垃圾填埋场N2O排放通量及测定方法研究进展

氧化亚氮(N₂O)是第三大温室气体和最主要的臭氧层破坏气体.填埋是目前城市生活垃圾处理处置的主要方式,而垃圾填埋场是N₂O的排放源之一.实验室研究和现场测定均表明,生活垃圾填埋场可以有高的N₂O释放通量,但不同填埋场测定数据差异很大.目前,对生活垃圾填埋场N₂O排放量的原位准确测定以及排放机理和重要性的认识仍有很多不足.本文概述了生活垃圾填埋场N₂O排放研究现状,从垃圾堆体和覆土层两部分探讨了传统厌氧卫生填埋场的N₂O产生和排放机理,并就此对新型脱氮型生物反应器填埋场做了相应探讨.最后,就静态箱法、涡度相关法等N₂O通量测定方法在填埋场的适用性进行了讨论,并展望了填埋场N₂O排放的研究方向.     

垃圾填埋场氧化亚氮排放控制研究进展

填埋是国内外城市生活垃圾处理的一种主要方式.垃圾填埋场是温室气体氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)的重要排放源.作为一种高效痕量的温室气体,N2O具有极高的潜在增温效应,其每分子潜在的增温作用是二氧化碳(CO2)的296倍.而且N2O能在大气中长期稳定存在,对臭氧层具有较强的破坏作用.本文针对垃圾填埋场N2O排放的控制研究,概述了垃圾填埋处理过程中主要排放源的N2O排放及其影响因素,提出了现阶段适应我国垃圾填埋场N2O排放控制的一系列措施,并展望了垃圾填埋场温室气体N2O排放控制理论和技术的研究方向.     

氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响

大气氮沉降已经并将继续对森林土壤主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量产生影响.综述了国内外氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响及其机理的研究现状.由于森林类型、土壤N状况、氮沉降量及沉降类型等不同,氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响主要表现为抑制、促进和不显著3种效果.在N限制的森林中,氮沉降对土壤主要温室气体通量无显著影响,或促进土壤CO2排放;在"N饱和"的森林中,氮沉降可减少土壤CO2排放,抑制对大气CH4的吸收,增加N2O排放.分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响的研究方法,探讨了该领域存在的问题及未来研究的方向.     

中国农田土壤N2O排放通量分布格局研究

中国作为世界上一个重要农业大国,对全球大气中N2O浓度的影响正在引起人们的普遍关注.该研究采用针对农业土壤痕量气体排放估算建立的、基于N2O的产生、传输和消耗机理的反硝化分解(DNDC)模型,在建立了有关中国气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上,估计了我国各县农业土壤N2O的排放通量,发现我国农田土壤N2O排放通量有较明显的地区差异,西北地区较低,东南地区较高.还发现无论温度升高,还是施肥量变化,对我国农田土壤N2O排放通量的影响,都存在区域差异,表现为东南地区的变化幅度较西北地区大,这可能与我国气候的干湿变化有较密切的关系.     

填埋覆土甲烷氧化微生物及甲烷氧化作用机理研究进展

甲烷是一种长期存在于大气中的温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的26倍.生活垃圾填埋场是大气甲烷的主要产生源之一,由其产生的甲烷约占全球甲烷排放总量的1.5%～15%.甲烷氧化微生物在调节全球甲烷平衡中起着重要作用.垃圾填埋场覆土具有相当强的甲烷氧化能力.填埋覆土甲烷氧化菌及其氧化作用机理的研究,已成为环境微生物学研究领域的热点之一.本文对生活垃圾填埋场填埋覆土中甲烷氧化微生物、甲烷氧化机理及动力学机制、甲烷与微量填埋气体的共氧化机制以及影响甲烷氧化的环境因子研究的最新进展进行综述,并对生活垃圾填埋场甲烷氧化微生物的研究进行展望.     

