美研究发现用玉米造生物乙醇燃料 弊大于利

美国一项新研究称,使用玉米等制造生物燃料对环境的影响弊大于利。 由于生物燃料有助于降低人类对化石燃料的依赖并减少温室气体排放,生物燃料领域近年来获得大量投资。但美国华盛顿大学等机构的研究人员在《保护生物学》杂志上发表论文说,他们在对生物燃料进行评估后发现,有些生物燃料并不能取得预期中的环保效果,其中,用玉米为原料生产生物乙醇燃料最不划算。     

合成生物学在生物燃料上的应用趋势及展望

近年来,世界各国都面临着化石能源日益枯竭、人口增长、温室气体排放增加、环境日益恶化等危机,寻找可再生的清洁替代能源已成为人类最紧迫的任务之一,燃料乙醇、生物柴油等可再生的生物质能源成为世界各国研究的重点。尽管近年来生物燃料的研发已经取得了很多进展,但其商业化发展仍然面临着转化效率低、生产成本高等难题。     

西安市温室气体排放的动态分析及等级评估

为了解西安市温室气体排放的动态规律和排放水平,基于全球标杆的温室气体排放等级评价方法,并采用国际公认的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和基于IPCC的《省级温室气体编制指南》推荐的方法对西安市的温室气体排放进行了动态分析和排放等级评估。结果表明,从1995年到2011年,西安市温室气体排放呈快速上升趋势,16年间温室气体排放量从1207.16×104t上升为3934.17×104t,年均增高7.66%。增幅最高的是水泥温室气体(年均增高11.75%)、废弃物(8.77%)和能源(7.63%),农业年均降低1.74%,林业固碳年圴增加3.56%。从温室气体构成看,能源占80.13%—90.55%,水泥占1.75%—7.49%,农业占1.86%—8.01%,林业固碳占-2.58%—-5.22%,废物处理占7.52%—16.38%。可见能源消费的增加是导致西安市温室气体排放增长的主要原因,林业碳汇能力有待提高。万元GDP温室气体排放不断降低,说明西安市碳减排方面的科技进步在不断提高。人均、单位面积温室气体排放量和排放指数增速很快,年均增幅分别达5.84%、7.66%和6.84%。西安市温室气体排放等级持续增高,16年间从较低等级(Ⅰc)上升为中下等级(Ⅱa),目前距应对气候变暖目标(Ⅰb)已高出两个亚级,温室气体排放增高的趋势不容忽视。     

基于DNDC模型模拟气候变化影响下的中国水稻田温室气体排放

当前国内外开展了很多农业温室气体对气候变化的响应研究,但气候变化对农业温室排放的影响机制研究还很少见.本文利用国际上广泛应用的生物地球化学过程模型——DNDC模型,模拟了中国过去40年(1971—2010年)气候变化对水稻田温室气体排放的影响.结果表明:与1971—1990年相比,1991—2010年的全国稻季平均气温上升了0.49℃,稻季平均降雨上升了11 mm;由于稻季气候变化导致全国水稻田1991—2010年的平均CH4排放量上升了0.25 kg C·hm-2,平均N2O排放量上升了0.25 kg N·hm-2.表明温度升高会促进CH4排放,降雨量增加会促进N2O排放,气候变化影响了水稻温室气体排放机制.     

