聚烯烃合金基大块多孔碳制备

【目的】开发废弃聚丙烯源的多孔碳材料。【方法】以等规聚丙烯(IPP)和无规聚丙烯(APP)的合金为起始原料,经过磺酸化和碳化反应制备聚烯烃合金基多孔碳,并利用红外光谱(FTIR)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)对聚丙烯合金及其碳化材料的结构和形貌进行表征,最后以罗丹明b为模型染料研究得到多孔碳的吸附特性。【结果】DSC研究发现,随着APP引入,IPP结晶度从约55%降至约32%。结晶度降低,有效促进磺酸化和交联。FTIR分析表明,磺酸化改性后,其分子骨架中不仅产生了特征的磺酸基团吸收信号,还产生了共轭碳碳双键的特征信号。研究还发现,当APP和IPP用量为1∶1时,其交联度可达约15%。SEM形貌观察发现,磺酸化改性样品均可实现成功碳化,且碳化后样品具有丰富的孔道结构。当APP和IPP用量为1∶1时,碳化率最高可达约14.0%。【结论】本研究制备多孔碳的方法具有高度可行性,当IPP与APP比例为1∶1时所制备的聚烯烃合金基多孔碳材料,其磺酸化效果最好、交联度最高、碳化率最高且吸附性能最好。     

中国碳强度关键影响因子的机器学习识别及其演进

碳强度影响因子数量众多,通过在众多因子中评估其重要性以识别出关键影响因子进而解析碳强度关键因子的变化规律,是中国2030年碳强度能否实现比2005年下降60%~65%目标的科学基础。传统的回归分析方法对于评估众多因子的重要性存在多重共线性等问题,而机器学习处理海量数据则具有较好的稳健性等优点。本文从能源结构、产业结构、技术进步和居民消费等方面选取了56个中国碳强度影响因子指标,采用随机森林算法基于信息熵评估了1980-2014年逐年各项因子的重要性,通过指标数量与信息熵的对应关系统一筛选出每年重要性最大的前22个指标作为相应年度关键影响因子,最终依据关键影响因子的变化趋势划分了3个阶段作了演进分析。结果发现：1980-1991年,碳强度的关键因子主要以高耗能产业规模及占比、化石能源占比和技术进步为主;1992-2007年,中国经济进入快车道增长时期,服务业占比和化石能源价格对碳强度的影响作用开始显现,居民传统消费的影响作用在增大;2008年全球金融危机后,中国进入经济结构深化调整时期,节能减排力度大大增强,新能源占比和居民新兴消费的影响作用迅速显现。为实现2030年碳强度下降60%~65%目标,优化能源结构和产业结构,促进技术进步,提倡绿色消费,强化政策调控是未来需要采取的主要措施。     

1978年以来5个时期南四湖区土地利用格局及土壤有机碳储量北大核心CSCD

以1978年、1987年、1998年、2008年和2018年南四湖区的遥感影像为数据源,采用监督分类方法,对遥感影像进行人机交互目视解译,得到5个时期南四湖区各种土地利用类型的分布和面积数据;在沼泽、水产养殖区、水稻田和旱地中各设置了8个采样点,采集表层(0~15 cm深度)土样,测定土样中的溶解性有机碳、轻组有机碳和重组有机碳的含量,计算出各种土地利用类型表层土壤有机碳密度和碳储量。研究结果表明,受水文变化和人类活动干扰的影响,随着时间的推移,5个时期南四湖区天然湿地(湖泊、河流、沼泽)面积在不断减少,人工湿地面积(水产养殖区、水稻田、人工水渠)在不断增加;随着土地利用方式的改变,南四湖区土壤碳储量也发生了明显变化,沼泽表层土壤的溶解性有机碳密度和轻组有机碳密度都相对最大,水稻田表层土壤的重组有机碳密度相对最大。虽然水产养殖区和水稻田面积的增加,使其表层土壤重组有机碳储量增加了921.58×10~3t,但是,天然湿地的丧失,使得2018年南四湖区表层土壤碳储量比1978年减少了136.34×10~3t。     