植物排放N2O和CH4的研究

N2O和CH4是2种重要的温室气体,但其排放源尚未得到充分鉴别.1990年和2006年先后报道植物能排放N2O和CH4,并日益受到广泛的关注.然而,迄今为止对植物排放这2种气体的研究均是分开单独进行的.该文以8种陆生草本植物为研究对象,首次同步考察了新鲜离体植物地上部排放N2O和CH4的通量.研究结果表明:8种植物均能排放这2种气体.其中,黑麦草(Lolium perenne)、抱茎苦荬菜(Ixendium sonchifolium)和菠菜(Spinacia oleracea)的CH4通量较高,分别为165.38、52.28和21.64 ngCH4.g-1dw·h-1;抱茎苦荬菜、蒙古蒿(Artemisia mongolica)、大豆(Glycine max)和菠菜的N2O通量较高,分别为7.19、6.92、5.44和4.05 ngN2O·g-1dw.h-1.研究结果不仅为植物本身既能排放N2O又能排放CH4在植物中可能具有普遍性提供了进一步的实验依据,而且为深入研究其机理找到了几种适宜的植物种(如抱茎苦荬菜、菠菜).     

长白山阔叶红松林树木N2O排放及总量初步估算

大气中主要温室气体N2 O的部分来源尚不清楚。以往国内外对森林生态系统N2 O排放通量的测定中 ,只测土壤通量而把树木排除在外。如果树木在自然状态下能排放N2 O ,那么森林生态系统的N2 O排放可能被低估。本文旨在证明自然状态下森林生态系统中树木也是N2 O的主要排放源。采用封闭罩法 ,在树木生长的主要季节 (7～ 9月 )对长白山阔叶红松林的几个主要树种———水曲柳、红松和椴树的连体枝叶释放N2 O的速率进行了原位测定。并在此基础上 ,初步估算出森林树木N2 O年排放量是土壤N2 O年排放量的 0 8～ 1 0 3倍 ,相当于甚至超过了土壤的N2 O排放量。     

广州地区晚稻田CH4和N2O的排放通量及其影响因素

用密闭箱法同时研究了广州地区晚稻田CH4和N2 O的排放通量。结果表明 ,连续淹水、常规连作和水旱轮作等 3种处理的CH4平均排放通量分别为 1 7 63、2 84和0 36mg·m- 2 ·h- 1 ,而N2 O的平均排放通量分别为 6 74、1 1 69和 55 0 7μgN2 O N·m- 2 ·h- 1 ,表明稻田连续淹水显著增加CH4的排放而降低N2 O的排放。水旱轮作降低CH4排放而提高N2 O的排放 ,说明稻田CH4和N2 O排放之间存在着消长关系。讨论了这 2种温室气体排放的影响因素 ,并初步分析了它们对温室效应的相对贡献。     

垃圾填埋场恶臭污染与控制研究进展

垃圾填埋场是城市公共设施恶臭的重要来源.随着城市化进程的加快和城镇居民对生活环境质量要求的提高,垃圾填埋过程产生的恶臭污染问题日益突出,垃圾填埋场恶臭污染控制已成为目前的研究热点.本文概述了垃圾填埋场恶臭气体的主要成分和浓度范围,重点阐述了垃圾填埋场恶臭原位控制的研究进展,并对今后垃圾填埋场恶臭气体控制的研究方向进行了展望.     

青藏高原高寒草甸非生长季温室气体排放特征及其年度贡献

高寒草甸是青藏高原地区的主要植被类型,目前对其温室气体研究多集中于生长季.本文利用静态箱-气相色谱法,对非生长季高寒草甸温室气体排放特征及其与主要环境因子的关系进行了研究.结果表明:非生长季高寒草甸表现为CO2和N2O的源、CH4的汇.其中非生长季CO2通量平均值为89.33 mg·m-2·h-1,累积排放通量为280.01g· m-2;CH4通量平均值为-11.35 μg·m-2·h-1,累积吸收通量为124.74 mg·m-2;N2O通量平均值为8.02 μg·m-2·h-1,累积排放通量为39.51 mg·m-2.非生长季CO2、CH4和N2O累积排放通量分别占全年的13.33％、53.47％和62.67％.冻融期(2012年4月)CH4累积吸收通量较小,只占非生长季的4.5％;而CO2和N2O累积排放通量较大,分别占非生长季的25.8％和20.8％.非生长季CO2通量与温度(气温、5和10 cm土壤温度)和5 cm土壤湿度均存在显著正相关关系,而CH4和N2O通量仅与5 cm土壤湿度存在显著正相关.研究表明,虽然冻融期CH4累积吸收通量在非生长季累积量中比重较小,但非生长季CH4和N2O累积排放量却占全年累积排放量的1/2以上,在温室气体累积通量评估中不容忽视.     

