收藏本站
《中国科学技术大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

温室气体及其稳定同位素排放通量测量技术和方法研究

王薇  
【摘要】:大气中温室气体浓度的增加引起的全球变暖已经成为全世界面临的重要的环境问题。为了控制温室气体的排放,需要更好地理解自然界碳源与碳汇的分布规律,更好地理解生态系统主要温室气体排放的基本过程和变化规律,这就需要温室气体源排放与生态通量的主动测量技术。13C和D等环境稳定同位素在大气圈、水圈和生物圈中广泛存在,可以利用稳定同位素来研究温室气体的形成、转移和消耗等动态过程。因此对于生态通量监测,除了多种温室气体之外,还应该考虑这些稳定同位素的测量。 论文的研究是基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术的多组分温室气体测量新方法,发展温室气体源排放与生态通量监测的分析方法和关键技术。研究工作基于开放光程傅里叶变换红外光谱的温室气体分析系统,研究了多种温室气体(CO2、水汽、CH4和N2O)以及CO2和水汽的稳定同位素的浓度实时反演方法;构建了温室气体排放通量反演模型,研究生态系统温室气体排放通量测量技术和稳定同位素通量的测量方法,并对温室气体及其稳定同位素排放通量测量的系统和方法进行了实验验证。 首先,以气体分子中红外光谱独特的吸收特征为基础,研究温室气体及其大气稳定同位素的测量方法。讨论了温室气体及其稳定同位素浓度反演时光谱波段的选择原则,并确定了反演各成分时选择的红外光谱波段。研究了开放光程FTIR系统测量参数的确定,包括在实验室环境和外场环境下进行的实验和测试,并给出了整个测量系统和方法测量环境大气的准确度和精度。 在此基础上,把开放光程FTIR系统和基于后向拉格朗日随机扩散(bLS)模式的逆扩散技术相结合,构建了温室气体排放通量反演模型。在模型构建的基础上,进行了实验仿真和高纯度样气释放的外场实验,研究了模式应用中的假设引起的排放计算误差,为复杂排放源的研究确定合理的传感器布局,并验证了测量系统和通量反演模型测量温室气体排放的可行性和准确性。 在约半个月的外场实验中,连续测量环境大气中温室气体以及CO2和水汽的稳定同位素,研究环境大气中CO2和水汽的同位素以及同位素比值δ13C和δD随时间的变化规律。采用Keeling图方法在不同的时间尺度上对CO2和水汽的稳定同位素时间序列进行分析,得到了地表蒸散的氘同位素特征。并对C02同位素12CO2和13CO2的地表排放通量进行了初步的计算,在研究生态系统同位素通量方法上做了新的尝试。外场实验的结果,验证了我们的温室气体及其稳定同位素测量技术和方法的可行性,证明了我们的测量系统长期、连续、无人值守测量环境大气和源排放的潜力。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O657.33

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘强,王跃思,王明星,李晶,刘广仁;北京大气中主要温室气体近10年变化趋势[J];大气科学;2005年02期
2 严燕儿;赵斌;郭海强;吴千红;;生态系统碳通量估算中耦合涡度协方差与遥感技术研究进展[J];地球科学进展;2008年08期
3 阚瑞峰;刘文清;张玉钧;刘建国;王敏;陈东;陈玖英;崔益本;王晓梅;夏慧;方曦;王铁栋;;高灵敏激光吸收光谱仪监测北京城区甲烷浓度变化[J];大气与环境光学学报;2007年03期
4 程巳阳;高闽光;徐亮;冯明春;童晶晶;金岭;李胜;魏秀丽;李相贤;刘建国;刘文清;;广州亚运会期间多组分污染气体的抽取式FTIR监测[J];大气与环境光学学报;2011年05期
5 高闽光;刘文清;张天舒;刘建国;陆亦怀;王亚萍;徐亮;朱军;陈军;;机载FTIR被动遥测大气痕量气体[J];光谱学与光谱分析;2006年12期
6 徐亮;刘建国;高闽光;陆亦怀;魏秀丽;张天舒;朱军;陈军;;开放式长光程傅里叶变换红外光谱系统在环境气体分析中的应用[J];光谱学与光谱分析;2007年03期
7 徐亮;刘建国;高闽光;陆亦怀;刘文清;魏秀丽;朱军;张天舒;陈军;;FTIR监测北京地区CO_2和CH_4及其变化分析[J];光谱学与光谱分析;2007年05期
8 何莹;张玉钧;阚瑞峰;夏慧;耿辉;阮俊;王敏;崔小娟;刘文清;;基于激光吸收光谱开放式大气CO_2的在线监测[J];光谱学与光谱分析;2009年01期
9 周斌,刘文清,齐锋,李振璧,崔延军;差分吸收光谱法测量大气污染的测量误差分析[J];光学学报;2002年08期
10 夏慧;刘文清;张玉钧;阚瑞峰;崔益本;王敏;何莹;崔小娟;阮俊;耿辉;;基于激光吸收光谱开放式长光程的空气中甲烷在线监测及分析[J];光学学报;2009年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 伏洋;张国胜;李凤霞;刘宝康;;青藏高原应对气候变化与生态环境安全策略[J];安徽农业科学;2010年05期
