μg(N).m-2.h-1(NO)。交换通量表现出明显的季节变化趋势,灌溉、降雨和温度变化是影响该趋势的主要因素。相对于NS处理,FS和HS处理降低了累积CH4吸收量(66%和59%),增加了累积CO2(42%和12%)、N2O(41%和9%)和NO(30%和13%)排放量,因此,秸秆还田促进了农田土壤总的温室气体排放。计算得到FS和HS处理小麦秸秆的CO2、N2O、NO排放系数分别为73.4%±1.6%和43.3%±1.0%(CO2)、0.37%±0.01%和0.17%±0.00%(N2O)、0.06%±0.00%和0.05%±0.00%(NO),FS处理的排放系数显著高于HS处理,且均低于同一实验地种植玉米、施肥农田的小麦秸秆排放系数(N2O和NO排放系数分别为2.32%和0.42%)。可见,在采用排放因子方法估算还田秸秆CO2、N2O和NO排放量时,应考虑秸秆还田量、农作物种植和施肥因素的影响。     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱一气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明,内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源,而是CH4的汇.在植物生长不同季节,草原生态系统排放/吸收温室气体CO2,CH4和N2O的日变化形式各有不同,其中在植物生长旺季日变化形式最具特征.3种温室气体的季节排放/吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融和降雨较为集中时期.所有草原植物生长季节CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值,夜间出现排放高值.较高的温度有利于CO2排放,地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低.影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤含水量和供氧状况,日温变化则主要影响日变化强度.吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关,相关系数均在0.4～0.6之间.自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低,同时使N2O和CH4年度排放/吸收量减少和CO2年度排放量增加.     

华东稻麦轮作农田CH4、N2O和NO排放特征

利用同步自动观测系统对华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放进行了长期连续观测,分析了这3种气体排放的季节特征及决定因素,结果表明,华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放具有完全不同的季节变化形式。CH4的排放发生在水稻生长期,其他阶段排放不明显,土壤水分状况是决定整个轮作周期内CH4排放变化的主要因素。N2O排放具有"冬季无,水田少,旱地多"的季节变化特点,尤其以旱地阶段的排放为主,土壤水分状况和温度共同决定着N2O排放的季节变化形式。NO排放具有"冬季无,水田很少,春季旱地多于秋季旱地"的季节分布特点,轮作周期内97.3%±0.6%的NO排放都发生在除冬季以外的旱地阶段,NO排放的季节变化形式由土壤水分状况和温度共同决定。大多数情况下稻田CH4和N2O排放呈互为消长的关系,但在烤田期间,二者却有时甚至同时出现高排放。在N2O日平均排放通量小于5 mg.m-2.h-1时,稻麦轮作农田的N2O和NO排放呈明显的互为消长关系,但大于5 mg.m-2.h-1时,N2O排放很强,同时NO排放也很强。     

漂浮通量箱法和扩散模型法测定内陆水体CH_4和N_2O排放通量的初步比较研究

采用漂浮通量箱法和扩散模型法同步地观测了模拟内陆水体在不同条件下的CH4和N2O的水-气交换通量,旨在比较两类方法取得结果的异同。结果显示:这两类方法所测得的绝大多数CH4排放通量都与水中溶解氧呈显著线性负相关(显著性系数P0.001)。同时N2O排放通量与表层水温及水中铵态氮、硝态氮、溶解碳和溶解氧的关系可用包含所有上述水环境因素的Arrhenius动力学方程来表达,这些因素可以共同解释86%~90%的N2O通量变化(P0.0001),且不同方法测定的N2O通量的表观活化能和对表层水温的敏感系数分别介于47~59 kJ mol-1和1.92~2.27之间;扩散模型法所获得的CH4和N2O通量分别是箱法测定值的13%~175%和15%~240%,差异程度因模型而异;不同模型取得通量间相差20%~1200%,平均相差2.3倍。上述结果表明:仅用一种模型方法来取得CH4或N2O排放通量易形成较大偏差;不同扩散模型法和箱法测定的通量在反映CH4和N2O排放的内在规律方面具有一致性,但它们对真实气体通量的测量是否都存在不同程度的系统误差,尚需进一步研究。     

