導語：如何才能寫好一篇碳循環(huán)的主要過程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：濕地生態(tài)系統(tǒng)；碳循環(huán)；研究進展

中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）06-0121-05

Research Progress of Carbon Cycle in the Wetland Ecosystem

Liu Zhaowen

（School of Resource and Environment，Anqing Normal University，Anqing 246011，China）

Abstract：Wetland ecosystem is one important carbon stock of the terrestrial ecosystem.In this paper，there was a detailed summarization of influence on carbon cycle in wetland ecosystems on those factors，such as the climate，hydrology，biological communities and human behaviors.Meanwhile，existing research methods of carbon cycle in the wetland ecosystem was introduced in detail and an outlook of carbon cycle in wetland ecosystem was also given here.

Key words：Wetland ecosystem；Carbon cycle；Research progress

引言

濕地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)是指由濕地生態(tài)系統(tǒng)所吸收的碳量及所制造和排放的碳量，其主要體現(xiàn)在二氧化碳、甲烷、土壤有機碳含量、可溶性有機碳含量等方面。濕地生態(tài)擁有強大的碳庫存儲能力并且因此成為碳循環(huán)的重點研究對象。通常來說，濕地生態(tài)系統(tǒng)由于較低的有機質(zhì)分解速率和較高的生產(chǎn)力成為了重要的碳匯。但是在對其進行大尺度評估的過程中卻存在著顯著的不確定性。濕地生態(tài)系統(tǒng)當中的植物利用光合作用可吸收外界二氧化碳變?yōu)樽陨砟芰浚ㄟ^調(diào)節(jié)氣孔行為，植物可實現(xiàn)與大氣環(huán)境的氣體交換，從而影響周邊環(huán)境的水分及碳循環(huán)。甲烷主要來源于濕地，不同研究報道中所的濕地生態(tài)系統(tǒng)中CH4的釋放量存在顯著的差異，導致這一差異的原因就是在于不同地理位置、不同類型的濕地對于CH4的排放有著很大的影響。濕地甲烷的釋放量主要取決于水體或是土壤的溶氧量，且環(huán)境含氧量越高，甲烷的釋放量越少。濕地土壤的有機碳含量較高，極大地影響了全球大氣碳循環(huán)，同時巨大的有機碳匯量也會對溫室氣體的排放產(chǎn)生影響。此外，可溶性有機碳也是濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分。然而，在當前氣候變化、水文條件改變的情況下，其對濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程有著什么影響？要研究這一問題就需要對濕地碳循環(huán)的特點、濕地水文過程與碳的輸入輸出，濕地碳循環(huán)及其影響因素以及濕地碳收支的研究方法進行研究。

1 濕地碳循環(huán)

1.1 濕地類型 濕地生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多樣，濕地碳循環(huán)特征的描述很難統(tǒng)一[1-4]。濕地碳循環(huán)示意圖如圖1，

濕地與森林海洋并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)[5]。濕地是大氣中二氧化碳等溫室氣體的重要碳匯[6-7]。濕地面積雖然只占據(jù)全球陸地面積的4%～6%，但是其卻包含著全球30%左右的碳[8]，是全球最大的碳庫[9]。泥炭地是濕地當中最常見的地型，也是當前研究較多的濕地類型。泥炭型濕地主要分布于北半球的中高緯度地區(qū)，其面積約為全球濕地的50%～70%，總面積超過4×106km2，其碳儲備占全球土壤碳儲備的33%左右。北半球泥炭型濕地的碳積累約為每年20g/m2，低于其他類型濕地。但因泥炭型濕地擁有巨大的碳儲備，若氣候條件發(fā)生改變，其可能會成為大氣環(huán)境碳的主要來源[10]。按照國際上的《濕地公約》分類，濕地一般分為海岸/海洋濕地、內(nèi)陸濕地、人工濕地三大類，其碳循環(huán)情況如表1所示。

海岸/海洋濕地一般分布在海陸相交區(qū)域，在不同氣候帶，因溫度、降水、蒸發(fā)、風等因素不同，風化作用的表現(xiàn)有所差異，進而影響到海岸你的發(fā)育演化，并使海岸發(fā)育具有一定的地帶性；內(nèi)陸濕地分布范圍較廣，像高山與平原，大陸與島嶼，濕潤區(qū)與干旱區(qū)等，其因分布在不同的地理位置氣候條件存在較大差異。淡水水體濕地是另一種重要濕地類型。通常來說，淡水水體濕地有湖泊、池塘、河流沿岸、水庫等。據(jù)較早研究表明，湖泊屬凈碳匯，而據(jù)近些年研究發(fā)現(xiàn)，湖泊也屬碳源。據(jù)相關(guān)研究表明，湖泊所貯存的有機碳大概為每年0.036Gt，全球湖泊所沉積的有機碳大概為0.051Gt，其中有0.035Gt源于大氣二氧化碳[11]；人工濕地分布范圍也比較廣，其氣候溫和，一般適宜人居和人工養(yǎng)殖等。

篇2

“生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動”是蘇教版八年級《生物》下冊第25章第二節(jié)，本節(jié)內(nèi)容綜合性較強，既涉及光合作用、呼吸作用、生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈、食物網(wǎng)等方面的知識，又涉及能量流動和物質(zhì)循環(huán);不僅與生活和生產(chǎn)密切相關(guān)，又與全球的環(huán)境、資源密不可分。能量流動是一個比較抽象的過程，各營養(yǎng)級中能量的來源和去路比較復(fù)雜，學生理解難度相對較大。但八年級學生已具有一定的分析問題能力，又學過水(氧)循環(huán)以及生態(tài)系統(tǒng)組成等基礎(chǔ)知識。另外，生活經(jīng)驗也提供給他們大量相關(guān)的信息，學生對生物學主題中與實際應(yīng)用和社會問題相關(guān)的內(nèi)容興趣較濃，這是學習本節(jié)內(nèi)容的有利條件。為此，本節(jié)教學以生態(tài)系統(tǒng)的能量流動及特點和碳循環(huán)過程作為重點，將生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點分析及能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系作為難點，應(yīng)用問題情境、閱讀、小組討論、比較和師生談話等多種教學方法，引導學生主動學習，建構(gòu)自己的認知體系。在教學過程中學習分析、總結(jié)，學會思考。教學設(shè)計如下。

2教學目標

2．1知識目標

描述生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán);描述生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的特點;說出生態(tài)系統(tǒng)中能量的最初來源。

2．2能力目標

通過分析總結(jié)，培養(yǎng)運用科學知識分析和解決實際問題的能力;通過圖片的觀察，培養(yǎng)識圖、觀察和分析能力;通過討論、交流，培養(yǎng)語言表達能力、小組合作能力。

2．3情感態(tài)度和價值觀

正確認識人類作為生態(tài)系統(tǒng)中的一員在物質(zhì)循環(huán)和能量流動中的作用，增強環(huán)境、資源意識，更加熱愛大自然和保護大自然。

3教學過程

課前教師準備多媒體課件，學生預(yù)習本節(jié)課本內(nèi)容，并搜索相關(guān)資料。

3．1引入

播放紀實視頻“實拍灰狼欲捕食羊群，遭到牧民策馬驅(qū)逐”片段，學生觀察:在草原上，一只野兔遭灰狼的追逐最終被捕食，狼欲捕食羊群，遭到牧民策馬驅(qū)逐。精彩、直觀的視頻展示引入新課，以激發(fā)學生興趣。創(chuàng)設(shè)問題情境:能否說出草原上一條食物鏈?學生很容易回答:“草兔狼;草羊狼”等。進一步提問:兔(羊)的能量從哪里來?兔(羊)的能量到哪里去了?學生思考后回答……，那么生態(tài)系統(tǒng)的能量是怎樣輸入的呢?又是怎樣傳遞和散失的呢?讓我們一起來共同探究。

3．2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

提出問題:從上述的食物鏈中，大家知道了兔(羊)靠吃草獲得能量，那么草的能量又從哪里來的?按以下步驟展開教學:(1)第一步指導學生閱讀教材第一自然段文字，設(shè)置問題①生態(tài)系統(tǒng)的能量最初來源是什么?②能量進入生產(chǎn)者的途徑是什么?③能量來源的起點是什么?④流動的渠道是什么?設(shè)置問題情境導讀，引導學生思考、分析，可以提高閱讀效率，教師鼓勵學生大膽發(fā)言，激發(fā)競爭意識。(2)第二步嘗試分析“草兔狼”食物鏈中的各個營養(yǎng)級以及所屬的生物組成，學生分析后作匯報(如下)，明確“營養(yǎng)級”概念。(3)第三步呈現(xiàn)課件“生態(tài)系統(tǒng)能量流動的示意圖”并提出問題:能量是怎樣流動的?有何規(guī)律?指導學生閱讀教材第二自然段并分組討論，教師可作為參與討論者，與學生一起討論。師生交流:輸入第一營養(yǎng)級的能量，一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了，一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖。在后一部分能量中，一部分被分解者利用，還有一部分被植食性動物攝取，這樣能量就從第一營養(yǎng)級流人第二營養(yǎng)級，以此類推……教師再問:能量從一種生物傳到另一種生物，是不是百分之百傳遞?為什么?(不是，因為有一部分散失了)能量從哪種生物又流向哪種生物?(由被取食者流向取食者)在食物鏈中，能量流動能不能倒流過來?教師引導學生觀察這條食物鏈中各營養(yǎng)級的排序是否可以變動(不能，單一方向)。能否總結(jié)能量流動特點?學生:逐級遞減，單向傳遞。接下去，可展示“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動”動畫(配解說)，豐富學生的感覺視覺，加深學生對能量流動的理解，有突破教學難點;繼續(xù)展示“能量金字塔”，闡明其含義及特點……通過層層遞進，引導和分析，使學生獲得新知，進一步完善認知結(jié)構(gòu)。

3．3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

過渡:生態(tài)系統(tǒng)能量流動伴隨物質(zhì)的循環(huán)，能量由太陽提供，物質(zhì)由地球提供的，為什么生態(tài)系統(tǒng)中的大量物質(zhì)，億萬年來沒有被耗盡呢?是因為物質(zhì)可以被循環(huán)利用的。教師引導學生寫出光合作用和呼吸作用的公式，說明二氧化碳在此過程中的作用，從回顧舊知入手，通過知識遷移把新舊知識融會貫通。課件呈現(xiàn)“碳循環(huán)示意圖”并指導學生分組討論，思考每一個箭頭代表的生理過程及物質(zhì)名稱，可設(shè)置思考題:①碳在大氣中以什么形式存在的?②碳在生物體內(nèi)以什么形式存在的?③大氣中二氧化碳的主要來源?④地球上無數(shù)的生物每天都要消耗大量氧氣并產(chǎn)生大量的二氧化碳，為什么我們沒有缺氧?⑤嘗試描述碳循環(huán)的過程。通過圖片觀察提高學生的識圖能力，培養(yǎng)學生的觀察、分析能力，在討論和交流中，也鍛煉學生的語言表達和小組合作能力。接著，播放“生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)”動畫，然后師生共同歸納碳循環(huán)的含義:碳(元素)循環(huán)是指生物(群落)與無機(非生物)環(huán)境之間進行的循環(huán);碳循環(huán)的范圍是全球性的，特點是全球性往復(fù)循環(huán)。引導學生繼續(xù)探討:物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，那么地球上的資源是不是用之不竭?亂砍濫伐和大量燃燒化石燃料對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有沒有影響?你有什么建議?談?wù)勛约旱目捶āＭ瑢W們各杼己見。課堂延伸引導學生利用新知識去解決實際問題，學以致用，同時也增強了學生的環(huán)境、資源意識。

