高频红外法测定碳酸盐型石墨矿中固定碳的研究

针对用直接法(或非水滴定法)测定碳酸盐型石墨矿中固定碳时,碳酸盐等杂质分解不完、遇酸分解易飞溅、检测效率低以及用间接法不能准确测定低含量碳酸盐型石墨矿中固定碳的难题,建立用硝酸前处理样品—高频红外吸收法测定碳酸盐型石墨矿中固定碳的方法,并建立校准曲线。从样品的称样量、助溶剂的加入量、酸溶剂及其浓度的选择等方面对该方法进行详细研究。精密度、准确度符合石墨矿中固定碳的分析实验要求,并用国家一级标准物质对其进行了验证(RSD%,n=10)3.37%~0.70%;(RE%,n=10)-1.03%~0.00%。不同检测方法比较发现,本法与直接法、间接法进行比较,具有操作简单、稳定好、快速等特点,提高了石墨矿中固定碳含量的检测效率,适合碳酸盐型石墨矿固定碳的分析测定。     

北半球陆地生态系统碳交换通量的空间格局及其区域特征

陆地生态系统通过植被的光合作用吸收大气中的CO_2,深入了解陆地生态系统碳吸收强度的空间变异及其区域特征对于准确地预测和评估全球碳收支以及制定高效的区域性生态系统管理政策具有重要的指导性意义。本文以ChinaFLUX的长期联网观测数据为基础,整合了北半球区域已发表的涡度相关文献数据,对北半球区域碳交换通量,即总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(RE)和净生态系统生产力(NEP)的空间格局及其区域特征进行综合分析。我们获取了233个通量站点,732条站点年数据。观测站点分布于亚洲、欧洲和北美洲,纵跨纬度2.97°N到74.47°N,横跨经度148.88°W到161.34°E。气候类型涵盖了热带、亚热带、温带、北方林、极地与亚极地以及高山气候类型。生态系统类型包涵了森林(107个站点)、草地(65个站点)、农田(33个站点)和湿地(28个站点)四大生态系统。研究结果得出:北半球陆地生态系统GPP和RE呈现出显著的随着纬度升高而线性降低的趋势,纬度每升高1°N,GPP和RE在空间格局上约减少22.9g C/m~2/a,而NEP的纬向变化规律不明显。森林和农田生态系统的GPP和NEP显著高于草地和湿地生态系统。RE则在森林生态系统最高,平均约为1185±641g C/m~2/a,而在其余生态系统间无显著差异。在亚洲、欧洲和北美洲3个区域之间,森林、农田和湿地生态系统的GPP,RE和NEP均无显著差异。仅在草地生态系统中,欧洲草地生态系统的GPP和RE分别为1472±473g C/m~2/a和1236±452g C/m~2/a,显著高于亚洲和北美洲。GPP,RE和NEP呈现出从温暖性气候区向寒冷性气候区逐渐降低的趋势,同时受到水分状况的调节,表现出在相同的温度带里,相对湿润的气候区具有更高的NEP。这些结果表明北半球陆地生态系统碳交换通量存在着空间变异性,但没有显著的区域差异,然而在不同气候区和生态系统类型间差异显著,这意味着北半球陆地生态系统碳交换通量主要受到温度和水分环境条件以及人类活动的共同影响。     

青藏高原净生态系统碳交换量的遥感评估模型研究

青藏高原作为世界海拔最高的区域,是全球气候变化的敏感区之一。定量估算这一区域的净生态系统碳交换量(NEE)有利于理解陆地生态系统碳平衡对未来气候变化的响应。本文构建了一个模拟该地区NEE动态变化的净碳收支模型(NCBM)。该模型由来源于MODIS影像的增强型植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)以及来源于地面观测的空气温度和短波辐射共同驱动,并利用青藏高原地区的3种植被类型(包括高寒灌丛、高寒湿地和高寒草甸)的碳通量长期观测数据对模型进行了校准和验证。结果表明,在模型校准站点年,NCBM模型可以模拟NEE观测值81%的变化,均方根误差(RMSE)为0.03mol C/m~2/d,模型效率(EF)为0.81。在模型验证站点年,NCBM模型可以预测NEE观测值84%的变化,RMSE为0.03mol C/m~2/d,EF为0.81。在大多数情况下,NCBM模型可以清晰地模拟各植被类型的NEE季节和年际变化。此外,NCBM模型因为结构简单,模型驱动变量易于获取等优势,具有在区域尺度上模拟NEE时空变化的潜力。但是该模型还需要进一步的改进和发展,特别需要提高对植被非常稀疏地区NEE变化的模拟能力。     

