有关土壤氧化亚氮排放的综述 环境科学庞炳坤2015103032 摘要：由温室气体排放所引起的全球变暖已经成为关注的热点，其中CO2和N2O 作为最主要的温室气体在目前的全球气候变化进程中扮演着至关重要的角色。据 估计，大气中90%的N 2O来自地表生物源，土壤是全球最主要的N 2 O排放源。大 气中N 2O浓度虽然比CO 2 低，却有很大的增温潜势。因此, 分析不同生态系统土 壤理化性质及微生物特征差异，找出影响N 2 O排放的主要驱动因子不仅是准确评估全球碳收支的关键, 亦是制定应对全球变化策略的关键。 关键词：土壤；温室气体；N 2 O Abstract:global warming caused by emissions of greenhouse gases has become a focus of hot spots, in which CO2 and N2O as the main greenhouse gas in the process of the current global climate change plays a vital role. It is estimated that 90% ofN2O from surface of biological source in the atmosphere, soil is one of the main global N2O emission source. Although N2O concentration is lower than the CO2 in the atmosphere, has a great potential of warming. Therefore, the analysis of different ecological systemof soil physical and chemical properties and microbial characteristics differences, find out the main driving factors affecting N2O emissions not only is the key to accurately assess the global carbon balance, also is the key of strategy to deal with the global change. Key words: soil; Greenhouse gases; N2O 1.前言 全球气候变化和温室气体是当今极其重要的环境问题，已经引起国内外学术界的广泛关注。温室气体是指地球大气中导致温室效应的气体，主要包括CO2、CH4、N2O和水蒸气等。红外线在向太空散射过程中易被大气层中的温室气体吸收，使很大一部分辐射能又返回到地球表面，从而导致全球温度上升，这种增温效应称为温室效应。 由温室气体排放所引起的全球变暖已经成为关注的热点，其中CO2和N2O作为最主要的温室气体在目前的全球气候变化进程中扮演着至关重要的角色[1]。IPCC（在2007年发布的
人工湿地系统中甲烷和氧化亚氮的同步消减及机制研究 湿地是温室气体甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的重要排放源之一,二者的升温潜势分别是二氧化碳（CO2）的25倍和310倍,对于全球气候变化产生重要影响。微生物在人工湿地CH4和 N2O的产生和消减中起到主要作用。 在基质厌氧区,有机物经多级发酵降解产生CH4,经好氧/厌氧 氧化成CO2或直接释放。N2O是在微生物硝化、反硝化过程中产生的,也可在微生物介导下进一步还原为N2。 目前,CH4氧化耦合反硝化过程关联了三种温室气体之间的产生与消耗,然而其微生物学机制还存在争议。CH4可用作反硝化过程的碳源,N2O是反硝化作用的中间产物,CH4和 N2O的产生与释放必定存在相关关系,但目前缺乏对二者的相关性研究。 本研究从三种温室气体释放的相关关系入手,探讨了人工湿地中 CH4、CO2和N2O的释放规律,进而通过小试试验结合化学热力学分析,发现了 CH4和N2O的同步消减作用;通 过在实验室条件下微生物的长期富集培养,验证了氧化亚氮驱动型甲烷氧化过程,最终明确了氧化亚氮驱动型甲烷氧化作用的影响因素及微生物学机制,该研究可为人工湿地中CH4和N2O的同步减排提供理论依据,对于完善全球碳氮循环具有重要意义。主要研究成果如下:（1）人工湿地中 CH4与N2O的释放通量呈现正相关关系,与CO2的释放存在负相关关系。
