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Experimental and kinetic study on pyrolysis and combustion characteristics of sugar tar waste liquid(STWL):Effects of water contents and O2concentrations 认领 引用
1
作者 Junwei Luo Long Yang +5 位作者 Zewu Zhang Feixiang Li Xiaojian Zha Qiaoyun Jiang Cong Luo Liqi Zhang 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期59-70,共12页
In this study,the pyrolysis and combustion characteristics of sugar tar waste liquid(STWL)affected by different water contents and oxygen concentrations are studied by using a Thermogravimetric analysis,and the kineti... In this study,the pyrolysis and combustion characteristics of sugar tar waste liquid(STWL)affected by different water contents and oxygen concentrations are studied by using a Thermogravimetric analysis,and the kinetic parameters of the pyrolysis and combustion are obtained by the Coats-Redfern integral method.The results show that both the pyrolysis process and the combustion process of the STWLs are divided into two stages under the different water contents and oxygen concentrations.The low and high temperature ranges for pyrolysis and combustion process are below 420℃ and 420-500℃ and below 400℃ and 400500℃,respectively.As the water contents increase,the pyrolysis initial temperature Ti,p gradually decreases and the comprehensive pyrolysis characteristic index D also decreases for the pyrolysis process.The Ti,p increases from 224℃to 350℃,and the index D decreases from 3.30×10-4to 0.811×10-4% 3·min-2·℃-3.The combustion ignition temperature Ti,c increases and the comprehensive combustion characteristic index S decreases.When the oxygen concentration increases,the ignition temperature and the burnout temperature remain almost constant,with variations of 3.6%and 2.0%,respectively.Besides,the pyrolysis and combustion process of the STWL obeys the stochastic nucleation and subsequent growth model,i.e.,[-ln(1-α)]4.These results are expected to provide some valuable guidance for organic waste liquid incineration treatment. 展开更多
关键词 Organic waste liquid Incineration treatment Combustion characteristics Water and O2 content Kinetic analysis
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Subsurface thermal energy recovery from depleted heavy oil reservoir after in-situ combustion operations and its implication on CO2 storage 认领 引用
2
作者 Min Yang Maojie Chai +5 位作者 Shibao Yuan Lin Xin Maofei Niu Sen Wang Qihong Feng Zhangxin Chen 《International Journal of Coal Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第1期174-191,共18页
In-situ combustion(ISC)has a huge potential in recovering heavy oil resources with a low environmental footprint.At the end of the ISC operation,a huge amount of thermal energy is left in the reservoir.By appropriatel... In-situ combustion(ISC)has a huge potential in recovering heavy oil resources with a low environmental footprint.At the end of the ISC operation,a huge amount of thermal energy is left in the reservoir.By appropriately recovering the thermal energy in the depleted reservoirs after ISC operation,it could extend the economic life of the heavy oil reservoirs.This work investigated the potential of extracting heat using the cold water and CO2as the working fluids to advance the knowledge base regarding the thermal energy recovery and CO2storage in depleted ISC reservoirs.The extracted fluids are fed to the surface binary cycle for power generation or district heating.Simulation of ISC was performed to estimate the temperature,energy,and fluids distributions after 20 years of the oil production.An assessment of the energy remaining in the reservoir is performed.It is estimated that a total of 3×1014 J thermal energy was left underground after ISC operation in the typical five-spot well pattern.Subsequently,an examination of the potentially recoverable energy from the post ISC operation is performed.Cold water and CO2are recirculated into the reservoir for energy recovery.The results indicates that the heavy oil reservoir after ISC operation can be regarded as an artificial geothermal system for subsurface thermal energy extraction.As the water circulation rate increases from 200 m3/day and to 400 m3/day and 600 m3/day,the average reservoir temperature is declined to 95℃,79℃,and 71℃,respectively.Meanwhile,the corresponding thermal energy recovery factors are 48%,63%,and 77%,respectively.Larger water circulation rate can generate high energy output and high energy recovery in the post ISC operation.The thermal energy recovery could prolong the energy production to 15 to 20 years in a depleted reservoir.Except for thermal energy extraction,a total of 6100 tons of CO2can be sequestrated underground by using the CO2as the working fluids in the five spot well pattern.The numerical investigation in this study indicate that huge energy extraction potential and CO2storage can be achieved at the full field scale.Utilization of subsurface thermal energy after the ISC operation is a beneficial choice to offset the operating costs,reduce the CO2emission and extend the economic life of reservoir. 展开更多