基于主体功能区的京津冀城市群碳收支时空分异与碳补偿分区

从主体功能区划视角研究碳收支和碳补偿分区,对于制定适应各主体功能区低碳发展策略,推动区域生态环境协同治理,实现高质量发展具有重要意义,也是地理学思想对于实现“双碳”目标的重要贡献。本文首先构建主体功能区视角下碳收支与碳补偿的理论框架,然后以京津冀城市群157个县级单元为研究区,引入集中化指数、标准显性比较优势指数、SOM-K-means聚类等方法研究功能区视角下京津冀城市群碳收支时空分异与碳补偿分区,并提出以低碳发展为导向的碳减排空间优化方案。结果表明：① 2000—2017年京津冀城市群碳收支量呈现波动上升态势,其集中化指数均高于0.4的“警戒线”,碳收支地区差异整体偏大。② 碳收支时空分异显著,碳排放高值区呈现以京津唐为中心,向外逐步降低的“核心—外围”空间格局;而碳吸收空间格局趋于稳定,总体呈现东、北、西部高,而中、南部低的倒“U”型格局。③ 京津冀城市群碳收支与主体功能区战略定位较为吻合,优化开发区和重点开发区是碳排放的主要承压区,而重点生态功能区是碳吸收的优势主导区,各功能区碳吸收集中化指数差别较碳排放集中化指数小。④ 京津冀城市群共有53个支付区、64个平衡区和40个获补区,结合主体功能区规划战略目标,最终形成9类碳补偿空间优化区,并提出每一类型区低碳发展方向及策略。⑤ 未来要加强更微观尺度的碳收支及碳补偿研究,丰富和完善碳补偿理论框架,将碳补偿融入到碳交易市场,探索实现“双碳”目标的多元化路径。     

电商快递包装箱的碳足迹空间分解和隐含碳转移研究

伴随电子商务等新兴消费业态的迅猛发展,其碳排放量已不容忽视。本研究从空间分解和隐含碳转移的角度,基于对电商快递包装箱全生命周期的碳足迹研究,识别其在原料、生产、利用各环节与电商行为的地理空间耦合,分析各阶段及总排放的省域尺度格局特征,以及伴随快递流的隐含碳转移网络格局。研究发现：原料阶段的碳排放多在木材原料商区位,生产阶段的碳排放和快递发货区位高度耦合,利用阶段的碳排放和快递收货区位相耦合。全国电商快递包装箱各阶段的碳排放在空间上高度集聚,原料阶段集中在广西,生产和利用阶段集中在广东、浙江、江苏,整体呈现出“东多西少、南多北少”的空间特征。碳排放总量较高的省区多由生产驱动,碳排放总量越少的省区则利用驱动越明显。隐含碳转移网络呈现出“少数省区净流出、多数省区净流入”的“轴辐式”结构特征,浙江、广东两省承担了80%左右的净流出,是绝大多数省区隐含碳流入的最大来源地,北京是净流入最大的省区。基于隐含碳转移进行碳排放责任辨析,是相关决策需要考虑的重要因素;绿色包装的减排贡献较大,亟待寻求技术突破;新兴消费业态的碳排放值得长期关注。     

环青海湖地下水溶解性碳的时空变化特征

区域地下水溶解性碳的时空变化特征研究对于认识区域物质循环和能量传递及推动区域生态可持续发展具有重要意义。本研究在青海湖流域冻结期和融化期分别收集了地下水、河水和湖水样品,研究了环青海湖地下水在冻结期和融化期的溶解性碳特征,并探究了不同类型地下水的溶解性碳特征及其对不同冻融时期的响应,最后揭示了环湖区域不同水体的溶解性碳的差异特征及影响因素。结果表明：冻结期地下水、河水和湖水的溶解性无机碳（DIC）均相对高于融化期,溶解性有机碳（DOC）均相对低于融化期。地下水、河水和湖水的溶解性碳均主要以DIC为主,DIC在溶解性碳的占比高达92%。地下水的DIC平均含量在基岩裂隙水、水量中等和浅埋藏的水文地质条件下相对较高,DOC平均含量在基岩裂隙水、水量丰富和浅埋藏的水文地质条件下相对较高。地下水的DIC在湖滨平原砂砾石层、淤泥质砂层潜水和水量中等的水文地质条件下受冻融期影响较大,DOC在基岩裂隙水和水量贫乏的水文地质条件下受冻融期影响较大。湖水的DIC和DOC均远高于河水和地下水。河水的DIC在融化期和冻结期均低于地下水,DOC在融化期高于地下水,在冻结期低于地下水。     