篇3

1992年，聯(lián)合國在巴西當時的首都里約熱內(nèi)盧召開了首次環(huán)境與發(fā)展大會，史無前例地將環(huán)境與發(fā)展放到一起，試圖尋找一條協(xié)調(diào)兩者關(guān)系的途徑，并就此通過了許多決定和公約，其中即包括《聯(lián)合國氣候變化公約》。聯(lián)合國希望通過各國政府的努力，遏制因碳排放產(chǎn)生的溫室氣體帶來的全球氣候變化問題；后來，還成立了聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（縮寫為IPCC），召開了多次全球氣候變化會議，制訂了《京都議定書》等多項具有強制性的全球節(jié)能減排相關(guān)規(guī)定。

四成排碳去無蹤

在太陽系中，目前已知碳僅存在于地球上，它是生命存在和發(fā)展的基本元素，是參與地球水熱平衡的基本要素。碳平衡則依據(jù)排放量的多少存在相對性。在全球變化研究中，碳循環(huán)是一個焦點，其中，碳平衡是其核心。在節(jié)能減排中，人們必須首先了解碳的排放量及其去向，才能有針對性地制定各項政策和措施。然而，各國科學家在全球碳平衡研究和估算中發(fā)現(xiàn)，排放的二氧化碳中有近40%去向不明。這就是全球變化與碳循環(huán)領(lǐng)域的“二氧化碳失匯”問題，科學家們形象地稱之為“碳黑洞”。

失匯的碳究竟有多少呢？聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會估算，這一數(shù)值大約有1.9Pg；后續(xù)研究又將其擴大到2Pg以上。其中Pg為度量單位，1Pg相當于1015克，即10億噸。2 Pg即每年碳失匯量有20億噸，這是一個十分巨大的數(shù)值，大約相當于全球碳排放量的40%。由此，各國科學家試圖通過大量研究工作找到“碳黑洞”。最近10～20年，科學家們針對此問題，相繼研究了海洋、森林、草地、農(nóng)田、濕

地和土壤有機碳，除了確認森林為微弱碳匯（碳匯是指吸收并儲存二氧化碳的數(shù)量）外，其他方面進展甚微，人們?nèi)詿o法準確回答“余下的碳排放去了哪里”這個問題。

為此，在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目――“973項目”支持下，中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所牽頭組織了一個年輕的科學家群體，對“碳黑洞”在干旱區(qū)的可能性進行了深入研究。

茫茫大漠覓蹤跡

當各國科學家在全球其他地區(qū)專注于碳失匯中的有機碳失匯時，我國科學家在2002～2007年相繼提出了我國西北干旱區(qū)、干旱性土壤中存在著巨大的無機碳庫問題。他們認為，西北干旱區(qū)無機碳庫是有機碳庫的2～5倍，約占全國土壤無機碳庫的60%以上，每年我國干旱性土壤中碳酸鹽截儲大氣碳的規(guī)模在1.5Tg（1Tg為1012克），即15萬噸，這對全球碳固定及大氣二氧化碳的調(diào)節(jié)很可能具有重大意義。

與此同時，中國科學院一個重點生態(tài)實驗站――新疆生態(tài)與地理研究所阜康荒漠生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站站長、中國科學院“百人計劃”人選李彥研究員在其主持的關(guān)于準噶爾荒漠-綠洲土壤呼吸的對比實驗觀測中發(fā)現(xiàn)：荒漠鹽堿土頻繁出現(xiàn)對二氧化碳的吸收過程；采取滅菌處理剔除有機碳吸收過程后，鹽堿土仍全天吸收二氧化碳。他們初步測得的無機過程強度與有機過程強度在同一量級。干旱區(qū)無機碳匯形成的載體和通道就是農(nóng)田灌溉的洗鹽水和荒漠區(qū)洪水以及地下水，它們將土壤中的二氧化碳帶入地下咸水。干旱區(qū)咸水是比海水堿性更強的水體，可溶解大量二氧化碳，從而形成碳匯，并且這個過程幾乎是單向的，最終形成了陸地上除土壤、植物之外的第三個活動碳庫。這個碳庫可達1000 Pg，即1萬億噸。

這一發(fā)現(xiàn)立即受到國際學術(shù)界的廣泛關(guān)注。全球知名學術(shù)刊物《科學》指出：“中國西部古爾班通古特沙漠二氧化碳通量的測量得出了一個令人吃驚的結(jié)論，荒漠鹽堿土正在默默地以無機方式大量吸收二氧化碳。”

令人吃驚的還不只在此，阜康站的研究同樣關(guān)注了鹽堿土地下有機碳的固定作用，重點關(guān)注了以往被忽視的植物地下根系這個土壤有機碳研究中的關(guān)鍵點。研究人員認為，根系是重要的碳匯，是地下碳庫的重要組成部分。而土壤微生物關(guān)系著土壤碳庫和生態(tài)系統(tǒng)功能，也是陸地碳循環(huán)和營養(yǎng)循環(huán)的重要組成部分。由此，形成了對地下碳庫全面和初步的新認識。

在此基礎(chǔ)上，2008年10月，由中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所牽頭，聯(lián)合德國、比利時等國的科學家和中國科學院植物所、中國農(nóng)業(yè)大學、蘭州大學、石河子大學的科學家，開展多項課題研究，以亞歐內(nèi)陸干旱區(qū)為對象，全面探討了碳循環(huán)過程，在試圖解決全球二氧化碳失匯問題的同時，探討增加土壤碳庫以換取工業(yè)二氧化碳減排的有效途徑。

荒漠鹽堿存玄機

在西方的古代傳說中，

普羅米修斯盜取火種，給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。在現(xiàn)實生活中，人類從自然界的火災(zāi)中感受到了火的力量，逐漸發(fā)明了各種取火的方法，從而改變了蠻荒的生活狀態(tài)。工業(yè)革命中，蒸汽機的發(fā)明進一步改變了人類的生活?；?碳的燃燒從此始終與人類社會的發(fā)展相伴。碳排放、碳循環(huán)，從一個單純的資源利用問題，逐步發(fā)展成為資源與環(huán)境的對立統(tǒng)一問題。隨著碳的利用量的不斷攀升，碳循環(huán)也成為一個不斷變化的動態(tài)平衡。

大氣中不斷增加的二氧化碳，總歸要排放到一些地方，這些去處被科學家們稱為“碳庫”。碳庫以無機（二氧化碳）或有機（碳水化合物）的方式存在，呈現(xiàn)出一種不斷變化的平衡狀態(tài)。這個排放與存放過程，也就是碳循環(huán)的過程。

地球上的碳庫主要是兩大塊：一是占全球表面積3/4的海洋，堿性海水對二氧化碳的無機吸收約為全球的一半；二是陸地，陸地上生長的植物和埋藏的土壤有機（無機）碳為另一吸收和存儲地。

在很長時間內(nèi)，因為干旱區(qū)生命過程微弱，各國科學家忽視了干旱區(qū)土壤的固碳能力，特別是忽視了干旱區(qū)地下碳吸收的無機過程和有機過程的并重，從而影響到人們對全球碳循環(huán)的認知。

在破解“碳黑洞”問題過程中，我國科學家發(fā)現(xiàn)，亞歐內(nèi)陸干旱區(qū)分布著世界最大和最多的內(nèi)陸河流，這些河流無法進入海洋，河水攜帶的大量鹽分不斷堆積在荒漠-綠洲復(fù)合體中，鹽漬化土壤溶液的pH值高達8.5～11，遠遠超過河流入海后海水的堿度（pH值為8.1）。這為鹽堿土不斷吸收二氧化碳增添了巨大的潛力。土壤溶液pH值每增加一個單位，鹽堿土對二氧化碳的溶解度可增加一個量級，即相當于原來的10倍。

這個過程的核心點是堿性土壤溶液對二氧化碳的吸收。土壤或植物呼吸出的二氧化碳被土壤溶液溶解，溶解的二氧化碳在洗鹽過程中被淋洗進入地下咸水。由于干旱區(qū)的農(nóng)田大多深受鹽漬化危害，所以，在當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，洗鹽是必須的一個步驟。洗鹽過程永遠伴隨著二氧化碳被淋洗進入地下咸水的過程。

當然，土壤吸收存儲二氧化碳是一個復(fù)雜、長期的過程，還有很多問題需要深入研究，如二氧化碳進入地下咸水后與周圍土壤、巖石的相互作用等。同時，這一區(qū)域也是全球化石能源最豐富的區(qū)域之一，例如，新疆石油、煤的儲量就占到全國的30%～40%；中亞、西亞的情況也類似。在開發(fā)利用化石能源的同時，考慮這個地區(qū)的碳匯潛力意義重大。

在破解“碳黑洞”問題的同時，科學家們還解決了一個重大的科學問題，即地下碳庫中有機碳的儲量問題。過去，人們對地下有機碳的估算都以1米以內(nèi)為限。而在干旱地區(qū)，由于地面水嚴重缺乏，迫使植物轉(zhuǎn)向地下深處要水，植物由此發(fā)展出更深的根系。在干旱區(qū)，許多木本植物的地下垂直根系深達20米，水平根系可達百米上下，這些根系深度都在1米以下的植物，常形成地下生物量接近或超過地上生物量的情況，最終使得在估算有機碳時，必須進

行相應(yīng)的調(diào)整。例如，據(jù)測算，中亞5國荒漠總面積為294萬平方千米，植被總碳儲量為5.35億噸。其中，地上部分2.7億噸，占50.47%，地下部分2.65億噸，占49.53%，地上、地下碳儲量基本相當。因此，地下有機碳過程（包括土壤與植物）對二氧化碳的吸收強度起到關(guān)鍵作用，不容忽視。根據(jù)課題組的測算，中亞干旱區(qū)總有機碳庫為71.7 Pg（相當于717億噸），這可是一個巨大的碳庫，在全球碳循環(huán)中不可忽視，且近30 年，中亞生態(tài)系統(tǒng)累積固碳為0.36 Pg（相當于3.6億噸）。

此外，課題組還構(gòu)建了鹽堿土二氧化碳吸收模型，進而推算出全球干旱區(qū)二氧化碳年吸收量為1.26 Pg（相當于12.6億噸），這對尋找全球碳迷失具有重要價值。課題組的模擬結(jié)果表明，近30年來，亞歐內(nèi)陸干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)對氣候變化和人類活動響應(yīng)敏感，溫度每升高0.5℃和大氣中二氧化碳濃度每增加2ppm，碳匯強度每年每平方米將增加3.1克；降水每增加10毫米，每年每平方米增匯2克。

節(jié)能減排可助力

探討二氧化碳失匯問題，破解“碳黑洞”，在當前應(yīng)對全球氣候變化、推行節(jié)能減排中具有重要意義。

首先，是科學上的重大意義。它證明了全球碳循環(huán)中的迷失碳，部分存在于全球最大規(guī)模的荒漠-綠洲復(fù)合體中。這個復(fù)合體蘊含了長期未受重視的碳循環(huán)問題。對地下“碳庫”的研究，創(chuàng)造性地開展了荒漠-綠洲復(fù)合體地下有機碳研究，不僅豐富了土壤碳循環(huán)的研究，實現(xiàn)了地下有機碳與鹽堿土碳過程相互作用研究的重要突破，而且對鹽堿土二氧化碳吸收的生物過程具有重要意義。