关键词 Heavy oil In-situ combustion Thermal energy recovery CO2storage Depleted reservoirs
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Synergistic enhancement of methane combustion over Pd/CeO2 via single-atom Ni doping:Boosting Pd4+and oxygen vacancies 认领 引用
3
作者 Cheng Rao Mengyu Qian +6 位作者 Songyun Tao Huaiyuan Wang Dan He Jun Ye Hai Liu Xiangguang Yang Yibo Zhang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第4期419-431,共13页
Single-atom catalysts possess the ability to effectively modulate the chemical environment of active sites,thereby synergistically enhancing catalytic reaction activity due to their unique electronic properties.In thi... Single-atom catalysts possess the ability to effectively modulate the chemical environment of active sites,thereby synergistically enhancing catalytic reaction activity due to their unique electronic properties.In this study,single-atom Ni-doped CeO2-supported Pd catalysts were designed and synthesized.The introduction of single-atom Ni induced lattice distortion in the CeO2 support,resulting in an increased concentration of oxygen vacancies on the surface.This increase in oxygen vacancies enhances the strong metal-support interactions between Pd and the support.Under the intensified metal-support interaction effect,Pd species tend to transfer more electrons to Ni atoms and adjacent O atoms,leading to a higher proportion of high oxidation states(Pd4+)in PdOx species.The presence of high-valent Pd4+and oxygen vacancies synergically enhances the activation of C-H bonds in methane and the adsorption and dissociation of oxygen,significantly improving the overall catalytic activity of methane combustion.This study provides a critical theoretical foundation and practical guidance for the design and optimization of clean energy catalysts. 展开更多
关键词 Single-atom Ni CeO2 Strong metal-support interaction Pd4+ CH4combustion
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Enhanced SO2resistance of the Pd/Silicate-1 catalyst by rare earth oxide modification in methane combustion 认领 引用
4
作者 Jinxiong Tao Hongxia Lin +8 位作者 Yuxi Liu Jiguang Deng Lin Jing Zhiwei Wang Lu Wei Zhen Wei Zhiquan Hou Zexu Zhang Hongxing Dai 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第3期647-657,共11页
The inherent irreducibility and limited sulfur dioxide tolerance of zeolites constrain oxygen exchange efficiency in palladium/zeolite catalysts,which can adversely affect their performance in methane combustion.Herei... The inherent irreducibility and limited sulfur dioxide tolerance of zeolites constrain oxygen exchange efficiency in palladium/zeolite catalysts,which can adversely affect their performance in methane combustion.Herein,a novel molecular sieve(Silicate-1,denoted as S-1)catalyst functionalized with rare earth oxide sites was developed for catalytic methane combustion.Although both Pd/S-1@CeO2-30(in which CeO2content was 30 wt.%)and Pd/S-1 catalysts demonstrated comparable initial catalytic activities,the Pd/S-1@CeO2-30 sample achieved a methane reaction rate of 114.0μmol/(gPd·s)and the highest TOFPd(0.033s-1),with a 90%methane conversion at 424℃ at a space velocity of 20,000 mL/(g h).The CeO2shell in Pd/S-1@CeO2-30 exhibited the superior longterm stability that was attributed to the redox property of CeO2,which could facilitate the provision of abundant oxygen species.As a result,the Pd/S-1@CeO2-30 catalyst maintained stable performance in 10,000-ppm CH4methane combustion at 400℃ and retained a high CH4conversion efficiency even under exposure to 50 ppm SO2.Similarly,Ce0.6Zr0.4O2or Sm2O3shell also demonstrated comparable SO2resistance.Detailed characterization results revealed that CeO2acted as an exceptional redox center,significantly enhanced SO2adsorption,and effectively inhibited the poisoning of the active PdO sites by SO2,leading to a notable improvement in sulfur dioxide tolerance.These findings highlighted the critical role of the core-shell structure in enhancing catalyst resistance to SO2poisoning during methane combustion.The present work provides valuable insights into the appropriate designing of advanced core-shell catalysts with improved durability and performance in the sulfur dioxide-containing environments. 展开更多
关键词 Methane combustion,core-shell structure Rare earth oxide modification Sulicate-1-supported pd catalyst SO2resistance