2 刘彩红;祁贵明;戴升;;气候变化对青海海东农业区的影响评估与适应对策[J];安徽农业科学;2011年11期
3 梁卫国;赵阳升;;盐岩溶腔二氧化碳地质储存研究[J];地下空间与工程学报;2007年S2期
4 肖霞;左洪超;刘辉志;符淙斌;黄建平;胡隐樵;;春末黄土高原半干旱区地表能量闭合的观测研究[J];冰川冻土;2010年01期
5 岳广阳;赵林;赵拥华;李元寿;;青藏高原草地生态系统碳通量研究进展[J];冰川冻土;2010年01期
6 姚玉刚;张一平;于贵瑞;宋清海;谭正洪;赵俊斌;;热带森林植被冠层CO_2储存项的估算方法研究[J];北京林业大学学报;2011年01期
7 艾永平;王效科;弓晓峰;段晓男;欧阳志云;;北京市城市湖泊上空甲烷浓度水平和季节特征[J];城市环境与城市生态;2009年06期
8 吴炳方;陈永柏;曾源;赵炎;袁超;;三峡水库发电和航运的碳减排效果评价[J];长江流域资源与环境;2011年03期
9 李琪;王云龙;胡正华;薛红喜;李洁;;基于涡度相关法的中国草地生态系统碳通量研究进展[J];草业科学;2010年12期
10 李甫;李凤霞;周秉荣;肖宏斌;颜亮东;;日照时长对青海湖草地能量平衡的影响[J];草业科学;2011年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘世胜;魏庆农;刘建国;钱江;王峰平;詹铠;;DOAS城市空气质量监测子站及其产业化研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 魏合理;陈秀红;戴聪明;杜荣强;;地基大气背景红外光谱辐射特性测量研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 夏滑;董凤忠;张志荣;涂郭结;庞涛;吴边;王煜;徐明明;;基于小波变换的TDLAS信号检测的改进[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 刘伟东;窦军霞;苏晨;王耀庭;;北京郊区顺义二氧化碳通量变化特征研究[A];2008年北京气象学会科技优秀论文集[C];2008年
5 张兴赢;张鹏;廖宏;胡秀清;李元;张立军;戎志国;邱红;;地基傅立叶红外高光谱遥感观测大气成分平台建设及其反演技术研究[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
6 李福芬;曲庆;杨铁;乔晓梅;张孝玉;;微量特种气体的FT-IR定量分析[A];全国气体标准化技术委员会、全国半导体材料和设备标准化技术委员会气体分会、全国标准样品技术委员会气体标样工作组第四届二次联合会议及全国气体标准化技术委员会气体分析分会召开一届二次会议论文集[C];2011年
7 郭维华;李思恩;张鑫;;西北旱区葡萄园CO_2通量的变化规律与控制机理研究[A];现代节水高效农业与生态灌区建设(下)[C];2010年
8 金巍;曲岩;;近15年东亚大气温室气体浓度特征及变化趋势[A];中国气象学会2006年年会“大气成分与气候、环境变化”分会场论文集[C];2006年
9 赵玉成;温玉璞;德力格尔;周晓春;乜虹;蔡永祥;;青海瓦里关大气CO_2本底浓度的变化特征[A];中国气象学会2006年年会“大气成分与气候、环境变化”分会场论文集[C];2006年
10 李俊杰;李春;何洪林;于贵瑞;伏玉玲;苏文;;ChinaFLUX通量观测实时信息系统在CO_2通量观测研究中的服务与应用[A];中国气象学会2006年年会“首届研究生年会”分会场论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张芳;大气CO_2、CH_4和CO浓度资料再分析及源汇研究[D];中国气象科学研究院;2011年
2 曹吉鑫;北京北部山区不同林龄的油松和侧柏人工林碳库研究[D];北京林业大学;2011年
3 周丽艳;中国北方针叶林生态系统碳通量及其影响机制研究[D];北京林业大学;2011年
4 方显瑞;杨树人工林生态系统碳交换及其环境响应[D];北京林业大学;2011年
5 丁访军;森林生态系统定位研究标准体系构建[D];中国林业科学研究院;2011年
6 高楠;调谐二极管激光吸收光谱中的若干关键技术研究[D];天津大学;2012年
7 赵仲辉;亚热带杉木林生态系统与大气间的碳通量研究[D];中南林业科技大学;2011年
8 薛丽坤;中国地区低对流层高层大气化学与长距离输送特征研究[D];山东大学;2011年
9 肖韶荣;大气监测光纤气体传感器的研究[D];南京理工大学;2006年
10 郝楠;对流层大气中亚硝酸的化学行为研究[D];复旦大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨蕊;数字化光纤气体检测系统方案研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 郑宁;低丘山地人工林显热通量空间代表性和尺度效应的研究[D];安徽农业大学;2010年