其次，對我國和歐亞干旱區(qū)的發(fā)展具有極大的現(xiàn)實意義：首先，服務(wù)于我國節(jié)能減排和碳平衡的國際談判。增加土壤碳庫被認為是換取工業(yè)二氧化碳減排的有效途徑之一。目前，關(guān)于將二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)的排放中分離出來，輸送到封存地點，與大氣隔絕的二氧化碳捕集與封存技術(shù)，正處于熱研之中，并取得很大的進展。鑒于干旱地區(qū)既是化石能源極端豐富的地區(qū)，又有鹽堿土這個巨大的地下碳庫，我國可以在國際節(jié)能減排中發(fā)揮巨大的作用。其次，重新認識干旱區(qū)鹽堿土碳吸收與水鹽運移過程，將為有“中國土地后備庫”之稱的我國西北地區(qū)后備土地開發(fā)和生態(tài)建設(shè)提供全新的理論依據(jù)。第三，推動和服務(wù)于中亞區(qū)域合作，拓展上海合作組織的科技合作，共同關(guān)注和協(xié)調(diào)解決全球變化及資源與環(huán)境問題，為歐亞干旱區(qū)的區(qū)域經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展奠定科學基礎(chǔ)。

隨著世界經(jīng)濟的不斷發(fā)展，雖然以可再生能源為主的新能源在能源結(jié)構(gòu)中所占比例不斷加大，但在未來相當長時間內(nèi)，對以碳為核心的化石能源的需求和利用，仍將呈現(xiàn)持續(xù)增加的態(tài)勢，碳的排放量還將不斷上升，因碳排放而出現(xiàn)的全球氣候變化依然處在發(fā)展之中，對全球各國和人類生活隨時會帶來許多災(zāi)難性的影響。

篇4

關(guān)鍵詞：泥炭 碳積累 全新世 氣候變化

中圖分類號：X14 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2015）06-0302-02

一、全球泥炭地碳積累研究

泥炭是過濕的嫌氣性自然環(huán)境中，植物殘體尚未完全分解在原地或經(jīng)搬運，在異地堆積而成，有機質(zhì)含量在30%以上。

全球泥炭地總面積約達400×104km2，碳庫總量為612Gt[1]，占土壤有機碳庫（1500Gt）的1/2到1/3，相當于全球大氣碳庫碳儲量的75%，是全球碳循環(huán)的重要組成部分。北方泥炭（30°N以北）、熱帶泥炭（30°N與30°S之間）和南方泥炭（30°S以南主要是南美巴塔哥尼亞）碳儲量分別為547Gt、50Gt，15Gt[1]。

Yu研究統(tǒng)計了全球泥炭地碳積累研究結(jié)果：北方泥炭在西西伯利亞、加拿大、阿拉斯加、和北歐芬蘭、蘇格蘭等地區(qū)，有33個研究剖面；熱帶泥炭在東南亞、南美、非洲、中美洲的伯利茲、南太平洋庫克群島和澳大利亞等地區(qū)、有26個研究剖面；南方泥炭有20個研究剖面，主要是在巴塔哥尼亞17個研究剖面（表1.1）[2]。研究結(jié)果顯示全新世加權(quán)平均碳積累速率：南方泥炭>北方泥炭>熱帶泥炭（表1.1），當然在同一泥炭區(qū)域內(nèi)由于地質(zhì)地貌、水文因素等也會導致各個泥炭地碳積累速率有很大差異性。

表1.1全球主要泥炭地碳積累情況[2]

表1.2全球主要地區(qū)泥炭碳積累研究[2]

二、北方泥炭地碳積累研究

全球泥炭分布廣泛，其中北方泥炭分布面積最大，儲量最巨大。廣泛發(fā)育的北方泥炭主要分布在西西伯利亞、加拿大東部、歐洲西北部和阿拉斯加。在適宜的地貌類型上，具備較好的基質(zhì)，寒冷氣候、低蒸發(fā)高濕度造就了北方泥炭形成和發(fā)展基礎(chǔ)。盡管高緯度地區(qū)夏季短暫，較低的植被凈初級生產(chǎn)力，但由于水淹厭氧條件，且植被有一定的耐分解能力，最終導致了凋落物量超過分解損失量，泥炭不斷堆積。

由于區(qū)域性氣候差異和冰消歷史進程不同，各泥炭地形成時間不同。在早全新世11-8 ka BP北方泥炭出現(xiàn)形成和擴張峰，大約1/2的北方泥炭形成于8 ka BP以前[3]。阿拉斯加18 ka BP后泥炭形成數(shù)量穩(wěn)定增加，泥炭形成數(shù)量增加最快時期是12-8.6 ka BP，在10.5 ka BP峰值出現(xiàn)。研究顯示阿拉斯加現(xiàn)代泥炭中75%形成早于8.6 ka BP[4]。勞倫冰蓋的降溫作用影響了北方泥炭區(qū)全新世大暖期時間范圍差異。由于勞倫冰蓋影響，加拿大東部大暖期延遲到了5-3 ka BP，導致了此地區(qū)泥炭碳積累速率高峰也在此時才出現(xiàn)。西西伯利亞在新仙女木期之前泥炭發(fā)育很少，之后進入全新世升溫期泥炭快速擴張，且碳積累峰隨即出現(xiàn)。部分阿拉斯加泥炭形成擴張的時間要早于北方泥炭其他地區(qū)，并貢獻了更多的全新世之前的甲烷排放。

北方泥炭最高碳積累速率出現(xiàn)在西西伯利亞（平均38.0 gCm-2a-1），接下來是加拿大西部（平均20.3 gCm-2a-1），最低積累速率出現(xiàn)在北極地區(qū)[3]?；?3個北方泥炭的研究結(jié)果顯示：大部分北方泥炭是早全新世快速積累，早全新世平均碳積累速率為25 gCm-2a-1，全新世時間加權(quán)平均速率為18.6 gCm-2a-1[2]。阿拉斯加地區(qū)在11-9 ka BP全新世暖期，增強 夏季太陽輻射和強烈季節(jié)性，其導致最高碳積累速率發(fā)生。由于冰川融化的延遲和不同地區(qū)全新世暖期時間差異，其它地區(qū)積累峰相繼出現(xiàn)。殘余的勞倫冰蓋降溫影響使北美東部暖夏季時間滯后，以至于碳積累高峰出現(xiàn)在5-3 ka BP，加拿大西部碳積累峰發(fā)生在中全新世暖期，而西伯利亞北部溫暖氣候一直持續(xù)到5 ka BP。總體上，北方泥炭由于凍土層擴張和新冰期作用，碳積累速率在4 ka BP后開始降低。晚全新世出現(xiàn)的較高積累速率是因為新發(fā)育的泥炭地還為重復(fù)分解完成成炭作用[2]。阿拉斯加泥炭早全新世泥炭積累速率是后期的四倍，西西伯利亞也是早全新世暖期快速積累。高夏季溫度和強烈季節(jié)性氣候是高積累速率的關(guān)鍵因素[4]?？傊狈侥嗵刻挤e累速率高峰發(fā)生在溫暖早中全新世，主要是因為北方泥炭區(qū)的寒冷氣候嚴重抑制生產(chǎn)力發(fā)展。

三、熱帶泥炭地碳積累研究

熱帶泥炭發(fā)育于赤道及其兩側(cè)，南北緯30度之間的地帶。以非洲和南美洲大陸的面積最廣，其次是印度和中南半島以及南洋群島[5]。熱帶泥炭區(qū)的特點是常年降水量大，溫度高，十分濕潤，造炭植物生長繁茂，快速有機質(zhì)積累量超過強烈的分解量，故泥炭積累量很大，是世界上泥炭分布廣泛的地帶之一，其碳庫儲量為50 （44-55）Gt[2]。然而，Page S E估算的熱帶泥炭碳庫為82-92Gt，最佳估計值為89Gt，其中東南亞最多（69Gt），之后是南美（10Gt）、非洲（7Gt）、中美洲和加勒比海（3Gt）、亞洲其它地區(qū)和太平洋地區(qū)（

熱帶泥炭能夠形成泥炭主要是因為強降水和負地貌能保持泥炭表面持續(xù)濕潤，進而最大程度抑制有機質(zhì)分解。13 ka BP以前，熱帶泥炭碳積累較慢，直到5 ka BP都是逐漸增加，峰值出現(xiàn)在5-4 ka BP[2]。116個熱帶泥炭統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)，熱帶泥炭形成于20 ka BP[2]，甚至是印度尼西亞的加里曼丹島在26 ka BP就開始有泥炭發(fā)育。在末次冰消期熱帶泥炭形成出現(xiàn)一次峰值，之后在8-4 ka BP又出現(xiàn)更高擴張峰[2]。

熱帶泥炭形成總體要早于北方泥炭地。在降溫末次冰消期，甚至是寒冷末次盛冰期，北方泥炭地形成于寒冷末次盛冰期的剖面還未見報道，而年均溫度較高的熱帶泥炭地區(qū)如果有較好的地貌、水文和底物條件就可以形成泥炭。一方面，一部分現(xiàn)代北方泥炭區(qū)在末次盛冰期被冰雪覆蓋沒有形成泥炭的地理空間；另一方面，末次盛冰期的大幅降溫嚴重抑制造炭植被生長，不利于泥炭形成。

四、南方泥炭地碳積累研究

南方泥炭地面積為4.5×104 km2，碳庫儲量為15Gt（13-18Gt）。68個有定年數(shù)據(jù)的南方泥炭的統(tǒng)計，大部分南方泥炭形成于10.0 ka BP以前，17-14.5 ka BP 和13.5 ka BP左右先后出現(xiàn)兩次泥炭擴張峰[2]。有碳積累速率數(shù)據(jù)的有20個剖面（南美巴塔哥尼亞、新西蘭和南極附近島嶼），17個剖面在南美巴塔哥尼亞，其中13個剖面貫穿了整個全新世。最高碳積累速率出現(xiàn)在16 ka BP左右，但這只是兩個點的平均值。全新世期間碳積累速率不斷增加，從15gCm-2a-1逐漸增加到28-40gCm-2a-1，全新世平均碳積累速率為22.0gCm-2a-1[2]。

五、泥炭碳積累與全球碳循環(huán)的關(guān)系

大氣碳模型研究顯示，在過去的幾十年里北方高緯度地區(qū)是一個變化的碳庫，每年約儲存1-2Gt碳。生態(tài)系統(tǒng)模型研究顯示歐亞大陸碳庫每年0.3-0.6Gt。由于有巨量的CO2和CH4交換，北方泥炭是最主要的泥炭地，是全球碳循環(huán)和氣候變化的重要參與者。濕地每年釋放大約115-237百萬噸CH4，相當于總釋放量（自然和人為排放總量）的23-40%。大約1/3到1/2的濕地CH4排放來自于北方泥炭地。CH4的溫室效應(yīng)在百年時限是CO2的25倍，在五百年時限是CO2的2.5倍。泥炭與大氣碳交換是最重要的碳循環(huán)途徑。泥炭地土壤溫度和基質(zhì)質(zhì)量是影響甲烷釋放的重要因素。早全新世由于北半球甲烷排放，導致全球大氣甲烷濃度快速上升（圖1.2）。海洋和陸地（濕地）是主要排放源。北方泥炭地近十年的研究發(fā)現(xiàn)，由于氣候變化影響，有些泥炭地會在碳庫和碳源之間轉(zhuǎn)換。