壳牌低温脱硝、二恶英及氧化亚氮消除技术系统介绍 2010-01-30 23:30:09| 分类：活性炭技术| 标签：|字号大中小订阅 壳牌低温脱硝、二恶英及氧化亚氮消除技术系统介绍 该技术系统是由英荷壳牌集团的成员之一，CRI（Catalyst Regeneration International）国际公司下属的全资子公司CRI催化剂公司开发的。CRI的总部设在美国休斯顿。1998年营业额5亿美元，主要从事炼油、石油化工和化工催化剂生产、销售和技术服务业务。 CRI催化剂公司（CRI Catalyst Company）主要从事环氧乙烷催化剂、脱NOx催化剂、脱VOx 催化剂的生产与销售，同时还进行技术转让。在比利时根特和美国马丁内兹有两家生产厂。 CRI处理烟气的催化剂系统主要有三种： 壳牌低温氮氧化物去除系统(SDS) CRI为各种静止火源和化工过程所产生的氮氧化物(NOx)提供壳牌低温氮氧化物去除系统(Shell DeNOx System, SDS)。CRI特别研发的脱硝技术具备高效率、低工作温度的有利条件，特别在改建低温 设备的情况下突出低成本的优势。 NOx Reduction CRI Selective Catalytic (SCR) NOx Reduction Technology Since its commercial introduction in the 1970's,Selective Catalytic Reduction (SCR) of nitrogen oxides (NOx) has gained wide acceptance worldwide as the most effective and technologically proven method for high-percentage NOx removal from flue gases. CRI's technology, known as the Shell DeNOx System (SDS), operates on the SCR principal. It uses ammonia (NH 3) as the reductant and a catalyst to promote the reaction of NH 3 with NOx, forming nitrogen and water. An efficient retrofit The CRI SCR catalyst can operate at lower temperatures and with lower pressure drop than conventional SCR catalysts. Consequently, the CRI SCR system can be installed immediately before or in the stack, thereby avoiding any modifications to combustion or heat-recovery equipment or negative effects on other upstream plant operations. This makes the CRI technology very cost-effective for retrofit SCR applications. Typical Application Conditions and Performance of the CRI Low-Temperature SCR Technology: Operating Temperature Typical Application 325-450° F /160-230° C Range 300-700° F/ 150-375° C Pressure Drop Typical Application 2-3 in. H2O/ 5-7.5 mbar Range As low as 1 in. H2O/2.5 mbar
