大气中一氧化碳浓度变化的模拟研究

应用全球二维大气化学模式,模拟了CO、CH4和OH自由基等成分自工业革命到2020年的长期变化.模拟的全球CO平均体积分数在1840年、1991年和2020年分别为27×10-6、76×10-6和105×10-6.从1840到1991年,OH自由基数浓度从7.17×105个分子/cm3下降到5.79×105个分子/cm3,降低了19%.模拟的CH4长期变化与冰芯资料相符.模拟的20世纪80年代CO体积分数年增长率为1.03%～1.06%.大气中CO在20世纪90年代前是增长的,而到90年代初观测到CO体积分数突然下降.应用二维大气化学模式对此原因进行了模拟研究,结果表明,CO排放源的减少是CO体积分数下降的主要因子,平流层臭氧减少是另一个重要因子.尽管CO排放源的减少对大气CH4增长率的变化有较大影响,而CH4排放源减少对CO体积分数变化却几乎没有影响.     

风蚀作用下的土壤碳库变化及在中国的初步估算

土壤有机碳库储量巨大且在表层富集 ,而风力侵蚀具有巨大的卷挟起沙、搬移输运和空间再分配能力 ,对土壤有机碳库的演变具有重要影响。在风力侵蚀作用下 ,风蚀发生地、风蚀土壤输运途中以及风蚀土壤沉降地的土壤有机碳库有着不同的变化过程。基于质量平衡原理 ,可以建立土壤有机碳流失及各路径碳输移量估算的模型。依据第二次全国遥感侵蚀调查以及第二次全国土壤普查数据 ,在GIS支持下 ,分析了中国土壤有机碳库以及风力侵蚀的空间格局 ,并计算得到风力侵蚀作用下中国土壤有机碳库储量变化以及各路径碳输移量。研究表明 ,我国因风力侵蚀造成的土壤有机碳流失量约为 5 9 76× 10 6 tC/yr,风蚀所致CO2 排放约为 2 9 88× 10 6 tC/yr;风蚀所致的土壤有机碳流失主要发生在中国西北部的干旱半干旱的农区和牧区     

满都拉—卡楚加的长剖面地壳介质密度分布及深部结构特征探榷

通过对南起中国内蒙古满都拉、向北经蒙古国、直抵北端俄罗斯贝加尔湖北卡楚加全长1320km长重力剖面的布格重力异常数据进行处理和解析, 依其构建了沿剖面的二维地壳密度结构模型, 并详细分析了沿剖面的地壳底界面(Moho界面)展布的深部构造特征, 及剖面辖域内的5个次级局部构造单元的重力异常场、地壳密度结构、界面起伏及断裂构造分布的特征.期望此研究结果能为该剖面跨越的中亚造山带东部地区的地壳结构、各次级构造单元的界域与关联方面的进一步研究提供相关的重力场依据.

     

纳米生态基在凡纳滨对虾养殖中的应用研究

研究了凡纳滨对虾集约化养殖池塘中挂设不同密度的纳米生态基对养殖水质及对虾生长的影响。试验共使用12口养殖池,生态基的挂设密度分别为0.029,0.043和0.058 m2/m3水体,以不挂设纳米生态基的养殖池为对照。结果表明,挂设纳米生态基能明显降低养殖水体的氨氮、亚硝氮和COD含量,挂设生态基处理组池塘水体中氨氮与对照组之间差异显著(P0.05),亚硝氮在试验第7 d后差异显著(P0.05);纳米生态基能较好的稳定池塘水体的DO水平,增氧时DO增加速度与挂设生态基的密度成正比,增氧关闭时DO减小速度与挂设生态基的密度成反比;生态基能提高凡纳滨对虾产量并有效降低其饵料系数,对虾产量分别比对照组高出0.8%,15.3%,3.2%,饵料系数分别降低17%,40%,26%。当对虾放苗密度为150尾/m2时,在本研究设计的梯度范围内,生态基的最佳挂设密度为0.043 m2/m3水体。     

河流-河口-近海连续体碳循环研究进展

河流-河口-近海连续体(简称连续体)是连接陆地和大洋的过渡地带,也是目前全球碳收支估算的薄弱环节.这个复杂的海陆交互生态系统不仅可以通过光合作用、溶解作用吸收大气中的CO2,陆地和流域光合作用或化学风化作用固定的碳也可以被横向输送到陆架和大洋中.本文以国际上著名的切萨皮克湾以及长江-长江口-东海等为例,综述了连续体碳循...     

H2O-CH4-H2-CO2-CO-O2在高温、高压和高密度条件下的状态方程

为了计算高温，高压和高密度流体的热力学性质，提出了一个具有19个参数的维里型状态方程，其中参数与温度间的函数关系采用由Sutherland位能函数导出的维里系数近似式。除临界点附近以外，在已报道的pVT数据所覆盖的大部分超临界区域内，该方程均可适用。用该方程对H2O，CH4，H2，CO2，CO和O2等流体pVT关系的计算结果令人满意，其中pVT上限分别为：91-610GPa,1.6-11.0cm^3/mol,4000-5000K。计算体积的平均偏 小于0．8％，最大偏差小于5．4％。     

Geomechanical modelling to assess fault integrity at the CO2CRC Otway Project,Australia

This paper presents the first published 3D geomechanical modelling study of the CO2CRC Otway Project, located in the state of Victoria, Australia. The results of this work contribute to one of the main objectives of the CO2CRC, which is to demonstrate the feasibility of CO₂ storage in a depleted gas reservoir. With this aim in mind, a one-way coupled flow and geomechanics model is presented, with the capability of predicting changes to the in situ stress field caused by changes in reservoir pressure owing to CO₂ production and injection. A parametric study investigating the pore pressures required to reactivate key, reservoir-bounding faults has been conducted, and the results from the numerical simulation and analytical analysis are compared. The numerical simulation indicates that the critical pore fluid pressure to cause fault reactivation is 1.15 times the original pressure as opposed to 1.5 times for the comparable analytical model. Possible reasons for the differences between the numerical and analytical models can be ascribed to the higher degree of complexity incorporated in the numerical model. Heterogeneity in terms of lateral variations of hydrological and mechanical parameters, effect of topography, presence of faults and interaction between cells are considered to be the main sources for the different estimation of critical pore pressure. The numerical model, which incorporates this greater complexity, is able then to better describe the state of stress that acts in the subsurface compared with a simple 1D analytical model. Moreover, the reactivation pressures depend mainly on the state of stress described; therefore we suggest that numerical models be performed when possible.     