冰芯CH4碳同位素變化說明了早全新世CH4大氣濃度上升來自于生物圈，而非海洋。早全新世冰芯記錄兩極CH4梯度變化說明熱帶源起了主導作用，同時北方源也增加了。1516個泥炭定年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，得出大部分北方泥炭形成在16.5 ka BP之后[6]。由于夏季太陽輻射增強泥炭形成擴張高峰出現(xiàn)在12-8 ka BP，泥炭面積擴張最快和最高碳積累速率出現(xiàn)在11-8 ka BP，這導致了B/A暖期和早全新世持續(xù)的大氣CH4濃度高峰和CO2濃度下降 [3]。

泥炭巨大碳庫可能也影響了過去大氣CO2濃度，當早全新世CH4上升時，CO2處于相對低值，相當于大氣減少了100Gt碳。陸地生態(tài)系統(tǒng)模型研究認為生物量和土壤碳扣押了這些碳[7]。

六、研究展望

由于缺乏高精度，廣泛分布的碳積累研究剖面，全球泥炭碳庫儲量還存在較大不確定性。全球如此巨量的碳庫在長達上萬年中是如何積累起來的，在不同歷史階段是怎樣參與全球碳循環(huán)的，其碳積累過程的影響因素有哪些，要解決這些問題還有待加強泥炭剖面研究。泥炭地碳庫具有高度氣候敏感性，弄清楚全球各主要泥炭地碳積累機制，將有助于預(yù)測未來氣候變化背景下的發(fā)育演變和泥炭地現(xiàn)狀保護。

參考文獻

[1]Yu， Z. C. （2011）. Holocene carbon flux histories of the world's peatlands： Global carbon-cycle implications. Holocene 21， 761-774.

[2]Yu， Z. C， Loisel， J， Brosseau， D. P， Beilman， D. W， and Hunt， S. J. （2010）. Global peatland dynamics since the Last Glacial Maximum. Geophysical Research Letters 37.

[3]Yu， Z. C， Beilman， D. W， and Jones， M. C. （2009）. Sensitivity of northern peatland carbon dynamics to Holocene climate change. Carbon Cycling in Northern Peatlands.

[4]Jones， M.C，and Yu，Z.C.（2010）. Rapid deglacial and early Holocene expansion of peatlands in Alaska. Proceedings of the national academy of sciences of the united states of america 107， 7347-7352.

[5]Page，S.E，Rieley，J.O，and Banks，C.J.（2011）.Global and regional importance of the tropical peatland carbon pool. Global Change Biology 17， 798-818.

[6]MacDonald，G.M，Beilman，D.W，Kremenetski，K.V，Sheng，Y.W，Smith，L.C，and Velichko，A.A.（2006）.Rapid early development of circumarctic peatlands and atmospheric CH4 and CO2 variations. Science 314， 285-288.

篇5

電影《后天》將歷史上從未有過的、驚心動魄的曠世災(zāi)難真實地展現(xiàn)在我們眼前，再次喚起了人們對日益嚴重的溫室效應(yīng)及理論上可能引起的新冰河世紀威脅的關(guān)注。

導致全球氣候變暖的真正原因究竟是什么?科學家們似乎尚無定論，但是它對全球經(jīng)濟發(fā)展和人類社會活動的影響無疑是巨大的。目前，科學界普遍認為導致全球變暖的原因主要有人口劇增導致的大氣中二氧化碳的含量不斷地增加，大氣環(huán)境污染，海洋生態(tài)環(huán)境惡化，土地遭侵蝕、沙化等破壞，森林資源銳減，酸雨危害，物種加速滅絕，水污染，有毒廢料污染，地球周期性公轉(zhuǎn)軌跡的變動等等。

在過去很長時間內(nèi)，自然系統(tǒng)和生物地球化學循環(huán)一直使全球碳庫處于動態(tài)平衡中，但近代，特別是自工業(yè)革命以來的人類活動(像森林毀壞，農(nóng)業(yè)活動，化石燃料的燃燒等)導致了碳庫之間的極大改變。從全球尺度來看，1861年工業(yè)革命以后，溫室氣體快速增長，引起了全球氣候變化等一系列嚴峻的全球性生態(tài)環(huán)境問題，嚴重影響到陸地生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能，給人類自身的生存和可持續(xù)發(fā)展帶來巨大的挑戰(zhàn)。目前，全球變暖已經(jīng)成為世界主要的環(huán)境問題之一，而由于人類活動所導致的大氣溫室氣體濃度的增加被認為是全球變暖的主要原因，其中二氧化碳的貢獻率比其它溫室氣體的總和還多。這種由人類活動引起的碳循環(huán)紊亂導致大氣中二氧化碳濃度的日趨升高，不僅引起了世界各國對全球變暖的關(guān)注，更引起我們對二氧化碳從陸地碳庫特別是土壤中，進一步釋放出來，與氣候系統(tǒng)之間可能形成的反饋效應(yīng)的擔憂，因此對土壤呼吸的研究就不僅僅是一個乏味的科學問題了。

但是，為什么土壤呼吸是解決地球系統(tǒng)之謎的一個重要部分?土壤呼吸究竟指的是什么?

何為“土壤呼吸”

土壤呼吸是土壤釋放二氧化碳的過程，嚴格意義上講是指在未被擾動的土壤中產(chǎn)生的二氧化碳的所有代謝作用，包括三個生物學過程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤動物呼吸)和一個含碳礦物質(zhì)的化學氧化作用即非生物學過程。

土壤是巖石圈表面的疏松表層，是所有陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。土壤呼吸近乎是陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤與大氣之間二氧化碳交換的唯一途徑，直接決定著土壤中碳素周轉(zhuǎn)的速度。土壤呼吸的微小變化將對全球碳收支平衡產(chǎn)生明顯的影響，并影響未來大氣中二氧化碳濃度的變化情形。隨著全球變暖趨勢的不斷加強、全球土地利用和土地覆被方式的不斷變化，將有可能在一定程度上減弱陸地生態(tài)系統(tǒng)對含碳物質(zhì)的匯聚能力，同時增加土壤呼吸的強度；相反，如果采用合適的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳管理政策和實施相應(yīng)的技術(shù)卻有可能相應(yīng)增加陸地生態(tài)系統(tǒng)的匯聚碳能力。因此，充分認識不同生態(tài)系統(tǒng)土壤與大氣含碳氣體(二氧化碳、甲烷、一氧化碳)交換過程以及生物環(huán)境學機制已引起學術(shù)界的高度重視。

土壤呼吸的重中之重――森林土壤呼吸

森林土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的重要部分，其動態(tài)變化也將對全球碳平衡產(chǎn)生深遠的影響。全球森林過度采伐和其他土地濫用導致土壤二氧化碳釋放的增加量已占過去兩個世紀因人類活動釋放的二氧化碳總量的一半，是除化石燃燒外的另一重要因素。森林土壤呼吸也是目前已建立的長期監(jiān)測碳循環(huán)的重要研究對象之一，對生態(tài)學、環(huán)境科學及地球表層系統(tǒng)科學意義重大。

1997年，《京都議定書》認可世界主要工業(yè)化國家可以通過增加森林吸收碳的功能來履行溫室氣體減排任務(wù)，而草地、農(nóng)業(yè)等其他植被類型并不在此列，于是發(fā)達國家開始紛紛通過改善現(xiàn)有森林生態(tài)系統(tǒng)的管理和擴大森林面積來增加本國森林匯聚碳的能力。于是，一個新的森林概念“京都森林”應(yīng)運而生。

篇6

    1林業(yè)是發(fā)展低碳經(jīng)濟的有效途徑

    林業(yè)是減排二氧化碳的重要手段。部分研究認為,林業(yè)減排是減排二氧化碳的重要手段。首先,通過抑制毀林、森林退化可以減少碳排放;其次,通過林產(chǎn)品替代其他原材料以及化石能源,可以減少生產(chǎn)其他原材料過程中產(chǎn)生的二氧化碳,可以減少燃燒化石能源過程中釋放的二氧化碳[2]。1.1毀林、森林退化與碳排放近年來,大部分的毀林活動都是由人類直接引發(fā)的,大片的林地轉(zhuǎn)變成非林地,主要活動包括大面積商業(yè)采伐以及擴建居住區(qū)、農(nóng)用地開墾、發(fā)展牧業(yè)、砍伐森林開采礦藏、修建水壩、道路、水庫等[3]。在毀林過程中,部分木材被加工成了木制品,由于部分木制品是長期使用的,因此,可以長期保持碳貯存,但是,原本的森林中貯存了大量的森林生物量,由于毀林,這些森林生物量中的碳迅速的排放到大氣中,另外,森林土壤中含有大量的土壤有機碳,毀林引起的土地利用變化也引起了這部分碳的大量釋放。因此,毀林是二氧化碳排放的重要源頭。毀林已經(jīng)成為能源部門之后的第二大來源,根據(jù)IPCC的估計,從19世紀中期到20世紀初,全世界由于毀林引起的碳排放一直在增加,19世紀中期,碳排放是年均3億t,在20世紀50年代初是年均10億t,本世紀初,則是年均23億t,大概占全球溫室氣體源排放總量的17%。因此,IPCC認為,減少毀林是短期內(nèi)減排二氧化碳的重要手段。

    1.2林木產(chǎn)品、林木生物質(zhì)能源與碳減排①大部分研究認為,應(yīng)將林產(chǎn)品碳儲量納入國家溫室氣體清單報告,主要理由是林產(chǎn)品是一個碳庫,伐后林產(chǎn)品是其中一個重要構(gòu)成部分[4]。通過以下手段,可以減緩林產(chǎn)品中貯存的碳向大氣中排放:大量使用林產(chǎn)品,提高木材利用率,擴大林產(chǎn)品碳儲量,延長木質(zhì)林產(chǎn)品使用壽命等。另外,也可以采用其他有效的手段來減緩碳的排放,降低林產(chǎn)品的碳排放速率,如合理填埋處置廢棄木產(chǎn)品等方式,這樣,甚至可以讓部分廢棄木產(chǎn)品實現(xiàn)長期固碳。在森林生態(tài)系統(tǒng)和大氣之間的碳平衡方面,林產(chǎn)品的異地儲碳發(fā)揮了很大的作用。②賈治邦認為,大量使用工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)生了大量的碳排放,如果用林業(yè)產(chǎn)品代替工業(yè)產(chǎn)品,如減少能源密集型材料的使用,大量使用的耐用木質(zhì)林產(chǎn)品就可以減少碳排放。秦建華等也從碳循環(huán)的角度分析了林產(chǎn)品固碳的重要性,林產(chǎn)品減少了因生產(chǎn)鋼材等原材料所產(chǎn)生的二氧化碳排放,又延長了本身所固定的二氧化碳[5]。③以林產(chǎn)品替代化石能源,也可以減少因化石能源的燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放。例如,木材可以作為燃料,木材加工和森林采伐過程中也會有很多的木質(zhì)剩余物,這些都可以收集起來用以替代化石燃料,從而減少碳的排放;另外,林木生物質(zhì)能源也可以替代化石燃料,減少碳的排放。根據(jù)IPCC的預(yù)計,2000—2050年,全球用生物質(zhì)能源代替的化石能源可達20~73GtC[6]。相震認為,雖然通過分解作用,部分林產(chǎn)品中所含的碳最終重新排放到大氣中,但因為林業(yè)資源可以再生,在再生過程中,可以吸收二氧化碳,而生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品時,由于需要燃燒化石燃料,由此排放大量的二氧化碳,所以,使用林產(chǎn)品最終降低了工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中,石化燃料燃燒產(chǎn)生的凈碳排放[7]。林產(chǎn)品通過以下兩個方面降低碳排放量:一是異地碳儲燃料,二是碳替代。這兩方面可以保持、增加林產(chǎn)品碳貯存并可以長期固定二氧化碳,因此,起到了間接減排二氧化碳的作用。從以上分析可知,林業(yè)是碳源,因此在直接減排上將起到重大作用;林業(yè)可以起到碳貯存與碳替代的作用,可以間接減排二氧化碳。因此,林業(yè)是減排二氧化碳的重要手段。有些研究認為林業(yè)在直接減排二氧化碳方面的作用不大。這是基于較長的時間跨度來考察的,認為林業(yè)并不是二氧化碳減排的最重要手段,工業(yè)減排是發(fā)展低碳經(jīng)濟的長久之計;但是從短時間尺度來考察,又由于CDM項目的實施,林業(yè)是目前中國碳減排的一個重要的不可或缺的手段。