基于GWR模型的道路网络对森林碳密度干扰的地理变异

以闽江上游地区为例,在分析三明市2007—2016年森林碳密度时空动态的基础上,采用常规的以及改进后的道路网络测度指标,应用缓冲区分析方法和地理加权回归（Geographically Weighted Regression,GWR）模型,从线上和面上分别探讨道路网络对森林碳密度干扰的地理变异规律。结果表明：① 碳密度受到道路网络的较大影响,路网影响域内外碳密度的大小排序为：路网影响域内＜整个研究区＜路网影响域外;多条道路影响域重叠区的碳密度(26.330 Mg/hm²)明显低于单条道路影响域的碳密度(37.406 Mg/hm²);不同等级道路影响域的碳密度由大到小依次为县道＞高速＞省道＞其它道路＞国道＞乡道。道路网络对2007—2016年碳密度的降低也有明显影响。② GWR模型的分析结果表明,路网对碳密度的影响程度随着样点的变化而变化,具有“空间非平稳性”。碳密度随着路网密度的增加而降低,而随着离道路距离的增加而增加。③ 研究区西北部和中部,GWR的回归系数及相关系数均较大,表明这2个区域道路对碳密度影响大且解释力皆较强。     

“双碳”目标下全域土地综合整治的学理研究与实践路径

全域土地综合整治作为优化乡村国土空间的重要实践活动,既是人为土地利用的重要碳源之一,也对缓解土地利用碳排放具有积极作用。为解析其与“双碳”目标的互馈机制与耦合关系,剖析其对实现“双碳”目标的贡献作用,提出全域土地综合整治碳效应的学理研究问题与实践应用路径。结果表明：① 与传统土地整治相比,全域土地综合整治具有更强的战略性、综合性和系统性,作为面向全要素全空间的土地实践活动,其价值导向和实践方式更多元,与“双碳”目标联系更密切,固碳减排可操作性更强;② 基于文献计量研究发现,面向“双碳”目标的全域土地综合整治应在碳效应影响因素解析、碳核算体系构建、空间布局优化等方面开展学理研究和关键问题探索;③ 研究提出了综合规划引领、工程建设和建后管护的实践应用路径,全域土地综合整治通过调整技术方法体系、优化规划编制和实施等各环节,对实现“双碳”目标具有重要推动作用。研究为面向“双碳”目标的全域土地综合整治提供理论研究视角和实践参考,为全域土地综合整治助力“双碳”目标实现提供借鉴。     

短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性的影响

通过模拟气候变化,探究短期增温和降水减少对沙质草地土壤微生物量碳氮及酶活性的影响,揭示沙质草地土壤微生物量碳氮和酶活性对短期气候变化的响应规律。结果表明：（1）短期增温和降水减少对土壤微生物量碳氮和酶活性均产生显著影响。（2）在自然温度下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤微生物量碳（MBC）和微生物氮（MBN）含量最高,增幅分别为87.9%和98.8%;降水减少60%时土壤碱性蛋白酶（S-ALPT）活性最低,降幅达32.8%。（3）在增温条件下,与自然降水相比,降水减少40%时土壤MBC和MBN含量最低,降幅分别为25.67%和48.16%,土壤脲酶（S-UE）活性最高,增幅20.42%。（4）土壤pH与3种土壤酶活性正相关,与土壤微生物量碳氮负相关。土壤微生物量碳氮与土壤纤维素酶（S-CL）活性负相关,与S-UE、S-ALPT活性正相关。     

基于交通大数据的广东省高速公路碳排放计量模型与空间格局

以广东省为例,基于高速公路联网收费系统的路段车流数据,建立包含I~IV类客车和I~VI类货车在内的全样本、高精度碳排放计量模型,并采用地理空间分析法探索广东省高速公路碳排放空间差异性。结论主要有：1）广东省高速公路碳排放主要来自于货车,货车碳排放占碳排放总量的57.1%;客车占42.9%。其中,中小型机动车,如I类客车（即小汽车）、I类和III类货车等是高速公路主要碳排放源。2）在高速公路网络中,碳排放高值路段具有集中于国家级高速公路、邻近经济发达和人口密集区、邻近机场和港口等空间特征。客车碳排放高值路段主要集中在珠三角区域,沿广州市向外呈放射状分布;货车碳排放高值路段主要分布在国家级高速公路,且货车载货量越小,碳排放空间分布越集中。3）广东省高速公路碳排放较高的地市多集中在珠三角城市群,广州市城市首位效应突出。县区尺度下,高速公路碳排放的空间非均衡特征显著,碳排放较高的县区多为广州市和佛山市下属县区。