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广东省“大气温室气体监测和通量估算方法体系建设“项目启动会

2022年6月24日,由中国科学院广州地球化学研究所牵头承担的广东省“大气温室气体监测和通量估算方法体系建设项目”启动会在广东省生态环境监测中心召开,采用线上和现场结合方式进行。广东省生态环境监测中心副主任刘军主持会议,监测与预报二室主任廖彤、副主任陈多宏出席了会议。广东省各市级生态环境监测站(包括广州站、深圳站、韶关站、湛江站、中山站、珠海站和汕头站)领导通过视频参加了会议。广州地化所研究员张干、李军、工程师宋伟、博士后李静、李平阳等出席此次会议。

刘军介绍了项目的来源、立项和审核过程,强调了该项任务的紧迫性和挑战性,指出该项目的启动实施在提升我省碳监测能力、推动城市碳排放量核算校验、发挥试点城市的示范引领作用等方面具有重要意义。

项目负责人李军对项目的研究目标、任务分工、技术路线、实施方案、进度安排、保障措施以及所需的支持等内容进行了详细阐述。与会人员就如何完善项目实施方案等进行了深入讨论,各市级环境监测站代表均提出了具体的实施建议,并表示将全力配合项目的开展。

“大气温室气体监测和通量估算方法体系建设项目”将针对试点城市开展地面大气主要温室气体浓度监测,探索自上而下的碳排放量反演方法,估算城市温室气体排放水平和趋势,并初步形成城市碳监测技术指南,为广东省碳减排成效评估提供数据支撑。项目由广州地化所牵头,广东旭诚科技有限公司参与,将结合大气观测、树轮回溯、多维碳同位素溯源技术及碳同化反演模式等综合手段,率先开展广东省城市碳监测和排放评估。据悉,我国生态环境部于2021年9月印发《碳监测评估试点工作方案》通知(环办监测函〔2021〕435号),方案中选取了全国16个城市开展温室气体试点监测。广东省除落实国家指定的深圳、湛江试点监测任务外,自主布局了全省范围的温室气体城市试点监测项目,覆盖广州、中山、深圳和珠海等珠江三角洲主要城市,和湛江、汕头、韶关等粤西、粤东和粤北城市。

广州地化所有机地球化学国家重点实验室建设的碳十四专用加速器质谱(GIG-CAMS)实验室,是此次广东试点城市大气二氧化碳碳十四同位素观测分析的核心技术平台,也是生态环境部《碳监测评估试点工作方案》首推的大气碳十四实验室。正如刘军所言:“广东省开展碳监测试点工作,是天时地利人和。尤其是有广州地化所的碳十四实验室”。

李军研究员汇报项目基本情况。

环境碳十四实验室为地方大气温室气体碳同位素监测提供科技支撑

候变化是当今世界前沿科学问题和影响人类生存的最大挑战之一,以二氧化碳为首的温室气体持续大量排放是造成气候变化的主要原因。2020年9月,习近平主席承诺我国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、努力争取2060年前实现碳中和”。大气二氧化碳的溯源是制定温室气体减排政策和定向管控措施的重要依据。人为源(化石源)碳排放是大气二氧化碳的最主要来源,而二氧化碳的放射性碳同位素(14CO2)示踪技术可为厘定碳排放人为源与自然源两大端元贡献提供“终极”判据。2021年9月,生态环境部发布《碳监测评估试点工作方案》,选取16个城市开展温室气体试点监测,并将14CO2列为必测项目。
为响应国家需求,有机地球化学国家重点实验室环境14C实验室建立了大气二氧化碳及其碳同位素采样及分析技术平台,设计制作了符合NOAA和ICOS规范要求的玻璃瓶全空气无损脱水正压采样系统,搭建优化了样品制样线,并建立了大气14CO2分析的质控方法。

图1. 广州地化所环境碳十四实验室设计制作的温室气体采样装置和大气14CO2制样线。

依据生态环境部碳监测评估试点工作部署及深圳市试点工作安排,4月27日,有机地球化学国家重点实验室环境14C实验室协助深圳生态环境监测中心站在龙岗国际低碳城等5个站点开展了温室气体手工采样,正式启动了温室气体碳同位素监测(14CO2)工作。该工作标志着生态环境部温室气体碳同位素监测工作的正式启动,环境14C实验室为地方(如深圳市、杭州市等试点城市)大气温室气体碳同位素监测提供了科技支撑。