    2森林碳匯在發(fā)展低碳經(jīng)濟中發(fā)揮的作用巨大絕大部分的研究認為,林業(yè)是增加碳匯的主要手段。

    謝高地認為,中國的國民經(jīng)濟體系和人類生活水平都是以大量化石能源消耗和大量二氧化碳排放為基礎(chǔ)。雖然不同地區(qū)、不同行業(yè)單位GDP碳排放量有所差別,但都必須依賴碳排放以求發(fā)展。這種依賴是長期發(fā)展形成的,是不可避免的,我國現(xiàn)有的技術(shù)體系還沒有突破性的進展,在這之前要突破這種高度依賴性非常困難,實行減排政策勢必會影響現(xiàn)有經(jīng)濟體系的正常運行,降低人們的生活水平,也會產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟發(fā)展成本[8]。謝本山也認為,中國還處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)發(fā)展的階段,需要大量的資金和先進的技術(shù)才能使這種以化石能源為主要能源的局面有所改變,而且需要很長的周期,目前的條件下,想要實現(xiàn)總體低碳仍然存在較大的困難。與工業(yè)減排相比,通過林業(yè)固碳,成本低、投資少、綜合收益大,在經(jīng)濟上更具有可行性,在現(xiàn)實上也更具備選擇性[9]。從碳循環(huán)的角度上講,陶波,葛全勝,李克讓,邵雪梅等認為,地球上主要有大氣碳庫、海洋碳庫、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫和巖石圈碳庫四大碳庫,其中,在研究碳循環(huán)時,可以將巖石圈碳庫當做靜止不動的,主要原因是,盡管巖石圈碳庫是最大的碳庫,但碳在其中周轉(zhuǎn)一次需要百萬年以上,周轉(zhuǎn)時間極長。海洋碳庫的周轉(zhuǎn)周期也比較長,平均為千年尺度,是除巖石碳庫以外最大的碳庫,因此二者對于大氣碳庫的影響都比較小。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫主要由植被和土壤兩個分碳庫組成,內(nèi)部組成很復(fù)雜,是受人類活動影響最大的碳庫[10]。從全球不同植被類型的碳蓄積情況來看,森林地區(qū)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳蓄積的主要發(fā)生地。森林生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)過程中起著十分重要的作用,森林生態(tài)系統(tǒng)蓄積了陸地大概80%的碳,森林土地也貯藏了大概40%的碳,由此可見,林業(yè)是增加碳匯的主要手段。聶道平等在《全球碳循環(huán)與森林關(guān)系的研究》中指明,在自然狀態(tài)下,森林通過光合作用吸收二氧化碳,固定于林木生物量中,同時以根生物量和枯落物碎屑形式補充土壤的碳量[11]。在同化二氧化碳的同時,通過林木呼吸和枯落物分解,又將二氧化碳排放到大氣中,同時,由于木質(zhì)部分也會在一定的時間后腐爛或被燒掉,因此,其中固定的碳最終也會以二氧化碳的形式回到大氣中。所以,從很長的時間尺度(約100年)來看,森林對大氣二氧化碳濃度變化的作用,其影響是很小的。但是由于單位森林面積中的碳儲量很大,林下土壤中的碳儲量更大,所以從短時間尺度來看,主要是由人類干擾產(chǎn)生的森林變化就有可能引起大氣二氧化碳濃度大的波動。根據(jù)國家發(fā)改委2007年的估算,從1980—2005年,中國造林活動累計凈吸收二氧化碳30.6億t,森林管理累計凈吸收二氧化碳16.2億t。李育材研究表明,2004年中國森林凈吸收二氧化碳約5億t,相當于當年工業(yè)排放的二氧化碳量的8%。還有方精云等專家認為,在1981—2000年間,中國的陸地植被主要以森林為主體,森林碳匯大約抵消了中國同期工業(yè)二氧化碳排放量的14.6%~16.1%。由此可見,林業(yè)在吸收二氧化碳方面具有舉足輕重的作用。

篇7

【關(guān)鍵詞】廣西；土壤有機碳庫；土壤碳密度；GIS

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是全球碳循環(huán)的重要組成部分，土壤碳庫是陸地最大的碳儲庫。土壤有機碳的積累和分解的速率直接影響著大氣中CO2濃度的變化，作為溫室氣體的CO2，對全球的溫度變化起著關(guān)鍵作用，大氣CO2濃度的上升、全球氣候變暖，使土地利用模式及其變化對土地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響研究成為當前的熱點和難點。全球1m深土壤的有機碳含量約為1500Pg C，是植被碳庫（550±100 Pg C）的3倍，大氣碳庫（805 Pg C）的2倍。土地利用變化主要對0～20cm土層內(nèi)的土壤有機碳產(chǎn)生影響，且對第一層的影響比第二層的大。陸地生態(tài)系統(tǒng)是人類活動最頻繁的地方，任何微小的擾動變化都可能影響到大氣和土壤之間碳循環(huán)的平衡，進而改變?nèi)祟惖纳姝h(huán)境。因此不論是從研究地球各個圈層之間的物質(zhì)循環(huán)還是從認識自然資源以便為人類更好的利用，都具有重要的參考價值和指導意義。

土壤有機碳儲量研究一般是按照植被類型、土壤類型、生命帶或模型法來做統(tǒng)計。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1 自然概括

廣西壯族自治區(qū)地處祖國南疆，位于東經(jīng)104°26'―112°04'，北緯20°54'―26°24'之間，北回歸線橫貫全區(qū)中部。全區(qū)土地總面積23.67萬平方公里，占全國總面積2.47%。廣西地貌總體是山地丘陵性盆地地貌，呈盆地狀，其特征是：丘陵錯綜，占廣西總面積10.3%；喀斯特廣布，占廣西總面積37.8%；山系多呈弧形，層層相套。廣西是全國降水量最豐富的省區(qū)之一，各地年降水量為1080～2760mm，大部分地區(qū)在1300～2000mm之間。其地理分布具有東部多，西部少；丘陵山區(qū)多，河谷平原少；夏季迎風坡多，背風坡少等特點。由于受冬夏季風交替影響，廣西降水量季節(jié)分配不均，干濕季分明。4～9月為雨季，總降水量占全年降水量的70%～85%，強降水天氣過程較頻繁，容易發(fā)生洪澇災(zāi)害；10～3月是干季，總降水量僅占全年降水量的15%～30%，干旱少雨。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究數(shù)據(jù)來源于廣西第二次土壤普查，以土種為基礎(chǔ)分類單元的土壤分類級別，全區(qū)共觀察土壤剖面186973個，其中水稻土平均208畝一個，耕作旱地土壤平均318畝一個，林荒地平均8396畝一個，共分析土壤剖面樣15112個（39369層次），理化樣53339個，速測樣1043381個，共約480萬個分析數(shù)據(jù)。

根據(jù)廣西第二次土壤普查資料，調(diào)查土壤面積為20.08×104km2。其中石灰土所占面積最大：棕色石灰土、棕色石灰泥土占棕色石灰土區(qū)域的面積比分別為13.5%和61.7%，紅色石灰土、紅色石灰泥土占紅色石灰土區(qū)域的面積比分別為66.1%，17.4%。

1.3 研究方法

利用地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS將廣西1：50萬的土壤圖數(shù)字化，建立以土種為單位的空間數(shù)據(jù)庫，然后計算各土屬每個土層的有機碳含量：選取該土屬內(nèi)所有土壤的典型剖面，按照土壤發(fā)生層分別采集土壤有機質(zhì)的含量、土層厚度、容重等數(shù)據(jù)，部分土壤容重采用平均值，計算出每個土屬的土壤有機質(zhì)含量，（有機質(zhì)含量乘以Bemmelen換算系數(shù)得0.58作為計算有機碳含量的常量），建立土壤有機質(zhì)的屬性數(shù)據(jù)庫；利用Arc/Info的空間分析功能計算出廣西各類土壤的有機碳含量，并繪制廣西土壤有機碳密度（土壤有機碳含量與土壤面積的比值）分布圖。

各類土壤的有機碳含量：

Ci=0.58×Si∑（HjOjWj）

式中，i為土壤類型，Ci為第i種土壤類型的有機碳儲量（t），Si為第i種土類的面積，Hj為第i種土壤的j層的土屬平均厚度，Oj為第i種土屬的j層的土壤平均有機質(zhì)含量，Wj為第i種土壤的j層的土屬平均容重。

本文土壤有機碳儲量的計算方法與王紹強等的方法相同，但計算單位和土壤剖面數(shù)量不同。

研究采用如下流程：

數(shù)據(jù)采集：來源于廣西第二次土壤普查以土種為基礎(chǔ)分類單元的土壤人類級別，全區(qū)共觀察土壤剖面186973個其中水稻土平均208畝一個，耕作旱地土壤平均318畝一個，林荒地平均8396畝一個，共分析土壤剖面樣15112個（39369層）。

土壤剖面有機質(zhì)數(shù)據(jù)庫：將廣西第二次土壤普查的個種土種的屬性數(shù)據(jù)錄入ArcGIS數(shù)據(jù)庫。

廣西土壤圖數(shù)字化：將廣西全區(qū)的地形圖進行矢量化。

空間分析：利用ArcGIS自帶的空間分析工具，對數(shù)據(jù)和矢量圖進行分析，得出最后成果圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機碳含量

在ArcGIS技術(shù)的支持下，運行研究方法，結(jié)果表明：0～100cm剖深下廣西有機碳儲量為16.80×108t，土壤平均有機碳密度為8.37kg/m2。

黑泥田、黑色石灰泥土和爛疤锏撓謝碳密度最高，分別為28.45kg/m2、22.26kg/m2和21.03 kg/m2，這些土壤由于形成發(fā)育于山麓坡地以及山間各種微起伏地形的凹地中，有機質(zhì)分解緩慢，腐殖質(zhì)富集，造成土壤有機質(zhì)積累，因此總體上土壤有機密度較高，總面積有293.2km2，占廣西土壤面積的0.15%，土壤有機碳儲量為54.59×105t，占總儲量的0.32%。