海洋有害藻华研究进展

浮游植物不仅是食物链的基础环节,也在生物地球化学循环中起着重要作用。然而,某些种类在一定条件下会过度增殖富集形成有害藻华(因造成水色变为红、绿、褐、金等颜色,所以俗称为赤潮、绿潮、褐潮、金潮等),结果严重影响当地经济、海洋生态系统、全球生物地球化学循环甚至人类健康。近年来,随着水体富营养化、全球气候变化等现象加剧,有害藻华(Harmful Algal Bloom,HAB)的暴发规模和频次呈逐年增加趋势,且相关研究已成为环境生态学领域的热点。本文主要以典型海洋HAB生物为线索,从物种分布、生物监测、主要影响因素、分子机制及防治等方面概述了近十年HAB的主要研究进展,总结了现有研究的优点和不足,并对未来HAB研究做了相关展望。近十年的研究进展主要体现在:(1)不断有新的HAB物种被发现或鉴定,HAB藻类系统分类也不断被更新;(2)鉴定、检测方法包括DNA分析、生物传感器研发应用等有较大改进;(3)藻类毒素生物合成通路的研究有一定进展;(4)在HAB生态学与海洋学研究持续发展的基础上,分子机制及现代组学发展较迅速。然而, HAB发生的关键环境诱因和生物学(特别是生化与分子)机制仍然不是很清楚,缺乏一个可用来预测HAB暴发的关键因子。笔者认为,一方面是因为HAB的复杂性、种类及生态系统的特异性,另一方面是研究缺乏系统性与完整性。因此未来有必要加强对每一个重要的HAB原因种开展系统、持续的研究,类似于生物科学领域里的模式种研究,并且有必要开展综合性的研究,如实验室单种培养、中尺度模拟及现场生态研究相结合,整合现代组学、传统生理生态学和现场实时连续观测等技术。     

长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为

河口碳的生物地球化学过程是全球碳循环的重要组成。通过测定溶解无机碳（DIC）及其稳定同位素丰度（δ13C_DIC）,溶解有机碳（DOC）,有色溶解有机物（CDOM）,颗粒有机碳（POC）及其稳定同位素丰度（δ13C_POC）与元素比值（N/C）及相关指标,研究了2014年7月长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源和混合行为。结果表明,DIC浓度、DOC浓度、POC含量分别为1 583.2~1 739.6 μmol/L,128.4~369.4 μmol/L和51.2~530.8 μmol/L,这些不同形态碳及CDOM的荧光组分的分布模式相似,均是从口内到口外,整体呈现先增大后减小的趋势,并与盐度呈现非保守混合行为。添加作用主要发生在在口门处最大浑浊带附近。与含量相反,从口内到口外,δ13C_DIC和δ13C_POC均呈现逐渐减小再增大的趋势,在口门附近达到最低值,分别为-9.7‰和-26.7‰。在口门附近不同形态碳含量上升及δ13C_DIC、δ13C_POC的降低可能主要与沉积物再悬浮及微生物作用有关。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的结果显示,河口内外POC来源变化明显,口内POC以陆源有机碳贡献为主,平均为62.3%,口外海源贡献逐渐增加。CDOM相关参数结果表明长江口CDOM主要来自陆源输入,海源及人类活动等也对其产生影响。     

碳氮稳定同位素比值在潮间带大型底栖动物组织间差异性研究

近年来,稳定同位素技术已被广泛应用于食物网研究中。然而,生物样品取样部位对食物网构建的影响的研究相对少见。大型底栖动物作为潮间带食物网的重要组成部分,在食物网研究中有必要对其采样部位进行统一,以增加研究结果的准确性及可比较性。本研究选取黄河三角洲和烟台潮间带10种代表性的大型底栖动物,比较δ13C和δ15N在不同采样部位中的差异。结果显示,对于大多数底栖动物而言,采样部位将直接影响到δ13C和δ15N的测定结果。当底栖动物作为摄食者,需分析其食性和营养级时,应统一采用肌肉组织,如贝类的闭壳肌或足部肌肉,蟹类的鳌足肌肉,鱼类的背部肌肉;当底栖动物作为被摄食者,需分析次级消费者的食性和营养级时,除多毛类采用去除消化道内容物的体壁外,其他种类应选取整体（难以被消化的组织除外）,如贝类的软体部,蟹类肌肉与鳃等的混合组织。     