中国农田土壤N2O排放通量分布格局研究

中国作为世界上一个重要农业大国,对全球大气中N2O浓度的影响正在引起人们的普遍关注。该研究采用针对农业土壤痕量气体排放估算建立的,基于N2O的产生、传输和消耗机理的反硝化分解（DNDC）模型,在建立了有关中国气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上,估计了我国各县农业土壤N2O的排放通量,发现我国农田土壤N2O排放通量有较明显的地区差异,西北地区较低,东南地区较高。还发现无论温度升高,还是施肥量变化,对我国农田土壤N2O排放通量的影响,都存在区域差异,表现为东南地区的变化幅度较西北地区大,这可能与我国气候的干湿变化有较密切的关系。     

青藏高原高寒草原近地表圈层N2O梯度及交换特征

深入了解N2O在不同生态系统土壤及大气中产生和交换特征对于全球气候变化研究具有重要意义.本研究重点探讨N2O在高寒草原近地表圈层中的产生及迁移过程机制.于2000年7月至2001年7月在青藏高原高寒草原地区从土壤1.5 m深到大气中32 m高度10个层次梯度进行N2O浓度变化的观测.结果显示,土壤和大气中N2O浓度均有明显的变化特征.大气中各个层次N2O的浓度都低于土壤中N2O浓度,此浓度差异直接导致了该地区高寒草原土壤向大气中排放N2O气体,其平均排放通量为0.05×10-4μmo1.m-2.s-1,但是在实验点上全年的观测中,N2O气体排放并没有表现出明显的季节性变化特征.土壤中N2O浓度随深度增加而不断升高,浓度最高值出现在1.5 m深处.进一步的分析表明,N2O浓度随深度递增主要是由环境因子中同样递增的土壤湿度所引起的.大气中不同梯度上N2O气体没有明显的浓度差异.近地表各个圈层中N2O浓度在季节上有非常相似的变化特征,即N2O高浓度均出现在入秋和深冬时节.除了N2O浓度变化在各个圈层之间显著相关以外,表层土壤中N2O浓度也与N2O排放变化有明显的相关关系,这表明浓度的差异是导致N2O气体排放变化的最直接因素.近地表土壤中N2O气体是土壤表层N2O气体排放的直接源泉,并且深层土壤中的N2O气体浓度高于浅层土壤,由此我们可以认定土壤中N2O气体通过微生物作用产生以后,由于浓度差异导致从深层土壤到浅层土壤的逐步扩散,最后经地表排放到大气当中去.     

土壤溶解性有机物对CO_2和N_2O排放的影响

农田土壤是温室气体的重要排放源,溶解性有机物作为土壤微生物容易利用的基质,其含量变化与温室气体的产生和排放密切相关。基于室内培养试验,对溶解性有机物影响土壤CO2、N2O的排放过程进行了分析。设置空白(CK)、单施秸秆(S)、单施氮肥(N)、秸秆和氮肥(S+N)4个不同的处理,对添加不同物质条件下土壤溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)和CO2、N2O的排放动态进行了研究,对DOC和DON影响CO2、N2O的排放过程进行了探讨。结果表明:不同处理的温室气体排放通量和土壤DOC、DON含量差异显著;各处理的CO2排放通量和DOC动态随培养时间的延长呈现逐渐减小的趋势,S和S+N处理的N2O排放和DON动态呈现先增大后减小的趋势;S+N处理的CO2排放量最高,DON含量也显著高于其他处理,单施秸秆(S)处理的N2O排放量和DOC含量显著高于其它处理,单施氮肥(N)对土壤CO2的排放量和DOC含量的影响较小;土壤CO2和N2O的排放通量与土壤DOC和DON含量呈显著的相关性,相关系数(R2)达0.6以上,说明溶解性有机物的含量和动态对CO2、N2O的排放过程产生显著影响。     