图2. 广州地化所环境碳十四实验室成员协助深圳生态环境监测中心站进行城市优选站点温室气体采样。广州地化所李军研究员、成志能博士、李平阳博士和李江涛实验助理参与了此次采样。

相关监测数据将用于区分主要人为源(化石源)与自然源碳排放,支撑深圳市及我国减污降碳协同增效工作开展。相关报道已在深圳市生态环境局官方网站上发布,且由深圳政府在线、深圳新闻网、新浪网、腾讯网和碳排放交易等网站转发。

环境14C实验室网站:www.environ-radiocarbon.cn
信息来源:

WR:沉积物有机质结构和微孔对过硫酸钠氧化降解苯并[a]芘的影响机理

冉勇 研究员

中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室卓陈雅博士和冉勇研究员等人,选择珠江口和南海海域中的五个沉积物,用过硫酸钠作为氧化剂,用14C示踪技术来研究不同沉积物吸附的BaP的解析情况以及受过硫酸钠的氧化情况。同时采用先进的固态13CP/MAS NMR和CO2吸附技术对氧化前后样品有机质的结构和表面特性进行表征,以了解难降解有机质的结构和微孔对BaP的解析以及氧化降解的影响。

结果表明:过硫酸钠会优先降解不稳定有机质(USOC)以及有机质上的芳香碳部分(Farom),而氧化后残留的稳定性有机质(STOC)富含脂肪碳(Faliph)。一级降解动力学模型可以很好的拟合过硫酸钠对BaP的降解过程(R2>0.997)。从河口沉积物到近海沉积物,BaP最大解析值、降解百分比以及降解速率k(h-1)值逐渐降低,且与STOC含量、Faliph含量以及Vo呈显著负相关。本研究的数据表明,过硫酸钠首先降解从USOC解吸出来的BaP, 随着氧化持续进行也会对STOC吸附的BaP进行部分降解,而解吸到水相中的BaP几乎被完全降解。这项研究表明了有机质中的稳定性有机质、脂肪碳结构以及微孔体积对BaP的Na2S2O8氧化降解起到重要作用。研究结果可以为污染沉积物的BaP等有机污染的迁移、转化、归宿等提供科学依据,为污染沉积物的BaP等有机污染物的修复标准和修复技术等提供指导。

图1.(a)不同沉积物中不稳定有机碳含量(USOC),稳定性有机碳含量(STOC)对总有机碳的相对贡献值; (b)在14C-BaP降解实验相同条件下的过硫酸根离子消耗动力学;(c) 实验过程降中每个沉积物降解去除每毫克有机碳、脂肪碳或者芳香碳所需消耗的过硫酸根含量;(d) 在0.5 M的过硫酸盐处理条件下,吸附在不同沉积物(A1、 A4、 E2、E3和E5)上的7-14C-BaP降解矿化成14CO2动力学。

图2.五个沉积物(A1、A4、E3、E4 和 E5)样品氧化前后去矿级分(DM)的13C NMR全碳谱:其中图中细线代表CP/TOSS图谱;图中粗线代表CP/TOSS/DD。

图3.沉积物中14C-BaP最大降解矿化14CO2百分比和速率常数k (h-1)与稳定性有机碳(STOC)、不稳定性有机碳(USOC)、 Faliph-bulk, alkyC-bulk、 Farom-oxidation和aromC-C-oxidation的关系值。其中Faliph-bulk和alkyC-bulk分别代表氧化后沉积物有机质中的脂肪碳和烷基碳含量;Farom-oxidation 和aromC-C-oxidation分别代表氧化去除的芳香碳和非质子芳香碳的含量。

图4.(a)放射性BaP标记的沉积物,在氧化744h后各项的最大氧化值和最大解析值;(b-d)沉积物中最大解析值分别于稳定性有机质(STOC)、脂肪碳(aliphtic)以及烷基碳(alkyC)部分的相对关系。

研究结果发表在进去的Water Research国际期刊上。论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135420301718?via%3Dihub