CO_(2)浓度和温度升高对冬小麦土壤无机态氮及温室气体排放的影响

农田土壤温室气体排放对气候变化的响应是农业响应气候变化的热点问题。本试验开展了CO_(2)浓度和温度升高对冬小麦土壤温室气体排放影响的研究,测定CO_(2)浓度(600μmol/mol)和温度升高(环境温度+2℃)条件下冬小麦土壤中硝态氮和铵态氮的含量,以及温室气体排放通量和生长季排放总量,结合冬小麦的产量计算该生长季的综合温室效应(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)。结果表明:拔节期CO_(2)浓度和温度升高条件下,冬小麦土壤硝态氮含量显著增加;三个时期CO_(2)浓度和温度升高条件下,冬小麦土壤铵态氮含量均以不同程度增加;升温(T1C0)、CO_(2)浓度升高(T0C1)及复合(T1C1)条件下,CO_(2)生长季总排放量较对照(T0C0)分别增加了20.73%、22.18%和23.28%;而N_(2)O生长季排放总量只有在T0C1中会显著增加,T1C0及T1C1中N_(2)O生长季总排放量较T0C0分别减少了26.35%、18.41%;T1C0中CH4生长季总吸收量较T0C0显著减少了93.56%,T0C1及T1C1对其无显著影响;T1C0中冬小麦产量较T0C0显著减少了19.93%,而T0C1和T1C1中分别增加了15.36%、9.88%。T1C0、T0C1和T1C1中GWP与T0C0相比均显著增加,而GHGI在T1C0中较T0C0显著增加,T0C1和T1C1中GHGI与T0C0相比有所减少,但不显著。综上所述,在CO_(2)浓度升高和温度升高的条件下,CO_(2)和N_(2)O生长季总排放量均有不同程度的增加,CH4生长季总排放量在升温处理下会显著减少。麦田三种温室气体预估GWP对环境不利。本研究对CO_(2)浓度和温度升高条件下的北方麦田温室气体进行了估算,可为未来农业减排措施的制定提供理论支持。     

小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

2007年6～10月,采用静态箱-气相色谱法,同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系,估算CO2、CH4和N2O的生长季排放量,探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系.结果表明:草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO2占绝对优势(99.61%),CH4的排放量次之(0.39%),N2O的排放量最低(0.000 7%),且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%);CO2、CH4和N2O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m-2·h-1,且具有明显的季节变化特征,CO2和N2O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日),CH4的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日),其中,CO2季节变化与空气温度和0～20 cm土壤温度具有显著相关性(p＜0.05),CH4与空气温度具有显著相关性(p<0.01),N2O与水位具有显著的负相关性(p＜0.05).     

火干扰对小兴安岭白桦沼泽温室气体排放的短期影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了火干扰对小兴安岭白桦沼泽生长季CH4、CO2和N2O排放的季节变化、源/汇功能的影响,以及其与环境因子的关系.结果表明:轻度火干扰使白桦沼泽的气温和地表温度升高1.8℃～3.9℃,水位下降6.3 cm;重度火干扰使气温和0～40 cm土壤温度升高1.4 ℃～3.8℃,水位下降33.9 cm.轻度火烧、未火烧样地CH4呈春季吸收、夏秋季排放,重度火烧样地则呈春夏季吸收、秋季排放;未火烧样地CO2呈夏季>秋季≈春季,火干扰样地呈夏季>秋季>春季;未火烧样地N2O呈春季>夏季>秋季,轻度火烧样地呈秋季>春季>夏季,重度火烧样地呈夏季>秋季≈春季.未火烧样地CO2通量与气温、地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CO2通量与气温、5～10 cm土壤温度和水位呈显著正相关,重度火烧样地CO2通量与5～40 cm土壤温度呈显著正相关.火干扰使其CHM4排放量提高169.5%(轻度)或转变为弱吸收汇(重度),CO2和N2O排放量分别下降21.2%～34.7%和65.6%～95.8%,全球温暖潜势下降22.9%～36.6%.火干扰能够减少白桦沼泽温室气体排放,湿地管理实践中可适当开展有计划的火烧.     

小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

 2007年6~10月, 采用静态箱-气相色谱法, 同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系, 估算了CO₂、CH₄和N₂O的生长季排放量, 探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系。结果表明: 草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO₂占绝对优势(99.61%), CH₄的排放量次之(0.39%), N₂O的排放量最低(0.000 7%), 且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%); CO₂、CH₄和N₂O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m^–2·h^–1, 且具有明显的季节变化特征, CO₂和N₂O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日), CH₄的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日), 其中, CO₂季节变化与空气温度和0~20 cm土壤温度具有显著相关性(p < 0.05), CH₄与空气温度具有显著相关性(p < 0.01), N₂O与水位具有显著的负相关性(p < 0.05)。     