青藏高原上空H2O和CH4的分布和变化趋势分析

采用UARS卫星1993—2004年卤素掩星试验的观测资料(HALOE),分析了青藏高原(下称高原)上空大气中H2O和CH4的分布和季节变化,也与同纬度其它地区作对比,找出它们的差异,并分析了H2O和CH4的多年变化趋势。结果表明:高原上空H2O混合比在对流层上层随高度迅速减少,在对流层顶和平流层底达到极小值,平流层里水汽混合比随高度增加。高原上空CH4混合比从140 hPa直至1 hPa随高度递减。在对流层上部和平流层下部H2O和CH4混合比季节差异最明显。高原上空H2O和CH4混合比与同纬度带其它地区相比有不少差异,这种差异在对流层上部和平流层下部更明显。分析还表明:高原上空对流层上部和平流层下部H2O和CH4的分布明显受到高原热力作用引起的垂直运动的影响,高原区域是平流层和对流层交换的活跃区。平流层中上层H2O和CH4的关系很密切,其原因主要是在平流层中上层CH4很容易被氧化成H2O。趋势分析表明,在对流层顶附近,水汽在1993—2004年呈下降趋势,而CH4在1998年以前和2001年以后也呈下降趋势;平流层中层1993—2000年H2O混合比呈增加趋势,CH4呈下降趋势,2000—2004年H2O混合比呈下降趋势,而CH4呈增加趋势。     

Methane and nitrous oxide emissions from three paddy rice based cultivation systems in Southwest China

To understand methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions from permanently flooded rice paddy fields and to develop mitigation options, a field experiment was conducted in situ for two years (from late 2002 to early 2005) in three rice-based cultivation systems, which are a permanently flooded rice field cultivated with a single time and followed by a non-rice season (PF), a rice-wheat rotation system (RW) and a rice-rapeseed rotation system (RR) in a hilly area in Southwest China. The results showed that the total CH4 emissions from PF were 646.3±52.1 and 215.0±45.4 kg CH4 hm-2 during the rice-growing period and non-rice period, respectively. Both values were much lower than many previous reports from similar regions in Southwest China. The CH4 emissions in the rice-growing season were more intensive in PF, as compared to RW and RR. Only 33% of the total annual CH4 emission in PF occurred in the non-rice season, though the duration of this season is two times longer than the rice season. The annual mean N2O flux in PF was 4.5±0.6 kg N2O hm-2 yr-1. The N2O emission in the rice-growing season was also more intensive than in the non-rice season, with only 16% of the total annual emission occurring in the non-rice season. The amounts of N2O emission in PF were ignorable compared to the CH4 emission in terms of the global warming potential (GWP). Changing PF to RW or RR not only eliminated CH4 emissions in the non-rice season, but also substantially reduced the CH4 emission during the following rice-growing period (ca. 58%, P<0.05). However, this change in cultivation system substantially increased N2O emissions, especially in the non-rice season, by a factor of 3.7 to 4.5. On the 100-year horizon, the integrated GWP of total annual CH4 and N2O emissions satisfies PF>>RR≈RW. The GWP of PF is higher than that of RW and RR by a factor of 2.6 and 2.7, respectively. Of the total GWP of CH4 and N2O emissions, CH4 emission contributed to 93%, 65% and 59% in PF, RW and RR, respectively. These results suggest that changing PF to RW and RR can substantially reduce not only CH4 emission but also the total GWP of the CH4 and N2O emissions.     

我国瓦里关山、兴隆温室气体CO2、CH4和N2O的背景浓度

为了研究中国大陆温室性气体CO₂、CH₄和N₂O大气浓度的区域分布和变化特征以及与人类活动的关系,从1995~2000年,先后在青海瓦里关山全球大气基准站（36°18′N,100°54′E,3810 m）及河北中国科学院兴隆天文台（40°24′N,117°30′E, 940 m）,利用不锈钢瓶取样和气相色谱法分析,观测了两地大气中温室气体CO₂、CH₄和N₂O的浓度及其变化情况。结果表明:兴隆和瓦里关山站CO₂、CH₄和N₂O的同期年平均浓度分别为376.7×10-6和373.5×10-6,1886×10-9和1831×10-9,316.7×10-9和314.9×10-9。从1995~2000年,兴隆站CO₂、CH₄和N₂O的年增长率分别为1.95×10-6,9.02×10-9和0.75×10-9。而瓦里关山站从1997~2000年,CO₂、CH₄和N₂O的年增长率分别为1.41×10-6,9.95×10-9和0.82×10-9。两地大气中三种气体的浓度与年增长率与全球同类台站的观测结果接近。同时也在一定程度上反映了各自不同的环境背景特征。     

