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三個典型的CO2監(jiān)測案例

點(diǎn)擊次數(shù):1217 發(fā)布時間:2023-01-04

一、碳循環(huán)、碳達(dá)峰、碳中和介紹

       碳循環(huán),是指碳元素在地球上的生物圈、巖石圈、水圈及大氣圈中交換,并隨地球的運(yùn)動循環(huán)不止的現(xiàn)象。生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從大氣中吸收二氧化碳,在水的參與下經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖并釋放出氧氣,有機(jī)體再利用葡萄糖合成其他有機(jī)化合物。有機(jī)化合物經(jīng)食物鏈傳遞,又成為動物和細(xì)菌等其他生物體的一部分。生物體內(nèi)的碳水化合物一部分作為有機(jī)體代謝的能源經(jīng)呼吸作用被氧化為二氧化碳和水,并釋放出其中儲存的能量。

      能源消耗不斷增長,二氧化碳排放量不斷增加,大氣溫室效應(yīng)及其影響愈發(fā)嚴(yán)重。碳達(dá)峰就是為了控制二氧化碳排放總量不再增加,而提出的一個二氧化碳*高限值控制目標(biāo)。碳中和就是實現(xiàn)吸收固定轉(zhuǎn)化的二氧化碳數(shù)量與產(chǎn)生排放的二氧化碳數(shù)量相同的碳平衡控制目標(biāo)。中國承諾:2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年實現(xiàn)碳中和。

二、CO2的來源和去向概述

       碳循環(huán)過程,大氣中的二氧化碳大約20年可更新一次。自然界中絕大多數(shù)的碳儲存于地殼巖石中,巖石中的碳因自然和人為的各種化學(xué)作用分解后進(jìn)入大氣和海洋,同時死亡生物體以及其他各種含碳物質(zhì)又不停地以沉積物的形式返回地殼中,由此構(gòu)成了碳循環(huán)的一部分。碳的地球生物化學(xué)循環(huán)控制了碳在地表或近地表的沉積物和大氣、生物圈及海洋之間的遷移。

        自然界碳循環(huán)的基本過程如下:大氣中的二氧化碳(CO2)被陸地和海洋中的植物吸收,然后通過生物或地質(zhì)過程以及人類活動,又以二氧化碳的形式返回大氣中。

三、CO2監(jiān)測案例

案例一:水體(淡水)CO2監(jiān)測

項目實施單位:香港大學(xué)

項目實施人:生物科學(xué)學(xué)院

項目實施地點(diǎn):香港南區(qū)的河流

項目監(jiān)測設(shè)備情況:

  • 采用的水下CO2傳感器(最大入水深度可達(dá)3米)

  • 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)放置在湖邊(岸邊)

  • 數(shù)據(jù)自動上傳

  • 儀器的主要傳感器為國際匹配,其他為國內(nèi)配套

水體(淡水)CO2監(jiān)測

項目的監(jiān)測的目的:評估人類壓力對淡水碳循環(huán)的影響-對香港二氧化碳排放和生物多樣性保護(hù)的影響,

項目從兩個方面進(jìn)行研究

a》人類干擾與碳排放:確定人類對河流集水區(qū)的干擾是否通過改變微生物組成而使碳循環(huán)失衡,以及這是否會改變有機(jī)碳的加工速度,從而影響碳排放速度(例如:向大氣中排放二氧化碳)

b》人類干擾與水體生物多樣性的關(guān)系:評估人類破壞的碳循環(huán)對河流生物多樣性的影響,并量化有機(jī)碳循環(huán)以及人類干擾梯度上相關(guān)的淡水微觀和宏觀多樣性

項目的預(yù)期結(jié)果運(yùn)用:

*預(yù)測模型建模:該項目收集的經(jīng)驗數(shù)據(jù)將用于構(gòu)建公共領(lǐng)域的預(yù)測模型,

*解決關(guān)鍵知識:有助于實現(xiàn)香港生物多樣性戰(zhàn)略和行動計劃的目標(biāo),即解決生態(tài)系統(tǒng)功能中關(guān)鍵知識(問題)

*管理重點(diǎn)生態(tài)溪流:緩解人為氣候變化,以及管理具有生態(tài)重要性的自然溪流和河流

水體(淡水)CO2監(jiān)測

案例二:土壤不同剖面CO2含量的監(jiān)測

項目實施單位:榆林毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站

項目實施人:榆林定位觀測研究站

 

項目實施地點(diǎn):榆林

土壤不同剖面CO2含量的監(jiān)測

 

項目監(jiān)測設(shè)備情況:

  • 采用的傳感器有國外的(CO2),有國內(nèi)的傳感器(土壤多參數(shù)等)

  • 數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng),數(shù)據(jù)管理平臺系統(tǒng)為國內(nèi)獨(dú)立開發(fā)的具有知識產(chǎn)權(quán)的云平臺系統(tǒng)

  • 運(yùn)用組態(tài)功能實現(xiàn)了生態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)實時顯示

土壤不同剖面CO2含量的監(jiān)測

項目的監(jiān)測的目的:

  • 土壤不同剖面的CO2含量變化

  • 同時同位置監(jiān)測土壤水分,溫度,鹽分的變化

  • 研究不同剖面溫度水分變化對CO2含量變化的關(guān)聯(lián)影響(備注:溫度的變化對土壤碳的分解有明顯的影響:南方地區(qū)沒有黑土地)

案例三:空氣(農(nóng)田)CO2監(jiān)測

項目實施單位:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所

項目實施人:于老師

項目實施地點(diǎn):河北邢臺

項目監(jiān)測設(shè)備情況:

 

  • 本案例采用Lora技術(shù)將多個分布在一定范圍的CO2監(jiān)測單元,組網(wǎng)集中起來,然后通過一個集中的網(wǎng)關(guān)上傳到數(shù)據(jù)中心,

  • 數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)收集,處理,歸檔

  • 可根據(jù)需要,通過數(shù)據(jù)中心下發(fā)指令,對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制:如啟停,開閉等

空氣(農(nóng)田)CO2監(jiān)測

 

項目的監(jiān)測的目的:

  • 評估農(nóng)田(可不限于農(nóng)田)的網(wǎng)格面上的CO2變化

  • 通過CO2的變化來評估土壤質(zhì)量的變化,

  • 并作出土壤質(zhì)量演變趨勢預(yù)測

 

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