连续筑坝湟水一级支流火烧沟对河流水-气界面温室气体通量的影响研究

梯级水坝改变了河流水文情势, 对水气界面的温室气体排放产生影响。以2018年春夏两季的西宁湟水一级支流火烧沟为例, 探讨水坝修建后, 河流不同梯段温室气体排放通量的时空变化及其影响因素。采用漂浮静态箱-气相色谱法对筑坝区和未筑坝区水-气界面温室气体CH4、CO2、N2O进行观测研究, 结合水文、水质、气象、植物、底泥等指标分析讨论。结果表明: (1)空间上: 筑坝区温室气体的排放量明显高于未筑坝区; 筑坝区以中上游河段排放的温室气体最多。(2)时间上: 梯级水坝CH4和N2O的排放通量呈现夏季明显高于春季的趋势; 而CO2存在明显的源汇变化, 春季为CO2排放的“源”, 夏季为CO2排放的“汇”。(3)各类环境因子对温室气体通量有不同程度的影响。Pearson相关分析结果显示: CH4通量与气温、水温、CODmn呈正相关关系, 与气压、pH、ORP呈负相关关系; CO2通量与水体TOC和水体TN呈正相关关系; N2O通量与CODmn、pH呈正相关关系, 与气压、风速呈负相关关系。逐步多元回归分析结果表示: 以上各因子中, 气压和水体TN分别是影响CH4和CO2的主要因素, 而风速和CODmn是影响N2O通量的主要因素。     

青藏高原高寒草原近地表圈层N2O梯度及交换特征

深入了解N2O在不同生态系统土壤及大气中产生和交换特征对于全球气候变化研究具有重要意义。本研究重点探讨N2O在高寒草原近地表圈层中的产生及迁移过程机制。于2000年7月至2001年7月在青藏高原高寒草原地区从土壤1.5m深到大气中32m高度10个层次梯度进行N2O浓度变化的观测。结果显示,土壤和大气中N2O浓度均有明显的变化特征。大气中各个层次N2O的浓度都低于土壤中N2O浓度,此浓度差异直接导致了该地区高寒草原土壤向大气中排放N2O气体,其平均排放通量为0.05×10-4mmol.m-2.s-1,但是在实验点上全年的观测中,N2O气体排放并没有表现出明显的季节性变化特征。土壤中N2O浓度随深度增加而不断升高,浓度最高值出现在1.5m深处。进一步的分析表明,N2O浓度随深度递增主要是由环境因子中同样递增的土壤湿度所引起的。大气中不同梯度上N2O气体没有明显的浓度差异。近地表各个圈层中N2O浓度在季节上有非常相似的变化特征,即N2O高浓度均出现在入秋和深冬时节。除了N2O浓度变化在各个圈层之间显著相关以外,表层土壤中N2O浓度也与N2O排放变化有明显的相关关系,这表明浓度的差异是导致N2O气体排放变化的最直接因素。近地表土壤中N2O气体是土壤表层N2O气体排放的直接源泉,并且深层土壤中的N2O气体浓度高于浅层土壤,由此我们     

施氮对桉树人工林生长季土壤温室气体通量的影响

施肥是维持短期轮伐人工林生产量的重要手段,为了提高肥料利用效率,缓释氮肥逐渐成为广泛采用的氮肥种类。评估缓释肥施用对人工林生长季土壤温室气体通量的影响对于全面评估人工林施肥的环境效应具有重要意义。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验研究了4种施氮处理(对照CK:0 kg/hm2;低氮L:84.2 kg/hm2;中氮M:166.8 kg/hm2;高氮H:333.7 kg/hm2)对土壤-大气界面3种温室气体(CO2、N2O和CH4)通量的影响,结果表明:(1)4种施氮水平下CO2排放通量、N2O排放通量和CH4吸收通量分别为276.84—342.84 mg m-2h-1、17.64—375.34μg m-2h-1和29.65—39.70μg m-2h-1;施氮显著促进了N2O的排放(P0.01),高氮处理显著增加CO2排放和显著减少CH4吸收(P0.05),且CO2排放通量与CH4吸收通量随着施氮量的增加分别呈现增加和减少的趋势;(2)生长季CO2和N2O排放呈现显著正相关(P0.01),CO2排放和CH4吸收呈现显著负相关(P0.05),N2O排放和CH4吸收呈现显著负相关(P0.01);(3)土壤温度和土壤水分是影响CO2、N2O排放通量和CH4吸收通量的主要环境因素。结果表明:施用缓释肥显著增加了桉树林生长季土壤N2O排放量,且高氮处理还显著促进CO2排放和显著抑制CH4吸收,上述研究结果可为人工林缓释肥对土壤温室气体通量评估提供参数。     