大连温带海域潮间带底栖海藻固碳和储碳潜力模拟研究

底栖海藻是海洋生态系统中重要的初级生产力,开展其固碳和储碳机制研究,有利于提高对我国海域海洋固碳和储碳潜力的认识。本文基于海区条件的模拟,开展了大连海域潮间带优势海藻的日固碳量、日呼吸量和日有机碳释放量的测定,结合海区生物量的调查,阐述了3个海藻床潮间带海藻固碳和储碳的季节变化规律。结果显示:在海藻固碳能力方面,绿藻类的固碳能力最强,褐藻类次之,红藻类最低。大连海域潮间带海藻的固碳量、储碳量和有机碳释放量在12月至5月处于较高水平,6月至11月较低,平均每个海藻床潮间带区域年固碳量和年有机碳释放量分别为1.72×105 g/a和2.1×104 g/a。潮间带海藻月固碳量是储碳量的1.7倍。     

九龙江口浮游植物群体对盐度胁迫的快速适应

Mixing of freshwater and seawater creates the well-known salinity gradients along the estuaries. In order to investigate how phytoplankton respond to the acute salinity changes, we exposed natural phytoplankton assemblies from the Jiulong River Estuary to differential saline field water while continuously monitoring their photosynthetic performances under both indoor-and outdoor-growth conditions. When the natural cell assemblies from salinity 30 field water were exposed to series low saline field water(salinity 25, 17, 13 and 7.5), the effective Photosystem II quantum yield(ΔF/F_m′) decreased sharply, e.g., to one-fifth of its initials after 5 min exposure to salinity 7.5 field water, and then increased fast during the following 40 min and almost completely recovered after 320 min. During such an exposure process, non-photochemical quenching(NPQ) sharply increased from 0 to 0.85 within 5 min, and then decreased to nearly 0 within the following 70 min. When these cells re-acclimated to salinity 7.5 field water were exposed to series high saline field water(salinity 13, 17, 25 and 30), a similar response pattern was observed, with the decreased ΔF/F_m′ accompanied with increased NPQ, and followed by the recovery-induced increase in ΔF/F_m′ and decrease in NPQ. A similar response pattern as ΔF/F_m′to the acute osmotic stress was also observed in the photosynthetic carbon fixation capacity according to radiocarbon(~(14)C) incorporation. Our results indicate that estuarine phytoplankton assemblies could rapidly recover from the acute osmotic stress, implying a potential cause for their frequent blooms in coastal-estuarine waters where despite drastically varying salinity, available nutrients are abundant due to the land-derived runoffs or mixing-caused relaxations from sediments.     

国际蓝碳合作发展与中国的选择

海洋储存了地球上93%的CO_2,是全球最大的碳库。发挥海洋固碳、储碳作用,对应对全球气候变化具有重要意义。《联合国气候变化框架公约》和《巴黎协定》是2020年后国际气候治理的基础,为国际蓝碳合作指明了方向,也提供了国际法依据。当前,国际蓝碳合作从科学研究向纳入国际气候治理方向不断推进,不少国际组织和国家已着手推动蓝碳国际规则制定。中国蓝碳资源分布广泛,特色鲜明,蓝碳发展起步阶段里中国的参与不仅是对全球应对气候变化的重要贡献,更有助于通过蓝碳合作增强我国在全球气候治理和海洋治理领域的影响力和话语权。我国蓝碳发展应从国内、国际两个方面着手。在国内夯实基础、补足短板,加强蓝碳基础研究和实践,建立蓝碳评估标准,加快蓝碳人才队伍建设。在国际上积极参与现有国际蓝碳计划,在"21世纪海上丝绸之路"等机制框架下开展双、多边蓝碳合作,推动全球蓝碳治理,从积极参与向适时引领发展。