3 顾明;海—气动量通量及海洋大气边界层湍流特征分析[D];中国海洋大学;2010年
4 张春晓;基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的O_2和CO气体测量[D];浙江大学;2010年
5 姚华;采用可调谐激光吸收光谱技术遥测甲烷气体浓度的研究[D];浙江大学;2011年
6 周圆;温室气体CFCs、HFCs、SF_6和CF_4的分析方法与应用研究[D];昆明理工大学;2010年
7 王苏颖;云杉林生物量空间异质性研究[D];福建师范大学;2010年
8 钟小剑;中亚热带土地利用变化对山地土壤甲烷氧化的影响研究[D];福建师范大学;2010年
9 张利平;会同杉木人工林生态系统与大气间CO_2通量特征的研究[D];中南林业科技大学;2010年
10 王玉婷;南极中山站近地面臭氧和一氧化碳的本底特征研究[D];中国气象科学研究院;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴家兵;关德新;张弥;韩士杰;于贵瑞;孙晓敏;;长白山阔叶红松林碳收支特征[J];北京林业大学学报;2007年01期
2 杜睿,王庚辰,刘广仁,王艳芬,王跃思,吕达仁,陈佐忠;内蒙古羊草草原温室气体交换通量的日变化特征研究[J];草地学报;1998年04期
3 崔霞;冯琦胜;梁天刚;;基于遥感技术的植被净初级生产力研究进展[J];草业科学;2007年10期
4 孙向阳,乔杰,谭笑;温带森林土壤中的CO_2排放通量[J];东北林业大学学报;2001年01期
5 王文杰,石福臣,祖元刚,杨逢建,毛子军,小池孝良;陆地生态系统二氧化碳通量网的建设和发展[J];东北林业大学学报;2002年04期
6 杨晓光,于沪宁;农田生态系统二氧化碳通量与群体水分利用率研究[J];地理科学进展;1998年04期
7 王绍强,周成虎,李克让,朱松丽,黄方红;中国土壤有机碳库及空间分布特征分析[J];地理学报;2000年05期
8 王勤学,渡边正孝,欧阳竹,李彦,李英年,赵新全,王克林;不同类型生态系统水热碳通量的监测与研究[J];地理学报;2004年01期
9 周涛,史培军,孙睿,王绍强;气候变化对净生态系统生产力的影响[J];地理学报;2004年03期
10 上官行健,王明星,沈壬兴,王跃思,R.Wassmann,H.Rennenberg,W.Seiler,谢小立,王卫东,谢克和;我国华中地区稻田甲烷排放特征[J];大气科学;1994年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李玉娥,林而达,谢军飞,杨志伟;我国东部样带土地利用方式对温室气体排放通量的影响[J];中国生态农业学报;2005年02期
2 陈宗良,邵可声,李德波,王步军;控制稻田甲烷排放的农业管理措施研究[J];环境科学研究;1994年01期
3 李明峰,董云社,耿元波,齐玉春;草原土壤的碳氮分布与CO_2排放通量的相关性分析[J];环境科学;2004年02期
4 姚守平;罗鹏;王艳芬;吴宁;;湿地甲烷排放研究进展[J];世界科技研究与发展;2007年02期
5 曹金留,徐华,张宏康,邢光熹,任立涛,杨保林;苏南丘陵区稻田氧化亚氮的排放特点[J];生态学杂志;1999年03期
6 邹建文,焦燕,王跃思,黄耀;稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量测定方法研究[J];南京农业大学学报;2002年04期
7 马秀梅;朱波;杜泽林;郑循华;;冬水田休闲期温室气体排放通量的研究[J];农业环境科学学报;2005年06期
8 李昂;谢品华;刘文清;刘建国;窦科;;被动差分吸收光谱法测量区域内污染气体排放通量的方法研究[J];光谱学与光谱分析;2009年01期
9 王德宣;;若尔盖高原泥炭沼泽二氧化碳、甲烷和氧化亚氮排放通量研究[J];湿地科学;2010年03期
10 董红敏;朱志平;陶秀萍;尚斌;康国虎;朱海生;石谊;;育肥猪舍甲烷排放浓度和排放通量的测试与分析[J];农业工程学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高新星;赵立欣;;规模化猪场甲烷排放通量测量与分析[A];中国农村能源行业协会第四届全国会员代表大会新农村、新能源、新产业论坛生物质开发与利用青年学术研讨会论文集[C];2006年
2 王德宣;;若尔盖高原泥炭沼泽湿地温室气体研究进展[A];地理学与生态文明建设——中国地理学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年
3 燕成玉;卢宪梅;孙丽华;;秦皇岛市气候变化及其对人类活动的影响[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