中国氮磷钾肥制造温室气体排放系数的估算

通过收集、整合国内相关数据,推算了符合中国目前情况的各种氮肥、磷肥和钾肥的制造过程中的温室气体排放系数(从原料到工厂大门)。结果显示,我国平均水平的氮肥制造碳排放系数为:合成氨(液氨)1.672 t CE/t N,尿素2.041 t CE/t N,碳铵1.928 t CE/t N,硝酸铵4.202 t CE/t N,氯化铵2.220 t CE/t N,氮肥综合系数为2.116 t CE/t N。我国一般水平的磷肥制造碳排放系数为:重钙0.467 t CE/t P2O5,磷酸二铵1.109 t CE/t P2O5,磷酸一铵0.740 t CE/t P2O5,普钙0.195 t CE/t P2O5,钙镁磷肥2.105 t CE/t P2O5,磷肥综合系数为0.636 t CE/t P2O5。我国先进水平的钾肥制造碳排放系数为:氯化钾0.168 t CE/t K2O,硫酸钾0.409 t CE/t K2O(其中罗钾法硫酸钾0.443 t CE/t K2O、曼海姆法硫酸钾0.375 t CE/t K2O),钾肥综合系数为0.180 t CE/t K2O。我国大部分氮磷钾肥的温室气体排放系数普遍为欧美平均水平的2倍左右,因此利用国外系数来估算我国的农业温室气体排放量将严重低估化肥施用的影响。     

火干扰对小兴安岭落叶松-苔草沼泽温室气体排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究火烧干扰(轻度、重度)对小兴安岭落叶松-苔草沼泽生长季CO₂、CH₄、N₂O排放的影响.结果表明:火烧干扰使CO₂排放通量提高24.0%-45.9%, CH₄提高135.1%(轻度)或下降31.3%(重度),N₂O由吸收转化为排放.重度火烧改变了CO₂的季节排放规律,火干扰改变了CH₄与N₂O的季节排放规律.火烧与未火烧样地CO₂排放与水位呈显著负相关,与空气温度、土壤温度呈显著正相关;未火烧样地CH₄排放与水位呈显著负相关,与地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CH₄排放与气温和个别土壤温度呈显著正相关,而重度火烧样地CH₄排放、各样地的N₂O排放与水位和温度相关性均不显著.火干扰使CO₂排放源强度较未火烧提高,轻度火烧样地CH₄排放源强度较未火烧提高、重度样地则下降;N₂O则由吸收汇转化为排放源.火烧样地温室效应贡献潜力较未火烧样地提高了1/4-1/2,且呈现出随火干扰强度增大而递增的变化规律\.     

不同氮肥对东北春玉米农田温室气体周年排放的影响

为探明不同氮肥条件下高纬度农田土壤的温室气体排放特性,采用静态箱-气相色谱法研究了常规施氮(CN)、施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂(NIUI)、不施氮肥(NN)对东北春玉米农田土壤温室气体排放的影响.结果表明: CN、SLN和NIUI处理产量分别为9618、9376和9645 kg·hm^-2.与CN处理相比,SLN促进了玉米生长季土壤N₂O的排放,降低了非生长季土壤N₂O的排放;NIUI处理N₂O累积排放量比CN降低了39.0%;各处理土壤CO₂周年累积排放通量无显著差异;东北春玉米田是大气中CH₄的弱汇,NIUI处理较CN促进了玉米生长季土壤对CH₄的吸收.综上,尿素添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以在实现玉米高产的同时有效减少土壤温室气体排放.     

采伐对小兴安岭落叶松-泥炭藓沼泽温室气体排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了择伐和皆伐对小兴安岭落叶松-泥炭藓沼泽CH4、CO2、N2O排放的影响.结果表明:采伐改变了落叶松-泥炭藓沼泽CH4和N2O的季节排放规律,其中对照样地的CH4为夏季吸收、秋季排放,N2O夏秋季吸收;择伐样地的CH4和N2O在夏季集中排放;皆伐样地的CH4在夏秋季排放,N2O则在夏季吸收、秋季排放.但采伐对CO2季节排放规律的影响,均为夏季春季秋季.采伐改变了CH4、CO2和N2O的源汇功能,对照样地为CO2的排放源、CH4和N2O的弱吸收汇;采伐地的CO2排放量下降了1/4,并转化为N2O弱排放源,为CH4的弱排放源或强排放源.择伐样地温室效应贡献潜力较对照样地下降了24.5%,皆伐地则提高了3.2%.     