雜沙赤紅泥土、海積泥土的有機碳密度較低，分別為6.53kg/m2和2.71 kg/m2，分布面積為14.40km2，占廣西土壤總面積的0.07%，有機碳含量占總儲量的0.027%。

棕色石灰土、沙泥紅壤和沙泥赤紅壤是廣西分布最廣的土壤，其平均土壤有機碳密度分別是3.64 kg/m2、6.28 kg/m2和4.55 kg/m2；分布面積分別為4975.9km2、36433.3km2和36967.6km2，分別占全區(qū)土壤面積的2.48%、18.14%和18.41%，其土壤有機碳儲量分別為26.83%、10.85%和7.98%。棕色石灰土有機質(zhì)含量高，土層較黑色石灰土深厚，也比較連片，有機質(zhì)及速效養(yǎng)分都比較豐富，適合各種植物生長，但巖溶地區(qū)一般地表水小，地下水埋藏深，水分蒸發(fā)大，土壤環(huán)境干旱，僅有稀疏灌叢，植被覆蓋率低，水土流失大。沙泥紅壤一般地處丘陵頂部或中、上部，土體分化層較淺，土層薄，較少開墾利用，多為林、荒地，有機質(zhì)含量較高。沙泥赤紅壤是廣西南部的重要土壤資源，生產(chǎn)潛力大，肥力中等。

水稻土作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要土壤，在全區(qū)各地都有分布，面積20941.9km2，其平均碳密度為11.4kg/m2，高于全區(qū)的平均水平，這主要是由于水稻土長期淹水，且受人為增加肥力的影響，有機質(zhì)積累較豐富，水稻土土壤有機碳儲量2391.9×105t，占全區(qū)有機碳儲量的14.24%。

2.2 廣西土壤有機碳分布特征

土壤有機碳密度空間分布受諸多因子影響，如氣候、地形、巖性、土壤和土地利用/覆被等。地表覆被是土壤有機碳的主要來源。就廣西而言，從北部百色及桂林等地的原始森林出發(fā)，經(jīng)中部盆地、丘陵至沿海，植被覆蓋度總體呈現(xiàn)逐級降低趨勢，這也在宏觀上決定了廣西土壤有機碳密度的分布也具有相似的走勢。

氣候類型多樣，夏長冬短。從氣候區(qū)劃而論，廣西北半部屬中亞熱帶氣候，南半部屬南亞熱帶氣候；從地形狀況來看，桂北、桂西具有山地氣候一般特征，“立體氣候”較為明顯，小氣候生態(tài)環(huán)境多樣化；而桂南又具有溫暖濕潤的海洋氣候特色。所以從氣候條件看，廣西北部較之南部，冬季長夏季短，年平均氣溫低，更有利于有機碳的積累，故北部有機碳密度高于南部。

從全區(qū)土壤有機碳密度總體分布圖上看（廣西土壤有機碳密度分布圖），廣西西北部、東北部的土壤及南部沿海少量土壤有機碳密度高于中部盆地及山區(qū)，土壤有機碳密度為5～7 kg/m2的地區(qū)主要分布在桂東的大部分地區(qū)，總面積53059.3 km2，占自治區(qū)土壤面積的26.42%；土壤有機碳密度為7～9 kg/m2的地區(qū)主要有來賓市、河池市的東南以及百色至崇左市的區(qū)域，總面積25679.4 km2，占全區(qū)土壤面積的12.79%；碳密度為9～11kg/m2的地區(qū)主要分布在百色市西部及北部，河池市東北部，桂林北部及東南部，總面積為23008.4km2，占全區(qū)土壤面積的11.46%為三者合計占全區(qū)土壤面積的50.67%?？梢姡珔^(qū)有機碳密度主要在5～11 kg/m2范圍內(nèi)變化。

廣西土壤有機碳密度分布圖（單位kg/m2）

土壤有機碳密度5 kg/m2的地區(qū)主要分布在桂中、桂西及桂北的廣大地區(qū)，總面積為62468.9km2，占廣西土壤面積的31.10%；而土壤有機碳密度11 kg/m2的主要分布在百色市北部及西北部、河池東南部、桂林東南部及欽州市和防城港市周邊，總面積36979.0 km2，占全區(qū)土壤面積的18.4%。

2.3 廣西土壤有機碳密度的比較

磚紅壤、紅壤、赤紅壤是廣西的主要土壤類型，分布面積廣，占廣西土壤面積的64.10%，其土壤有機碳密度0.85～13.45 kg/m2，變化范圍較大，這是因為廣西地處熱帶亞熱帶地區(qū)，全年降水較多，溫度較高，植物生長茂盛但分布不均衡，長勢不同，導致分解速度有快慢之分，且如果土地利用不合理，很容易造成土壤有機質(zhì)的損失。

3 結(jié)語

廣西土壤有機碳儲量的計算是根據(jù)第2次土壤普查的土壤剖面的深度計算的，但土壤剖面以下，仍然含有部分有機碳，加上土壤空間分布的復(fù)雜性以及人為活動因素的影響，因此實際廣西土壤有機碳含量的數(shù)值應(yīng)該比計算的更大。

廣西0～100cm標準剖深土壤有機碳儲量為16.80×108t，0～20cm剖深土壤有機碳含量為6.72×108t，占土壤有機碳含量的40.0%，廣西地處我國南部邊疆，境內(nèi)以山地為主，山地、丘陵約占陸地面積的68.3%，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，雨水充沛且較集中，大雨、暴雨較多，沖蝕力強，極易造成水土流失，土壤有機質(zhì)的損失。如果不加以阻止，廣西土壤腐殖質(zhì)的損失可以造成生態(tài)危機，因為土壤腐殖質(zhì)是地球表面太陽能的主要累積器，也是保證生物圈生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的土壤生產(chǎn)力。

綜上所述，必須從源頭上治理水土流失，減少亂砍亂伐，升級農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，因地制宜，改革生產(chǎn)關(guān)系，才能根本上解決土壤有機碳不斷流失的局面，改善生態(tài)效益，促進農(nóng)業(yè)及廣西經(jīng)濟又好又快發(fā)展！

參考文獻：

[1]劉紀遠，王紹強，陳鏡明等，1999-2000年中國土壤與碳氮蓄積量與土地利用變化[J].地理學報，2004，59（4）

[2]周緒，劉志輝，菊春燕等.基于RS和GIS分析干旱區(qū)土地利用/覆被變化對陸地植被碳儲量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007（6）

[3]Lal R. 1999. Word soils and greenhouse effect.IGBP Global Change Newsletter，37，4～5

[4]Houghton R A. Balancing the global carbon budget [J].Annual Review of Earth and Planetary Sciences， 2007（1）

[5]Wang S-Q（王紹強），Zhou C-H（周成虎），L K-R（李克讓）.2000.Analysis on spatial distribution of soil organic carbon reservoir in China.Acta Geogr Sin（地理學報），55（5）：53～544（in Chinese）

[6]Zhong J-H（鐘繼洪），Zhang B-G（張秉剛），Tang S-Y（唐淑英），eds.1998.Soil Physics and Management of Agricultural Development in Guangdong.Guangzhou：Guangdong Science and Technology Press.34～629（in Chinese）

[7]鄧萬剛，吳蔚東，陳智明，等.土地利用方式及母質(zhì)對土壤有機碳的影響[J].生態(tài)環(huán)境，2008（3）

[8]Li L-H（李凌浩）.1998.Effects of land-use change on soil carbon storage in grassland ecosystems.Acta Phytoecol Sin（植物生態(tài)學報）.22（4）：300～302（in Chinese）

[9]Wang Q-B（王其兵），Li L-H（李凌浩），Liu X-H（劉先華），et al.1998.Spatial heterogeneity of soil organic carbon and totai nitrogen in an Xilin River basin grassland，Inner Mongolia.Acta Phytoecol Sin（植物生態(tài)學報），22（5）：409～414（in Chinese）

篇8

關(guān)鍵詞 鈉冷快堆；超臨界；布雷頓循環(huán)系統(tǒng)

中圖分類號：TL3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0192-02

鈉冷快堆（SFR）是GIF推薦的第IV代先進核能系統(tǒng)六種堆型中發(fā)展時間最長，技術(shù)最成熟的堆型，也是目前唯一經(jīng)過現(xiàn)實工程驗證的第四代堆型，其增殖和嬗變特點使得快堆技術(shù)發(fā)展一直是國際上核能技術(shù)發(fā)展的重要方向。到目前為止，基于水/汽介質(zhì)的郎肯循環(huán)仍然是鈉冷快堆技術(shù)的唯一合適選擇，由此帶來的鈉水反應(yīng)問題成為鈉冷快堆中最主要的安全問題之一。為了避免鈉水反應(yīng)對堆芯的影響，鈉冷快堆需設(shè)置中間回路及鈉水反應(yīng)事故保護系統(tǒng)，以盡可能提高安全性能，這大大增加了鈉冷快堆的建造成本和運行成本。

1 應(yīng)用于SFR的S-CO2布雷頓循環(huán)基本方案

超臨界介質(zhì)指溫度和壓力處于其臨界點以上的兼具液體和氣體性質(zhì)的流體。CO2的臨界溫度是30.98℃，臨界壓力為7.38 MPa。超臨界CO2的黏度相當于氣體的黏度，具有良好的傳遞性和快速移動能力；密度能夠隨壓力的增大而增大[1]。由于其可以達到較高的密度且比熱容高，這使得減小能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)備如熱交換器、透平機等尺寸成為可能，從而可以降低設(shè)備造價，減少反應(yīng)堆成本。這在增強核能系統(tǒng)的經(jīng)濟性上具有很強的吸引力。

超臨界CO2應(yīng)用于SFR能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，采用不存在工質(zhì)相變的布雷頓循環(huán)。布雷頓循環(huán)是一種定壓加熱理想循環(huán)，目前在燃氣輪機中廣泛采用。

圖1給出了不同工質(zhì)的循環(huán)熱效率，由圖中可以看出，透平機入口溫度在中溫范圍（500℃-650℃）時，S-CO2布雷頓循環(huán)效率能夠超過45%。目前世界上已經(jīng)建造或即將建造的快堆堆芯出口溫度一般在530℃-550℃，因此，超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于鈉冷快堆極具工程應(yīng)用前景。

圖1 不同工質(zhì)的循環(huán)熱效率比較

鈉冷快堆的S-CO2布雷頓循環(huán)系統(tǒng)流程圖如圖2所示，被快堆熱源加熱后的高溫高壓超臨界二氧化碳首先進入氣輪機做功，做功后的乏氣經(jīng)回熱器低溫側(cè)流體冷卻后，再由冷卻器冷卻至所需的壓縮機入口溫度，進入壓縮機形成閉式循環(huán)。為提高循環(huán)效率，設(shè)置高、低溫回熱器和再壓縮壓縮機，以解決由于回熱器高、低溫側(cè)比熱不同導致的換熱器“夾點”問題并降低冷卻器帶走的熱量。

圖2 鈉冷快堆S-CO2布雷頓循環(huán)系統(tǒng)流程圖

與郎肯循環(huán)的SFR相比，SFR以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的布雷頓循環(huán)具有以下優(yōu)點。