CMIP6情景中主要温室气体和气溶胶排放强度的时空分布特征分析

基于不同共享社会经济路径（Shared Socioeconomic Pathways, SSPs）形成的8组最新的未来可能情景（SSPx-y情景）,被用于第六次耦合模式比较计划（CMIP6）,以据此来预估未来气候变化的可能幅度和趋势。本文主要对比分析了8组SSPx-y新情景中主要温室气体和气溶胶排放数据的基准年排放强度分布、未来排放强度的时空变化、以及在6个典型区域排放强度的逐年变化等特征。结果表明:二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、黑碳（BC）、二氧化硫（SO₂）在基准年的排放强度高值区都位于东亚和南亚。相比于基准年,2100年CO₂和CH₄在高和低辐射强迫情景下表现出的排放强度变化有显著差异。此外,所有情景下2100年的BC和SO₂全球平均排放强度都弱于基准年的排放强度。在时间变化上,随着生物质能碳捕获与封存技术的不断进步,所有地区在4组不超过3.4 W/m2的低辐射强迫情景下,CO₂排放强度到2100年都呈现负值。其中,南美洲的负排放最强,2100年在SSP5-3.4情景下该地区的排放强度为－0.3 kg m－2 a－1。最后,对比东亚和南亚排放强度的逐年变化可以发现,在各情景所描述的未来发展过程中,东亚的减排行动的成效都要好于南亚。     

中国城市矿产开发对温室气体减排的影响分析

随着我国城市矿产开发的大力进行,其各方面的积极效益日益凸显。本文分析了我国城市矿产开发利用现状,并利用IPCC 提供的温室气体排放清单计算方法,对2011-2014 年我国废钢铁、废纸和废塑料的回收引起的CO₂ 和CH₄ 减排量进行统计分析。结果表明：2011-2014 年我国主要城市矿产开发的再生资源累计回收量为803.275 Mt,其中废钢铁、废纸和废塑料回收量最大,分别占2014 年回收总量的62.2%、18.0% 和8.2%;2011-2014 年废钢铁、废纸和废塑料回收引起的温室气体累计减排量分别为27.962 Mt CO₂-eq,954.695 Mt CO₂-eq 和22.502 Mt CO₂-eq,合计 1005.159 Mt CO₂-eq,温室气体减排效益明显。     

近千年东亚季风变化统计动力反演与驱动机制研究

利用观测数据和非线性统计-动力学方法,构建了东亚季风变化的动力方程。量化了单因子强迫及各因子间相互作用在东亚季风演化中的相对贡献率,为东亚季风驱动机制研究提供了量化参考。研究发现:（1）过去千年东亚季风是多种因子共同作用下的复杂非线性动力系统。有些因子以起驱动作用为主,则有些以反馈调节作用为主,因子间交互作用与东亚季风演化存在耦合效应机制。（2）季风的驱动力主要来源于副热带太平洋海表温度、青藏高原动力热力强迫、CO₂和N₂O交叉项、太阳辐射和N₂O交叉项、CO₂与CH₄交叉项等的耦合作用机制;调节作用主要是石笋δ18O指代的地理位置、单因子CO₂浓度、太阳辐射变化、CH₄与N₂O交叉项、太阳辐射与ENSO交叉项等的耦合作用机制。温室气体（CO₂、CH₄与N₂O）浓度对东亚季风演化的驱动与调节作用贡献较大。（3）通过动力反演机制推论副热带太平洋和热带西太平洋对东亚季风均有驱动作用,但主要驱动力来自副热带太平洋,即驱动东亚季风变化的主源地在副热带太平洋海区,次源地在热带西太平洋海区。（4）由海-陆温差对季风演变贡献大小推测石笋δ18O指代的也主要是夏季风信息。      

基于各国NDC/INDC目标的全球减排不确定性研究

基于各国提交的165份国家自主贡献文件,以其中提出的减排目标为基准,尽可能充分地考虑了减排目标的范围不确定性、不同经济情景带来的碳强度减排目标不确定性、减排气体种类边界差异、碳排放达峰约束等因素,并通过蒙特卡洛模拟的方法对全球、各区域和主要经济体的温室气体排放总量、不确定度及其来源进行了定量分析.结果表明,到2030年...     