垃圾填埋场甲烷氧化菌及甲烷减排的研究进展

垃圾填埋场是全球最重要的人为甲烷排放源之一,其全球年甲烷释放量为35-69 Tg,垃圾填埋场甲烷减排是目前全球温室气体研究的热点。甲烷氧化菌能够氧化分解甲烷,作为减少大气甲烷排放的重要生物汇,对保持大气中甲烷浓度的平衡具有重要意义。从甲烷氧化菌的类型及其特征、甲烷氧化机理着手,介绍了多样性研究方法、填埋场中甲烷氧化菌的活性影响因素及甲烷生物减排应用等最新研究进展。在综述前人研究的基础上,探讨了目前研究的不足,提出了利用甲烷氧化菌复合微生物菌剂等综合处理措施,旨为垃圾填埋场甲烷减排的研究和应用提供新的思路。     

土地利用变化对土壤温室气体排放通量影响研究进展

土壤是大气中主要温室气体(如CO2、CH4和N2O)重要的源或汇,土地利用方式的改变将会导致土壤相关微环境及其生理生化过程发生改变,从而显著影响土壤中温室气体的产生与排放。在全球变化和土地利用大幅度改变的背景下,国际上已逐步开展了关于土地利用变化对土壤温室气体通量的研究。本文在简要介绍土地利用变化与土壤温室气体通量研究的基础上,重点论述了农田、草地和森林互换、湿地向农田转变、不同土地利用类型(森林、草地、湿地和农田)内部变化对3种土壤温室气体排放的影响,并从3种土壤温室气体产生的关键过程简单阐述其主要影响机理。根据目前研究中存在的不足,提出了今后需要加强的领域,以期更好地揭示土地利用变化对土壤温室气体通量的影响及作用机理,为今后深入开展相关研究提供参考。     

长白山阔叶红松林土壤N2O排放通量的变化特征

采用静态密闭箱 /气相色谱分析方法对长白山阔叶红松林两个样地的N2 O排放通量进行了测定。结果表明 ,凋落物对林地土壤N2 O排放的影响是显著的 ,其对全年N2 O排放的平均贡献率是 36 89%。长白山阔叶红松林土壤是大气N2 O一个重要的源 ,但在极少的天气状况下也能吸收大气中的N2 O ,而起着汇的作用。其排放通量的变化范围是 - 4 1 4 8～ 2 91 84μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量是 6 8 7μgN2 O·m-2 ·h-1,高于其他类型林地的排放通量 ,且变动范围也较其他森林类型大。无凋落物林地土壤N2 O排放通量变化范围是 - 2 3 2 4～ 93 75 μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量为 33 79μgN2 O·m-2 ·h-1。两个样地N2 O排放通量的季节变化特征相似 :夏季N2 O的排放通量最高 ,春季次之 ,秋冬两季较低且趋于平稳。昼夜变化趋势也相似 :N2 O排放通量的最大值都出现在 18∶0 0 ,最小值都出现在 12∶0 0和 14∶0 0。研究还表明 ,林地土壤N2 O的排放通量与地表温度和地下 5cm温度的相关性较好 ,无凋落物的样地N2 O的排放通量仅与地下 5cm温度的相关性较好。     

畜禽粪便好氧堆肥过程氧化亚氮排放机制

好氧堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化的有效途径,但畜禽粪便好氧堆肥过程是全球温室气体N2O的潜在来源,与全球温室效应和大气臭氧空洞等问题密切相关.随着畜禽养殖规模的扩大和畜禽粪便堆肥产量的急剧提升,畜禽粪便好氧堆肥过程N2O排放问题日趋严重,堆肥过程N2O排放机制机理研究引发学者们的关注.本文综述了畜禽粪便好氧堆肥过程中N2O的产生途径、排放规律、排放影响因素及其相关微生物学机理研究动态,总结了该过程中减排N2O的措施,并对该领域的研究趋势进行了展望.