4 吴丰成;谢品华;李昂;司福祺;窦科;刘宇;徐晋;王界;;基于车载被动差分光学吸收光谱技术的甲醛排放通量遥测研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 韩家懋;王国安;;植物演进与全球环境变化[A];中国科学院地质与地球物理研究所2002学术论文摘要汇编[C];2002年
6 王东启;陈振楼;许世远;孙玮玮;叶明武;;富营养化的水体与温室气体排放[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
7 王德宣;;若尔盖高原泥炭沼泽湿地温室气体研究进展[A];中国青藏高原研究会2006学术年会论文摘要汇编[C];2006年
8 钟笑寒;;温室气体减排跨期优化的一个理论模型[A];系统工程与可持续发展战略——中国系统工程学会第十届年会论文集[C];1998年
9 余跃进;;空调用制冷剂选用的探讨[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集(1)[C];2004年
10 董家贵;王恒;徐茂裕;;浅析山东省低碳农业与新农村建设[A];华东地区农学会、山东农学会2010年学术年会交流材料[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈丹;温室气体酸化海洋威胁海底生物链[N];中国海洋报;2009年
2 本报记者 杜悦英;企业碳管理:初尝螃蟹的味道[N];中国经济时报;2010年
3 杨伶;2008年大气中二氧化碳浓度创新高[N];中国煤炭报;2009年
4 三井化学公司新业务事业部总经理 那和保志;温室气体制化学品不是梦[N];中国化工报;2010年
5 记者 董永春;气象局承担温室气体监测网络建设[N];中国气象报;2010年
6 孙雪芝 蒋建科;把温室气体转化为生物柴油[N];农民日报;2009年
7 孔岩;生态系统温室气体排放量计算将更精确[N];中国气象报;2010年
8 本报记者 姬钢;把中国温室气体“卖”出去[N];中国环境报;2005年
9 薛严;韩国《低碳绿色增长基本法》正式生效[N];科技日报;2010年
10 佟晓群;我啤酒业首个低碳研究协议签订[N];中国食品报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王薇;温室气体及其稳定同位素排放通量测量技术和方法研究[D];中国科学技术大学;2013年
2 孙向阳;北京西山地区森林土壤中CO_2、N_2O和CH_4气体的排放通量及动态研究[D];北京林业大学;1999年
3 王艳芬;人类活动干扰下草原温室气体地-气交换特征及碳平衡研究[D];中国科学院植物研究所;2001年
4 白红英;土壤N_2O排放的影响因子及其定量模型研究[D];西北农林科技大学;2003年
5 郭李萍;农田温室气体排放通量与土壤碳汇研究[D];中国农业科学院;2000年
6 郝庆菊;三江平原沼泽土地利用变化对温室气体排放影响的研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2005年
7 赵建波;保护性耕作对农田土壤生态因子及温室气体排放的影响[D];山东农业大学;2008年
8 林俊善;韩国低碳绿色成长战略研究[D];吉林大学;2013年
9 徐华;土壤性质和冬季水分对水稻生长期CH_4排放的影响及机理[D];中国科学院研究生院(南京土壤研究所);2001年
10 马忠海;中国几种主要能源温室气体排放系数的比较评价研究[D];中国原子能科学研究院;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张中杰;川中丘陵区旱地生态系统温室气体排放通量观测研究[D];西南农业大学;2004年
2 韩洋;南京市河流温室气体排放通量及其影响因素的研究[D];南京信息工程大学;2013年
3 段翠清;保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤温室气体排放通量的影响[D];甘肃农业大学;2013年
4 阮雷雷;湖北咸宁地区几种土地利用类型的温室气体排放及其增温潜势[D];华中农业大学;2007年
5 张国明;农田土壤温室气体排放通量与区域模拟研究[D];山西农业大学;2003年
6 慈雪伦;七星河湿地CO_2、CH_4排放规律及其与土壤环境关系的研究[D];东北林业大学;2012年
7 姚顺;闽江河口咸草湿地甲烷与二氧化碳排放及主要环境因子分析[D];福建师范大学;2010年
8 雷颉;中国燃煤氮排放通量的研究[D];南昌大学;2010年
9 严玉平;西双版纳热带季节雨林、橡胶林土壤CH_4、N_2O通量及树干呼吸研究[D];中国科学院研究生院(西双版纳热带植物园);2006年
10 鄂焱;闽江口互花米草湿地甲烷与二氧化碳通量研究[D];福建师范大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026