1）循環(huán)結(jié)構(gòu)簡單。

2）可以降低壓縮機工作量，從而提高循環(huán)效率。

3）高壓高密度的氣體使減少透平機組尺寸成為可能，提高了反應(yīng)堆的經(jīng)濟性能。

4）由于不存在Na-水反應(yīng)，提供了消除SFR二回路的可能。

2 鈉冷快堆應(yīng)用S-CO2的技術(shù)方案

國際上快堆發(fā)展較快的國家均對采用超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)產(chǎn)生了極大的興趣，提出了多種技術(shù)方案。其中發(fā)展進展較快的是美國ABTR[2]項目和韓國KALIMER-600項目。

ABTR（AdvancedBurnerTestReactor）是美國阿貢國家室正在設(shè)計的熱電功率分別為250MW/95MW的下一座鈉冷快堆[3]，其以超臨界CO2為介質(zhì)的系統(tǒng)流程如圖3所示。和鈉冷快堆鈉系統(tǒng)的傳統(tǒng)方案相比，ABTR仍然保留了中間二回路，所不同的是鈉-水蒸汽發(fā)生器由鈉-CO2熱交換器取代。

圖3 ABTR鈉冷快堆S-CO2循環(huán)流程圖

KALIMER-600是韓國計劃建造的示范快堆電站，其以超臨界CO2為介質(zhì)的系統(tǒng)流程如圖4所示。其方案中去掉了鈉冷快堆傳統(tǒng)的中間回路，超臨界CO2直接同堆芯出來的鈉通過鈉-CO2熱交換器進行換熱，設(shè)備減少，系統(tǒng)尺寸也大幅度縮減[4]。目前韓國正在進行超臨界CO2能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)壓縮機和透平機的初步設(shè)計。

圖4 不帶中間回路的鈉冷快堆S-CO2循環(huán)流程圖

ABTR和KALIMER-600的鈉-CO2熱交換器均為印刷電路板式熱交換器PCHE[5]（printed circuit heatexchanger）。PCHE是一種傳熱性能優(yōu)良的緊湊式換熱器，板上刻有細小的D形槽（圖5），采用光電-化學蝕刻及擴散粘結(jié)技術(shù)，可使PCHE流動的水力直徑控制在1 mm左右。與傳統(tǒng)的管殼式換熱器、板式換熱器等相比，PCHE因單位結(jié)構(gòu)傳熱面積較大，傳熱效率較高，同時具有高壓、高強度，設(shè)計靈活，效率高的優(yōu)點。

圖5 PCHE及其D型槽流道

上述兩種方案的主要區(qū)別在于超臨界二氧化碳循環(huán)的熱源不同。然而，循環(huán)的熱源對循環(huán)本身的設(shè)計影響并不大。設(shè)置中間回路的循環(huán)相對于直接循環(huán)在效率上的損失主要有兩方面決定：中間回路冷卻劑流動耗功和透平機入口溫度降低。根據(jù)初步計算，中間回路以液態(tài)鈉為冷卻劑，則設(shè)置中間回路相對于不設(shè)置中間回路的效率降低為2%，這說明在熱工水力參數(shù)及組件特性優(yōu)化上，兩種方案基本一致。

3 安全性分析

基于水/汽介質(zhì)的郎肯循環(huán)仍然是目前鈉冷快堆技術(shù)工程應(yīng)用的唯一選擇，由此帶來的鈉水反應(yīng)問題是鈉冷快堆最為關(guān)注安全問題之一。與之相比，鈉-CO2化學反應(yīng)具有如下特點。

1）與鈉-水劇烈反應(yīng)不同，CO2與鈉的反應(yīng)非常緩慢。反應(yīng)具有一定的條件：高溫、高壓。

2）CO2與鈉發(fā)生作用的主要產(chǎn)物是氧化鈉、碳酸鈉、碳等固體物質(zhì)[6]，基本不會產(chǎn)生爆炸性氣體（如鈉水反應(yīng)的H2）。

3）PCHE熱交換器通道為mm級維通道，即使出現(xiàn)破口，尺寸較小。固態(tài)反應(yīng)物可以自封（self-Plugging）破口（圖6）。

圖6 不帶中間回路的鈉冷快堆S-CO2循環(huán)流程圖

盡管采用超臨界CO2布雷頓循環(huán)的鈉冷快堆安全隱患-鈉水反應(yīng)問題不再存在，安全性得到了極大提高，但由于鈉-CO2發(fā)生的可能仍然存在，鈉-CO2的反應(yīng)機理、探測手段、安全措施、雜質(zhì)對堆芯流道的影響仍在研究中，從技術(shù)成熟度的角度考慮，推薦我國鈉冷快堆的超臨界CO2循環(huán)系統(tǒng)采用設(shè)置中間回路的方案。

4 結(jié)論和建議

在中溫范圍（550～650℃）內(nèi)，S-CO2布雷頓循環(huán)效率能夠超過45%，應(yīng)用于鈉冷快堆的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)極具工程應(yīng)用前景，并從技術(shù)成熟度的角度，給出了我國鈉冷快堆超臨界CO2循環(huán)系統(tǒng)的推薦方案，建議作為后續(xù)的研發(fā)方向。

參考文獻

[1]黃彥平，王俊峰.超臨界二氧化碳在核反應(yīng)堆系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].核動力工程，2012（33）.

[2]Chang-Gyu Park. Gyeong-Hoi Koo. Design and Structural Evaluation of theABTR IHTS Piping for Representative Duty Events of a LEVEL A Sevice[J].Transactions of the Korean Nuclear Society Autumn Meeting PyeongChang，Korea，October 31-31， 2008.

[3]Y.I.Chang，P.J.Finck，and C.Grandy . Advanced Burner Test Reactor Preconceptual Design Report.ANL-ABR-1.

[4]Alwxabder R. Lidington， 2007.Tools for Supercritical Carbon Dioxide Cycle Analusis and the Cycle’s Applicability to Sodium Fast Reactors.

篇9

關(guān)鍵詞：低碳經(jīng)濟；低碳旅游；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：F019.1 文獻標識碼：A

文章編號：1005-913X（2012）08-0175-02

在低碳經(jīng)濟的大背景下，推行低碳旅游，倡導低碳消費是河南省旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

一、低碳經(jīng)濟、低碳旅游的內(nèi)涵

所謂低碳經(jīng)濟，就是低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的綠色經(jīng)濟，其核心是在市場機制基礎(chǔ)上，通過制度框架和政策措施的制定及創(chuàng)新，形成明確、穩(wěn)定的引導及鼓勵，推動提高能效技術(shù)、節(jié)約能效技術(shù)、可再生能效技術(shù)和溫室氣體減排技術(shù)的開發(fā)和運用，促進整個社會經(jīng)濟朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式轉(zhuǎn)型。低碳經(jīng)濟是全球未來經(jīng)濟發(fā)展的主流方式，摒棄“三高”經(jīng)濟增長模式，倡導“三低”經(jīng)濟運行模式，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

2009年9月，國務(wù)院總理專門主持國務(wù)院常務(wù)會議，部署中國應(yīng)對氣候變化工作。同年11月25日，國務(wù)院討論并原則通過了《關(guān)于加快發(fā)展旅游業(yè)的意見》，會議認為旅游業(yè)兼具經(jīng)濟和社會功能，資源消耗低、帶動系數(shù)大、就業(yè)機會多、綜合效益好，提出把旅游業(yè)培育成國民經(jīng)濟的戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，推進節(jié)能環(huán)保，大力倡導健康旅游、文明旅游、綠色旅游。在《中國旅游業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要》中總體要求指出基本原則之一是堅持節(jié)能環(huán)保，推進低碳旅游方式。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，合理利用資源，強化旅游業(yè)發(fā)展科技支撐，豐富文化內(nèi)涵，實現(xiàn)旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

在全球與中國政府大力提倡低碳理念、發(fā)展低碳經(jīng)濟的新形勢下，作為戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)的旅游業(yè)，推行低碳旅游、倡導低碳消費是河南省旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新形式。

二、低碳經(jīng)濟下河南省旅游業(yè)發(fā)展趨勢及存在問題

近年來，河南省采取多種措施，著力推進節(jié)能減排，加強了對高能耗產(chǎn)業(yè)市場準入管理，停止審批焦化、電石、鐵合金、化學制漿（草漿）、酒精等項目，從嚴控制產(chǎn)能過剩的電站項目和規(guī)模小的化工項目等。通過技術(shù)進步提高能源使用效率、開發(fā)利用天然氣和煤氣、提高環(huán)境綠化率，維護自然的碳匯能力。一些產(chǎn)業(yè)通過技術(shù)改造減排效應(yīng)顯著，有效減少了溫室氣體排放。

作為河南省重點培育的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一——旅游產(chǎn)業(yè)， 在低碳經(jīng)濟的背景下，發(fā)展低碳旅游是推進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的必由之路?！笆晃濉逼陂g，河南省旅游產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)持續(xù)、快速、健康發(fā)展的良好勢頭，各項指標與“十五”末相比實現(xiàn)倍增，增速高于全國平均增速10個百分點。 “十二五”期間預(yù)計河南省人均生產(chǎn)總值年均增速達到10%。旅游消費將進入大眾消費階段，成為居民消費的重要組成部分，休閑、度假成為居民消費新趨勢，國內(nèi)旅游成為旅游市場的主體。這種趨勢將促進河南省旅游產(chǎn)業(yè)爆發(fā)性增長，成為擴內(nèi)需、促消費、保經(jīng)濟增長的主要推動力。

雖然河南省旅游業(yè)在經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中地位進一步提升，綜合帶動作用也更加突出。但是在大力發(fā)展低碳經(jīng)濟的形勢下，河南省旅游業(yè)發(fā)展還存在著幾個問題。

首先，旅游資源的盲目開發(fā)與利用。由于經(jīng)濟利益的驅(qū)使，盲目開發(fā)旅游景區(qū)（點），在旅游景區(qū)（點）的建設(shè)中重開發(fā)，輕保護，使得景區(qū)（點）布局分散，整合不足，同質(zhì)化嚴重，造成許多不可再生的資源損害和浪費。同時旅游景區(qū)（點）的吸引力弱，知名旅游品牌不多，游客以觀光為主，停留時間短，消費水平低，并且客源波動性大，節(jié)假日熱，景區(qū)游客容量超載，從而增加了碳排放量，導致旅游景區(qū)（點）市場競爭力和輻射力較弱，旅游綜合經(jīng)濟效益和環(huán)境效益差。

其次，旅游企業(yè)運營中對環(huán)境造成一定的污染。旅游企業(yè)運營中主要包括餐飲業(yè)、住宿業(yè)、娛樂業(yè)和運輸業(yè)的參與者，在生產(chǎn)運營過程中，一些經(jīng)營者為追求個人利益最大化，使用高碳排放、高能耗、高污染的“三高”產(chǎn)品，不僅浪費了許多資源而且對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響。

最后，旅游參與者低碳環(huán)保意識的不足。

目前人們的生活方式呈現(xiàn)高碳化趨勢，雖然大多數(shù)旅游參與者對低碳旅游持積極態(tài)度，但是多年的生活習慣成為落實低碳措施的阻礙，而且有相當一部分旅游參與者對低碳認識水平不足和存在誤區(qū)，導致不知道該如何實施低碳行為。