缓/控释尿素对稻田周年CH4和N2O排放的影响

通过田间试验研究了不同缓/控释尿素对水稻产量和稻田周年温室气体排放的影响,评估生产单位质量水稻的温室气体排放量.结果表明: 优化施肥(OPT)处理在减氮(N)21.4%条件下产量与习惯施肥(FFP)处理持平,同时减少了稻田周年CH₄和N₂O的排放,其中水稻季CH₄和N₂O分别减排12.6%和12.5%,休闲季N₂O减排33.3%.与OPT处理相比,控释尿素(CRU)处理在水稻季CH₄减排28.9%,休闲季CH₄零排放;硝化抑制剂(DMPP)处理在水稻季CH₄和N₂O分别减排41.6%和85.7%,休闲季CH₄和N₂O分别减排76.9%和6.5%.休闲季节N₂O排放占周年N₂O排放的76.8%～94.9%,是评价整个稻田温室气体排放不容忽视的因素.OPT、CRU和DMPP处理生产1.0 kg稻谷的温室气体排放强度分别为0.50、0.41和0.33 kg·kg^-1,综合考虑周年的温室气体排放总量和产量,尿素和硝化抑制剂配合施用可以在保证水稻产量的情况下,减少温室气体的排放.     

淡水水生生态系统温室气体排放的主要途径及影响因素研究进展

淡水水生生态系统是全球陆域生态系统的重要组成部分,近年来,关于淡水水生生态系统温室气体排放的研究日益增多。基于国内外目前对湖泊、河流、水库及浅水池塘等淡水生态系统开展的最新研究成果,总结分析了淡水水生生态系统温室气体排放的3个主要途径及相应观测方法。气泡排放的观测方法有倒置漏斗法、开放式动态箱法和超声探测技术;植物传输的观测方法有密闭箱法和植株切割法;扩散途径的观测方法有静态浮箱法、模型估算法/梯度法、微气象学法、TDLAS吸收光谱法等。从物理因素、化学因素、生物因素、水动力因素和人类活动等角度,深入探讨了淡水水生生态系统温室气体排放通量的影响因素。最后根据当前研究中存在的不足,对今后的研究方向提出了建议,以期为我国进一步深入开展相关研究提供借鉴。     

基于碳循环的化石能源及电力生态足迹

研究在对陆地生态系统的碳循环的进行分析后,将化石能源地定义被修订为"吸收化石能源燃烧排放的温室气体排放的森林和草原".然后,基于净生态系统生产量(NEP)--植被体内碳净累积量计算了全球森林及草原对温室气体的平均吸收能力.最后,结合能源热量转换和碳排放数据,重新计算了各种化石能源及电力的生态足迹.     

以另一种形式燃烧——大有作为的植物燃料

如果您驾驶的汽车里燃烧的除了汽油,还有从玉米、稻草提纯的乙醇等等,您有何感想？植物燃料——作为可再生能源,正在谱写着中国能源的明天!以玉米为原料生产燃料乙醇,与汽油按照一定比例混配制成汽油醇,用于汽车燃料,已经成为国家重点推进的能源工程之一。     

根区施加鸭排泄物对水稻生长及甲烷排放的影响

为阐明鸭排泄物在根区表层分布对水稻生长和释放甲烷的影响, 以黄华占和麻鸭排泄物为材料, 采用隔离根区的方式进行了水稻培养的室内试验, 设计了三个排泄物施加位置处理包括近根部施加排泄物(NR)、远根部施加排泄物(FR)、内外同时施加排泄物(NFR)和不添加排泄物的对照(CK), 测定了水稻株高、生物量、根系活力、叶绿素含量和甲烷排放量等指标的变化。结果表明, 24 天后, NR、FR 和NFR 处理中水稻株高相比对照显著增加了11%、17%和16%, FR 和NFR 处理的日均株高增长量比对照增加了46%和35%, 水稻基部施加鸭排泄物有助于株高的增长。与对照相比, NFR、FR 处理的地上部分生物量显著增加了19%和20%, 排泄物处理NFR、FR、NR 中的根系生物量相比对照显著升高了40%、80%和42%, 不同位置施加鸭排泄物造成了水稻地上部分和根系生物量的显著变化。FR 处理的根冠比相比对照显著升高了45%。NFR、FR 和NR 处理中的地上植株含水率均没有显著差异。相比对照, 施加鸭排泄物的处理FR、NFR 中水稻叶片的叶绿素含量显著提高了5.5%和8.0%, 施加排泄物处理NFR 中水稻根系活力显著高于对照67%, 排泄物的施加有利于水稻生长。NR 和FR 处理的甲烷排放通量在第24 天和对照相比显著降低了59%和47%, 总之, 在根区不同位置施加鸭排泄物对水稻生长和甲烷排放特性有显著的影响。     