在华北平原小麦与玉米轮作体系下粉砂钙质土 年N2O和NO排放量 摘要 在小麦-玉米轮种的华北平原，减少氮排放一个主要方式是采用漫灌。但这种漫灌的方式很有可能导致硝化作用和反硝化作用。因此，在这种条件下，大量的氧化亚氮和一氧化氮排放作为一种假设可能会发生。为了验证这种假设，我们运用了一种静态箱检测系统，花了一整年的时间实地测量了在石化土上小麦-玉米轮种，所有作物秸秆释放氧化亚氮和一氧化氮的流量。为了阐释现场得到的数据，我们进行了室内试验。供试土样是增加了碳和氮基质且未受损的土。实地检测表明，施肥和灌溉或降雨所导致的年氧化亚氮和一氧化氮排放量比例分布占73%和88%。土壤湿度和矿物含氮量深刻影响了N2O和NO的排放。施肥田块一年所释放的N2O和NO一般比率总和分别为4.0±0.2和3.0±0.2 kg N ha-1 yr-1，未施肥田块，N2O和NO的释放量相比却低得多，分别为0.5±0.02 kg N ha-1 yr-1 and 0.4±0.05 kg N ha-1yr-1。施氮肥导致的N2O和NO直接排放系数分别为0.59 ±0.04%和0.44±0.04%。通过总结我们和他人的研究结果，我们推荐在每kg钙质土中含有5-16g有机碳的灌溉耕地中N2O和NO年直接排放系数（EFds）分别为0.54±0.09％和为0.45±0.04。施肥后硝化过程成为了驱使N2O和NO排放的主导过程。碳的缺乏限制了微生物反硝化作用并由此限制了N2O排放这以认识暗示了竭力 提升钙质土中的碳源物可能会增加N2O的排放。 大气化学是研究大气组成和大气化学过程的大气科学分支学科。它涉及大气各成分的性质和变化，源和汇，化学循环，以及发生在大气中、大气同陆地或海洋之间的化学过程。研究的对象包括大气微量气体、气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。研究的空间范围涉及对流层和平流层，即约50公里高度以下的整个大气层。研究的地区范围包括全球、大区域和局部地区。 1. Introduction 前言 大气中氧化亚氮是一种导致辐射强迫的重要因子，同时它也是大气化学中的一种关键物质；并因此造成全球气候变暖和平流层臭氧减少。由于人类活动影响，大气中N2O的浓度显著地上升，已经从工业化前的约270ppbv增加到目321ppbv。农业耕种土壤作为大气N2O的一个主要来源，全球贡献了约1.7-4.8 T g N yr-1到全球大气层中，大约占据了14 T g N yr-1。 作为大气化学中另外一个重要角色，NO参与了调整对流层氧化剂平衡的活动。它是对流层臭氧形成的一个前期关键因子，作为一种温室气体并导致了全球氮气沉降。农业耕种土壤所施氮肥已成为土壤NO排放主要驱动因子，可能占到全球土壤NO排放总量的18%。在远离高强度化石燃料燃烧的农村地区中，农业NO排放在对流层臭氧化学过程中扮演着一个重要的角色。 在农业生态系统中，N2O和NO是由生物硝化作用和反硝化作用形成的共识占主导地位，但是对N2O和NO产生的其他方式，譬如化学反硝化作用仍然鲜有研
1 气体中甲烷、氧化亚氮和二氧化碳浓度测定——气相色谱法 1范围 本标准规定了气体中甲烷、氧化亚氮和二氧化碳浓度测定相关的术语和定义、测量仪器、测量步骤、浓度计算等技术要求。 本标准适用于指导碳排放监测领域和碳核查领域的检测人员测定各类气体样品中的二氧化碳（CO 2， 浓度<1%）、甲烷（CH 4，浓度<20μmol mol -1）和氧化亚氮（N 2O，浓度<2μmol mol -1 ）的浓度。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后修订版均不适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 专利ZL 201010162476.7一种对大气中N 2O 浓度的测量系统和方法 GB/T 31705-2015气相色谱法本底大气二氧化碳和甲烷浓度在线观测方法 GB/T 31709-2015气相色谱法本底大气二氧化碳和甲烷浓度在线观测数据处理方法3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 二氧化碳浓度concentration of carbon dioxide 气体中二氧化碳气体的摩尔分数或体积分数，单位为μmol mol -1或μL L -1。3.2 甲烷浓度concentration of methane 气体中甲烷气体的摩尔分数或体积分数，单位为μmol mol -1或μL L -1。3.3 氧化亚氮浓度concentration of nitrous oxide （分子式N 2O）气体中氧化亚氮气体的摩尔分数或体积分数，单位为μmol mol -1或μL L -1。3.4 标准气体standard gas 底气为干洁空气、合成空气或高纯氮气，已知浓度的甲烷、氧化亚氮或二氧化碳气，其单一或三种混合气体。3.5 气相色谱法gas chromatography method