贵州百花湖分层晚期有机质降解过程与溶解N2O循环

百花湖是一个具有季节性分层的富营养小型湖泊,在秋季湖水倒转期经常发生水质恶化事件,碳氮循环出现异常。文章研究特选择在秋初,湖泊分层开始消失时,测定了湖水中不同深度的N₂O,CH₄,CO₂,有机和无机碳同位素以及其他化学参数变化。结果发现:采样时百花湖在约6m和16m深度附近出现了两个温度不连续层(SDL和PDL),并影响到有机颗粒的沉降和分解。相对而言,有较多的有机质在这两个层内发生降解,但降解的途径有所不同,上部主要是有氧降解,下部则主要是无氧降解过程。N₂O的产生和消耗与有机质的降解过程完全对应:PDL层以上,ΔN₂O与AOU的线性关系反映了N₂O主要形成于硝化作用;PDL层以下反硝化作用导致N₂O严重不饱和;PDL内位于硝化作用和反硝化作用过渡带的N₂O峰,显然是硝化与反硝化联合作用的结果。PDL层内较大的CH₄浓度变化梯度,说明嗜甲烷细菌可能通过氧化NH+4贡献了部分N₂O。百花湖秋、冬季表层湖水N₂O都是过饱和的,都是大气N₂O的源,依据分子扩散模型计算湖泊N₂O的释放通量在12～14μmol/m·day之间,秋、冬季没有明显的差别。秋季底层湖水的反硝化作用是湖泊N₂O的汇,其消耗通量与表层的释放通量基本相当。     

有机化学物质碳氮稳定同位素系列标准物质研制

实验室和研究人员所使用的碳、氮同位素标准物质一般由国际原子能机构(IAEA)获得,然而近年来,随着碳氮同位素在实验室质量监控、方法评价、仪器校准等方面的广泛应用,市场需求量不断增加, IAEA研制的碳、氮同位素标准物质的种类与数量逐渐不能满足科学研究快速发展的需求。我国急需研制适应当今分析技术水平的有机质碳氮同位素国家标准物质用以进行质量监控、方法评价、仪器校准。为保证量值传递精度,本文研制了4个有机化学物质的碳氮稳定同位素标准物质,其中3个为尿素样品,1个为L-谷氨酸。经检验4种标准物质的均匀性通过F值检验,标准物质的δ~(13)C和δ~(15)N值经过一年的稳定性检验,特征量值变化在测量方法允许的不确定度范围内,由此判定δ~(13)C和δ~(15)N值稳定性良好。由包括研制单位实验室在内的12家实验室协同定值,采用高温燃烧-气体同位素质谱法测定了δ~(13)C和δ~(15)N值,系列标准物质δ~(13)C和δ~(15)N认定值区间呈梯度分布,δ~(13)C值为-40‰～0‰,δ~(15)N值为-10‰～30‰,涵盖了我国天然样品中有机质碳氮稳定同位素组成范围;研制的系列标准物质δ~(13)C的定值扩展不确定度不大于0.08‰,δ~(15)N的定值扩展不确定度不大于0.09‰,定值水平与国际标准物质相当。该系列标准物质已被国家质检总局批准为国家一级标准物质,批准号为GBW04494～GBW04497。可被用于地质、生态、环境等多种样品δ~(13)C和δ~(15)N比值测定时的分析监控、仪器校准、方法评价、质量保证和质量监控。     

程序升温-气相色谱-同位素比值质谱法分析多环芳烃单体碳同位素组成

环境样品中PAHs的单体碳同位素比值在迁移转化过程中能基本保持稳定,是重要的溯源指标,可通过气相色谱-同位素比值质谱(GC-IRMS)分析获得。对于低PAHs含量的样品,满足GC-IRMS检出限是高精度、准确分析单体碳同位素比值的前提。本文优化了一种程序升温汽化进样(PTV)方法,通过对PTV进样模式及进样口参数进行优化调整,提高目标物谱峰强度,进而提高GC-IRMS碳同位素分析的灵敏度。实验对比研究了恒温不分流、PTV不分流和溶剂分流进样模式,并对PTV进样口参数包括进样口压力梯度、传输温度和时间、蒸发温度和时间、进样口不分流时间进行了对比优化,以选出最优的PAHs单体碳同位素分析条件。结果表明：在PTV不分流进样、进样口压力40psi—60psi—70psi梯度升高、传输温度320℃、传输时间1.0min、蒸发温度55℃、蒸发时间2.5min、不分流时间1.5min条件下,PAHs的单体碳同位素结果最优。增加预柱可以提高峰强,尤其5环PAHs的峰强度提高达50%~100%。单体碳同位素分析精度(1σ)在0.5‰以内,系统性碳同位素分馏可以采用双标法校正。优化后的PTV-GC-IRMS方法可以实现低含量PAHs单体碳同位素的高精度、准确分析,扩大了同位素溯源在环境研究中的适用性。