火干扰对小兴安岭草丛、灌丛沼泽温室气体短期排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了火烧干扰对小兴安岭草丛、灌丛沼泽生长季CH4、CO2、N2O排放的季节变化及影响因子结果表明:火干扰使草丛、灌丛沼泽生长季的平均气温和各层土壤温度提高0.1—2.0℃,水位平均下降2.7 cm。火干扰使草丛、灌丛沼泽样地CH4排放通量提高了56%、524.9%,CO2排放通量分别下降了57.3%、14.5%,N2O排放通量分别下降27.1%,64.9%。火烧前后草丛沼泽CH4、N2O与灌丛沼泽CO2排放通量季节性规律未发生变化。火干扰改变了草丛沼泽生长季CO2、灌丛沼泽N2O排放通量的季节性变化规律。草丛沼泽对照样地CH4排放通量与5 cm土壤温度存在显著相关性,草丛沼泽CH4排放通量与水位相关性不显著。灌丛沼泽CH4排放通量与各层土壤温度及水位均无显著相关性。草丛、灌丛沼泽对照样地土壤CO2排放通量与0—15 cm土壤温度呈显著或极显著正相关,火烧样地与0—30 cm土壤温度呈显著或极显著正相关。草丛、灌丛沼泽对照、火烧样地土壤CO2排放通量与水位极显著负相关。火干扰使草丛、灌丛沼泽CH4排放源的强度增强,CO2、N2O的排放消弱,全球温室潜势下降约为23.3%。火干扰能够减少草丛、灌丛沼泽温室气体排放。     

森林经营与管理下的温室气体排放、碳泄漏和净固碳量研究进展

森林在减缓全球气候变化和大气CO₂浓度升高上具有重要作用.森林经营与管理下的新造林和森林保护具有显著的固碳功能,其中,新造林和森林保护的固碳速率分别为0.04～7.52、0.33～5.20 t C·hm^-2·a^-1.同时,营造林过程中物资的生产和运输导致边界内产生温室气体排放;营造林导致的活动转移、市场效应和生态环境变化导致边界外产生碳泄漏.本文综述了国内外森林经营与管理活动边界内温室气体排放源的界定、计量方法、温室气体排放量与排放速率;边界外碳泄漏的类型、计量方法与碳泄漏量;净固碳量以及温室气体排放和碳泄漏对固碳的抵消强度.边界内温室气体排放对固碳的抵消强度为0.01%～19.3%,进一步考虑碳泄漏时可增至95%.若仅考虑森林经营与管理在边界内直接产生的温室气体排放与可测量的活动转移碳泄漏,森林经营与管理具有较好的净固碳效益,且相比于农田固碳措施在温室气体净减排方面具有更好的应用前景.随着我国各项重大生态工程新一期的开展和对工程固碳效益的关注,为增加重大生态工程对温室气体的净减排量,有必要在工程开展前进行合理规划、在工程开展过程中加强控制和监测以减少工程实施导致的边界内温室气体排放和边界外碳泄漏.     

基于二氧化碳共聚物的全生物降解塑料

二氧化碳(CO2) 是主要的温室气体,同时也是一种取之不尽、用之不竭的廉价碳氧资源.以二氧化碳为原料合成可生物降解的脂肪族聚碳酸酯是二氧化碳固定和利用领域的重要课题,其中最受关注的是由二氧化碳和环氧丙烷共聚制备聚丙撑碳酸酯(PPC) .由于其具备良好的生物降解性能,成本相对较低,且大量利用了二氧化碳(聚合物中CO2 的重量超过40%),而受到高度重视.