三、河南省旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展對策

抓住“十二五”時期發(fā)展機遇，立足滿足人民群眾旅游需求，把旅游產(chǎn)業(yè)放在國民經(jīng)濟更加優(yōu)先的位置來發(fā)展，放在加快新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的大格局中來謀劃，放在產(chǎn)業(yè)升級和提高產(chǎn)業(yè)競爭力的大背景下去考慮，充分發(fā)揮河南省旅游產(chǎn)業(yè)的綜合優(yōu)勢，全面釋放河南省旅游產(chǎn)業(yè)的巨大潛能，倡導旅游參與者從低碳技術(shù)、碳匯潛力和低碳生活方式三方面大力推行低碳旅游。

（一）積極發(fā)展和運用低碳技術(shù)

1.旅游資源開發(fā)

為了在旅游資源開發(fā)中實現(xiàn)“資源—產(chǎn)品—再生資源”的閉環(huán)反饋式循環(huán)過程，在低碳經(jīng)濟的背景下，利用生態(tài)學理論和循環(huán)經(jīng)濟法則，創(chuàng)建低碳循環(huán)型景區(qū)。結(jié)合國際相關(guān)綠色環(huán)保標準和國家出臺的政策要求，制定切實可行的景區(qū)環(huán)保與開發(fā)的地方性法規(guī)，在景區(qū)創(chuàng)建中對資源開發(fā)利用的審批、景區(qū)容量規(guī)模的控制、景區(qū)配套設(shè)施智能化、環(huán)?；?、清潔能源利用以及對游客的宣傳教育等方面進行控制要求。從而降低碳排放量，實現(xiàn)創(chuàng)建低碳循環(huán)型景區(qū)。并且在河南省大力推廣和實施低碳旅游時應(yīng)采用低碳循環(huán)型景區(qū)的示范推廣機制。目前焦作市通過發(fā)展旅游把黑色煤城變?yōu)榫G色山水城市，成為資源枯竭型城市成功轉(zhuǎn)型的全國范例，被全國旅游界譽為“焦作現(xiàn)象”。欒川縣以旅游業(yè)為引領(lǐng)，實現(xiàn)了從國家級貧困縣向“中國旅游強縣”跨越的“欒川模式”。把這些合理利用資源與能源，有效控制資源消耗，減少污染物排放的典型模式，在不同層面進行經(jīng)驗總結(jié)，積極穩(wěn)妥全面規(guī)范化推廣低碳循環(huán)型景區(qū)。

2.旅游內(nèi)容確定

（1）旅行社

在旅游行程中，旅行社企業(yè)為了樹立綠色品牌，可以通過低碳綠色營銷，為游客設(shè)計出可行的低碳旅游產(chǎn)品和線路。特別是在旅游節(jié)能減排的重點之一交通方面，相關(guān)資料顯示，航空飛行交通占總排放量的3%，預(yù)計到2050年會達到7%，其他旅游交通、住宿和相關(guān)活動造成的二氧化碳排放占總排放量的1%-3%。因此，當旅行社在設(shè)計線路和選擇交通方式時，結(jié)合河南省各旅游目的地的地理優(yōu)勢，應(yīng)采用低碳技術(shù)裝備、降低燃料消耗的交通工具，盡可能實現(xiàn)低碳組團。

（2）旅游餐飲住宿

旅游活動中餐飲住宿占用了旅游消費大部分的能源和水資源，為了倡導綠色消費，保護生態(tài)環(huán)境和合理使用資源，餐飲飯店應(yīng)堅持低碳清潔生產(chǎn)和減少一次性用品的使用。在建筑、供熱、空調(diào)、照明、電器使用和水資源利用等方面采用新技術(shù)，提高節(jié)能減排水平。比如利用風源熱泵系統(tǒng)或地熱提供熱水和蒸汽，利用中央空調(diào)系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)，提高綜合節(jié)能效果。建立有利于節(jié)能減排的員工培訓管理、客人宣傳教育以及相應(yīng)的激勵機制和制度。從而使旅游餐飲住宿節(jié)約資源，減少污染物排放，對環(huán)境起到保護作用。

（二）在旅游中發(fā)展碳匯潛力

碳匯是指從空氣中清除二氧化碳的過程、活動和機制。它主要是指森林吸收并儲存二氧化碳能力。有關(guān)資料表明，森林面積雖然只占陸地總面積的1/3，但森林植被區(qū)的碳儲量幾乎占到了陸地碳庫總量的一半。因此在降低大氣中溫室氣體濃度、減緩全球氣候變暖中，具有十分重要的獨特作用。

根據(jù)河南省林業(yè)廳統(tǒng)計數(shù)字顯示，2008年全省有林地面積502.02萬公頃，森林面積336.59萬公頃；森林覆蓋率20.16%（林木覆蓋率26.53%）；與2003年相比，全省森林面積凈增66.29萬公頃，森林覆蓋率提高3.97個百分點。特別是，欒川縣地處洛陽市區(qū)西南，欒川森林資源豐富，森林覆蓋率83.3%，名列河南省第一，有“中原肺葉”之稱。河南旅游各地可根據(jù)自身地理森林特點，增加景區(qū)森林覆蓋率，加大綠化面積，有效的吸收和儲存二氧化碳，保護和美化旅游區(qū)環(huán)境。

（三）倡導低碳旅游生活方式

1.發(fā)揮政府引導宣傳作用和加大政府執(zhí)法監(jiān)管力度

低碳旅游應(yīng)以政府主導為動力，在低碳經(jīng)濟的背景下，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，引導旅游企業(yè)和旅游消費者的積極參與，從而實現(xiàn)河南省的低碳旅游的健康快速發(fā)展。建立和完善全省低碳旅游發(fā)展政策，制定相關(guān)地方性法規(guī)，嚴格執(zhí)行環(huán)境保護法律，切實加強旅游建設(shè)項目的審批和環(huán)境執(zhí)法力度，嚴格禁止批復(fù)耗能高、排污量大的旅游項目。對于旅游企業(yè)實施節(jié)能減排、降低二氧化碳排放，可再生資源循環(huán)使用以及低碳項目開發(fā)的，政府應(yīng)在稅收減免、財政補貼、融資信貸渠道等方面進行扶持。

河南省政府相關(guān)部門也可以充分利用電視、報紙、廣告等多種媒體，以及舉行一些低碳公益活動，加大對低碳旅游生活方式的宣傳和教育力度。通過廣泛宣傳教育，使人們形成低碳思維方式，在日常生活中從小事做起，節(jié)約能源和資源，倡導低碳排放，增強公眾的綠色環(huán)保意識，從而使公眾積極自覺的低碳旅游。

2.積極倡導低碳消費

在旅游活動中，積極提倡公眾低碳消費。在消費過程中，支持循環(huán)消費，倡導節(jié)約消費，使公眾形成良好的消費習慣，促進消費方式的轉(zhuǎn)變。主要從購買旅游產(chǎn)品和娛樂旅游兩層次引導和實現(xiàn)低碳綠色消費。旅游中綠色消費行為是崇尚自然和保護生態(tài)，避免或減少對環(huán)境的破壞的適度節(jié)制性消費。對于低碳旅游產(chǎn)品的包裝是在不影響性能情況下，力求所用材料最少、易于回收和再循環(huán)的的適度包裝。也就是說，倡導公眾不購買過度包裝的旅游產(chǎn)品，用環(huán)保的手提袋代替塑料袋等。而娛樂旅游以不破壞環(huán)境和浪費資源為目的，多采用在旅游目的地可以就地取材，旅游者參與性強的活動或游戲。

四、結(jié)束語

河南作為旅游資源大省之一，不僅具有優(yōu)美的自然生態(tài)環(huán)境，而且具有繁榮的經(jīng)濟和燦爛的文化留下的豐富文化史跡。依托這種資源、區(qū)位交通、文化等特色和優(yōu)勢，在低碳經(jīng)濟的背景下，加強生態(tài)環(huán)境保護、節(jié)約集約利用資源，嚴格控制污染物排放量，實現(xiàn)自然資源和環(huán)境容量高效利用，不斷提高河南省低碳旅游可持續(xù)發(fā)展的能力。

參考文獻：

[1] 蔡 萌，汪宇明.低碳旅游：一種新的旅游發(fā)展方式[J].旅游學刊，2010，25（1）：13-17.

篇10

加利福尼亞州勞倫斯?利弗莫國家實驗室氣象專家肯?卡爾德拉指出：“我們正在改變大洋的化學成份，而且我們不知道將會出現(xiàn)什么情況?！彪S著大氣中二氧化碳總量不斷上升，更多氣體與海水反應(yīng)生成重碳酸鹽和氫離子，因而不斷增強表層海水的酸性。冰河期后海洋酸堿值為 8．3，工業(yè)化時代二氧化碳大量排放前酸堿值又降到 8．2。目前達到 8．1。

為了推測將來會發(fā)生的情況，卡爾德拉與同事米切爾?維克特采用“常規(guī)工業(yè)”方案推導，該方案貫穿本世紀二氧化碳排放上升與人口和經(jīng)濟增長呈正比例發(fā)展模式，然后隨著化石燃料消耗殆盡呈現(xiàn)下降態(tài)勢。常規(guī)工業(yè)方案預(yù)測大氣二氧化碳水平在約2300年前后達到百萬分之 1900的高峰值，是目前含量的5倍。研究人員推算由于海洋將吸收部分這種二氧化碳，到2300年表層海水酸堿值將降到7．4，并且保持這種低水平達數(shù)百年之久。

3億年以來，大氣二氧化碳含量曾經(jīng)幾度上升超過百萬分之2000水平?？柕吕J為由于海床上重碳酸鹽巖石起著天然緩沖劑作用，始終限制海水酸化，所以上述情況從未促使海洋酸堿值低于7．5。然而這一演變過程耗時1萬年左右，足以通過地質(zhì)構(gòu)造活動中和、沉積，但是無法控制人類活動或小行星碰撞地球之類自然災(zāi)害造成更為迅猛的變化。

現(xiàn)在尚不清楚如此劇烈的酸性變化會對海洋生物構(gòu)成多大影響。不過酸化有溶解碳酸鹽的發(fā)展趨勢，因此受危害最為嚴重的海洋生物將是那些具有鈣質(zhì)碳酸鹽外殼或外骨骼的海洋生物，諸如珊瑚和某些海藻。在巨大空間自成一體的溫室生物圈2號內(nèi)，以2倍二氧化碳大氣含量現(xiàn)狀的多次試驗顯示，這類動物體內(nèi)鈣質(zhì)碳酸鹽生成速度下降了40％。

同時，對公海葉綠素水平的衛(wèi)星觀測顯示，光合作用從二氧化碳中產(chǎn)生新生物所體現(xiàn)的主要生產(chǎn)率過去幾十年來顯著下降。戈達德空間飛

行指揮中心的研究小組對兩種儀器收集的信息資料進行比較：這兩種儀器分別是從1979― 1988運作的沿海區(qū)域顏色掃描儀和自1997年至今一直工作的海洋觀測廣域景色傳感器。研究人員發(fā)現(xiàn)自1980年以來海洋生產(chǎn)率已經(jīng)平均下降了6％。雖然存在地區(qū)差異，但是格雷格認為可能由多種因素造成。在北方水域海面溫度已經(jīng)升高，不斷降低水層間混合能力以及減少表層水域的營養(yǎng)供給。這種現(xiàn)象可能已經(jīng)削弱海洋生產(chǎn)率。與此同時，塵埃云系攜帶的過量營養(yǎng)物質(zhì)有可能已經(jīng)促進赤道水域生產(chǎn)率上升。