通过分解中国硝酸生产装置排放的氧化亚氮获得温室气体的减排权 此前，丸红与中国安徽省的淮化集团有限公司及山东省的青岛恒源化工有限公司达成协议，由丸红按照京都议定书规定的清洁发展机制（CDM），通过对分解该公司的硝酸生产设备排放的氧化亚氮获得温室气体减排权。通过与上述两家公司共同实施氧化亚氮分解项目，预计丸红每年可以获得约100万吨的温室气体减排权。 虽然相关法令对氮氧化物的排放量做出了限制，但是对于氧化亚氮的排放却没有限制。氧化亚氮导致温室效应的指数高达二氧化碳的310倍，通过分解氧化亚氮可以有效地防止全球变暖。虽然在联合国已经有韩国等国通过分解己二酸生产过程中产生的氧化亚氮获取排放指标的注册事例，但是至今还没有对来自硝酸生产设备产生的氧化亚氮进行分解处理的CDM项目，丸红力争在中国首先实施。期待着今后能够实现更多的同类项目。（注） 丸红通过提供必要的资金、技术和设备，编写项目的CDM化而所要求的项目设计书，帮助实施方完成联合国的注册，提供收购项目产生的全量减排权保证等服务，推进项目的实施。 项目实施计划： 2006年9月得到两国政府的批准 2006年12月完成联合国的注册 2007年第四季度产出CER 日本政府于1997年通过了京都议定书，承诺在2008年至2012年的5年（第一承诺期）里将温室气体排放量减少1990年当时排放量的6%，据此推算，到了2010年，日本就应该减少14%以上。但是由于在日本国内，节能环保措施已经实施的很彻底，在此基础上减少温室气体的排放难度很大。因此，通过和发展中国家共同实施清洁发展机制项目，每年获得几千万吨的减排指标就成了日本的一个重要课题。 丸红集团的目标是获得日本总体的年减排目标量1.7亿吨（即相当于上述14%的量）的10%，即实现每年可产生1700万吨的减排指标的CDM项目。为了达到这个目标，丸红除了开展氧化亚氮分解项目，还开展了回收利用煤矿甲烷发电，回收利用垃圾填埋气甲烷发电，利用水泥转窑低温余热发电等项目。丸红将在中国、蒙古等亚洲国家以及俄罗斯等独联体各国积极开发项目。 此前，丸红参与投资的JMD温室气体削减株式会社，与中国浙江巨化股份有限公司合作实施了氟利昂气体分解项目（二氧化碳减排量560万吨/年）。此外，丸红在韩国实施的两个风力发电的CDM项目也已经在联合国注册成功。这次的氧化亚氮分解项目将成为续后实施的CDM项目。 今后，丸红将发挥综合商社的功能，继续积极推进CDM/JI项目的实施，为防止全球变暖作做出贡献。
氧化亚氮也叫一氧化二氮，分子式是N2O，它在空分装置中的存在，带来许多新的问题，如可使管道或热交换器产生堵塞，或者在精馏塔中累积起来并使产品受到污染，还可能引起空分主冷的爆炸等。 2大气中的氧化亚氮 目前，大气中的氧化亚氮含量为310ppb（0.6mg/m3）,比NO和NO2的浓度高出一个数量级。这个数值还在不断的增加，每年约增大0.2%到0.3%，或0.7ppb。在1960年氧化亚氮的浓度是292ppb，1980年增加到302ppb。由于氧化亚氮是相当惰性的，因此它在大气中的寿命可达130～170年。这就引起了一系列的环境问题：氧化亚氮会使平流层升高，使臭氧层毁坏；另一方面，在对流层，它可以使温室效应增强4%～5%。 3 氧化亚氮的来源 三分之一的氧化亚氮是人为生成的，但多数是天然生成的。土壤微生物尤其是在热带土壤中以及在海洋中的氮化和脱氮活动生成了大气中的大部分氧化亚氮。类似的反应也使废水处理装置周围的氧化亚氮浓度升高。硝酸盐肥料被微生物分解后也会使农场周围的氧化亚氮浓度升高。 矿物燃料、生物体以及废弃物的燃烧也会生成氧化亚氮。 在一些工业过程中，例如在生产臭拉和聚酰胺时，氧化亚氮是一种副产品。 还原氮氧化物时，氧化亚氮可能成为二次生成物。 汽车的尾气中也发现了氧化亚氮。 人类形成的一些发酵源也会使大气中的氧化亚氮浓度增加。 4 氧化亚氮的物性数据 氧化亚氮是一种无色无味的气体，密度为1.98kg/m3，沸点184.69K。 在液氧中的溶解度：90.2K、1.013bar(A)工况下为（140～160）×10－6；94K、1.45bar(A)上塔下部工况为280×10－6，溶解度随压力、温度的升高而增加。 临界温度＝309.7K；临界压力＝72.7bar。三相点是182.3K和0.88bar 在压力一定时，氧化亚氮比氮、氧、氪、氙的沸点温度都要高。因此可以看到：在氧氮分离时，氧化亚氮将浓缩在液氧中。 随着液氧沸腾温度的升高，氧化亚氮在液氧中溶解度随之增大。 5 对空分装置的影响 氧化亚氮在空分装置的不同部位都会带来一些问题。它的冻结会使空分装置停机以除去累积的氧化亚氮。最严重是容易发生主冷爆炸。当然还会引起高纯气体的纯度下降。分子筛吸附器、主换热器、精馏塔以及氪氙的生产，是与氧化亚氮问题有关的几个主要部机。 6 分子筛 分子筛，如5A，对氧化亚氮的吸附能力要小于对二氧化碳的吸附能力，因此在二氧化碳穿透以前，氧化亚氮早已穿透。此外，在共吸附的情况下，分子筛对氧化亚氮削除能力的下降要比对二氧化碳吸附能力的下降明显得多。 7 主换热器