美国气候新政背景下的中国未来CO2排放情景预测

本文应用LMDI分解分析方法对中国2000—2014年生产部门CO₂排放量变化做因素分解分析,同时结合STIRPAT模型建立CO₂预测模型,分析2017—2030年中国的CO₂排放情况。结果表明,经济增长和能耗强度变化对中国CO₂排放量变化的影响分别为114.9%、-22.6%。基于预测模型变量构建未来情景,设定正常路线、减排路线和激进路线3条路线,共包含9种情景。正常路线的低碳情景和减排路线的基准情景下可实现2025年达到CO₂排放峰值,减排路线的低碳情景可实现2020年达到排放峰值。     

基于生命周期的北京风味餐厅食物消费温室气体排放与减排案例分析

减少粮食浪费不仅关乎粮食安全,而且对于温室气体减排与生态环境保护也至关重要.本文基于生命周期理论,构建了餐厅食物消费模型;然后通过对北京某风味餐厅的现场调研,量化评估了餐厅每人次产生的平均温室气体排放量,并对餐厅剩余食物产生的原因以及通过减少餐厅食物剩余带来的温室气体减排潜力进行了系统分析.研究结果表明,一个中等规模的...     

中国省域电力部门CO2排放计算方法研究

提出一种基于各省电力消费详细来源的消费端排放计算方法,该方法使用不同来源电力的特征化排放因子估算调入电力隐含排放。对2005年和2010年各省电力部门CO₂排放量进行估算,并与生产端方法估算结果进行对比分析。结果表明：使用消费端方法计算后电力净调出省排放量下降,2010年内蒙古两种方法计算结果差值高达1.09亿t,该差值相当于陕西发电排放或加拿大发电和供热总排放;相反,使用消费端方法计算后电力净调入省排放量上升,2010年河北排放量上升0.74亿t,北京上升0.60亿t,北京两种方法计算结果相差幅度高达320%。     

基于LEAP模型的城市交通低碳发展路径研究——以广州市为例

以广州市为例,应用长期能源替代规划系统（LEAP）模型,通过设置政策情景、低碳情景和绿色低碳情景,模拟不同发展情景下广州交通领域未来的能源消费需求和CO₂排放趋势,分析城市低碳发展的方向和路径。结果显示,随着城镇化进程的加快和生产生活运输需求的增加,广州交通领域碳排放总量将持续增长,但增长速度有所放缓。政策情景下,广州交通领域的CO₂排放将于2035年左右达到峰值,严重滞后于广州市提出的碳排放总量达峰目标;低碳和绿色低碳情景下,通过加大低碳政策措施的力度,达峰时间有望分别提前到2025年和2023年。要实现城市交通的低碳发展,促进交通碳排放提前达峰,需要大力发展铁路和水路运输,全面落实公交优先发展战略,有效控制小汽车数量和出行频率,不断提高交通工具的清洁化和能效水平,逐步形成各种运输方式协调发展的综合交通运输体系,推动城市交通低碳发展。     

国家温室气体清单时间序列一致性和2005年清单重算研究

《巴黎协定》透明度后续实施细则对发展中国家温室气体清单时间序列一致性方面的要求显著增强。文中基于IPCC清单指南中对温室气体清单重算的要求,对作为我国国家自主贡献基年的2005年温室气体清单进行重算。由于增加了新的排放源或吸收汇、更新部分活动水平或排放因子数据以及采用了更新的方法学,重算后的2005年国家温室气体清单排放量（以CO₂当量计,下同）为80.15亿t（不包括土地利用、土地利用变化和林业,即LULUCF),相比重算前增加了6.6%。能源领域对重算后总排放量上升影响最大,增加了4.26亿t,其中CO₂增长主要来自第三次全国经济普查（三经普）对2005年化石燃料消费量的修订,甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放上升主要原因是新增加了排放源。未来我国将更频繁地对以往清单年份开展重算,建议结合《巴黎协定》实施细则要求加强对我国温室气体清单时间序列一致性问题的研究,以更好地支撑国内应对气候变化决策分析,以及满足未来《巴黎协定》下的履约要求。