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Solvent-Driven Pore Engineering in Coffee-Derived Activated Hydrochar:Implications for Post-Combustion CO2Capture 认领 引用
5
作者 Muhammad Irfan Maulana Kusdhany Maryna Vorokhta +2 位作者 Kazunari Sasaki Masamichi Nishihara Stephen Matthew Lyth 《Carbon Energy》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期187-210,共24页
Engineering the pore structure of biomass-derived activated carbons is critical for optimizing their performance in adsorptionbased applications.This study demonstrates for the first time that washing hydrochars in so... Engineering the pore structure of biomass-derived activated carbons is critical for optimizing their performance in adsorptionbased applications.This study demonstrates for the first time that washing hydrochars in solvents of different polarity before activation is a simple yet powerful strategy to tailor pore size distribution.Hydrochar is produced from spent coffee grounds via hydrothermal carbonization,followed by washing in various solvents and activation in KOH.This results in carbons with a very large surface area(~2700 m2/g),and washing is demonstrated to significantly increase product yield.Furthermore,washing in non-polar or mixed-polarity solvents removes long-chain carboxylic acids and esters from the hydrochar,promoting the development of narrow micropores while suppressing mesopore formation.To illustrate the impact of this structural control of porous carbons,post-combustion CO2capture is investigated as a case study.Narrower pore size distribution enhances CO2uptake,significantly improving capacity from 2.8 mmol/g for unwashed samples to 3.8 mmol/g for acetone-washed samples.Interestingly,moderate pore size(9-12Å)is shown to be optimal for CO2:N2 selectivity,while smaller pores result in lower selectivity due to stronger interactions between N2 and the pore walls.These findings highlight the potential role of solvent washing in directing pore architecture of hydrochars for adsorption-based carbon capture technologies and beyond. 展开更多
关键词 activated carbon poresize distribution porous materials post‐combustion CO2capture pressure swing adsorption
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TiO2-facet-dependent effect on methane combustion over Ir/TiO2catalysts 认领 引用 被引量：1
6
作者 Huimei Duan Xiaofei Li +7 位作者 Chuanhui Wang Congyun Zhang Kaiwen Yu Lei Chen Yunshang Zhang Jiabin Ji Xianfeng Yang Dongjiang Yang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2025年第3期378-387,共10页
Engineering the morphology of the support is effective in tuning the redox properties of active metals for efficient catalytic methane combustion via tailoring the metal-support interaction.Herein,uniform Ir nanoparti... Engineering the morphology of the support is effective in tuning the redox properties of active metals for efficient catalytic methane combustion via tailoring the metal-support interaction.Herein,uniform Ir nanoparticles supported on anatase TiO2with different morphologies predominantly exposing{100},{101},and{001}planes were synthesized and tested for methane combustion.The CH4 catalytic activity shows a remarkable TiO2-facet-dependent effect and follows the order of Ir/TiO2-{100}>Ir/TiO2-{101}>>Ir/TiO2-{001}.Detailed characterizations and DFT calculations reveal that compared with Ir-TiO2-{101}and Ir-TiO2-{001}interfaces,the superior Ir-TiO2-{100}interface facilitates the generation of electron-rich Ir species through more profound charge transfer from TiO2-{100}to Ir atoms.The electron-rich Ir structure,featuring abundant defect oxygen vacancies,significantly enhances the redox properties of active Ir species and reduces the activation energy for breaking the initial C-H bond in CH4,resulting in the superior catalytic activity for methane combustion.These findings deepen fundamental insights into the TiO2-facet-dependent reactivity of different Ir/TiO2nanomaterials in methane oxidation and pave the way for designing efficient Ir-based methane oxidation catalysts. 展开更多
关键词 Ir/TiO2 TiO2-facet-dependent Methane combustion Oxygen vacancies Metal-support interaction
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电子制造企业废水中全氟化合物在A2O工艺污水处理过程中的转归研究 认领 引用 被引量：2
7
作者 葛晓颖 张丽伟 +1 位作者 熊凯 方皓 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2026年第3期651-661,共11页
全氟化合物(PFAS)因其环境持久性和生物累积性而具有显著的环境和健康风险,然而,目前对电子制造企业废水处理过程中PFAS的赋存状态和转化归趋研究并不明确。为研究北方某电子制造企业废水中PFAS在A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic)污水处... 全氟化合物(PFAS)因其环境持久性和生物累积性而具有显著的环境和健康风险,然而,目前对电子制造企业废水处理过程中PFAS的赋存状态和转化归趋研究并不明确。为研究北方某电子制造企业废水中PFAS在A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic)污水处理工艺全过程中的环境行为,在污水处理厂进、出口及各污水处理工序采集废水样品并在厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池及外运污泥处采集污泥样品,通过固相萃取及高效液相色谱-串联质谱(HPLC/MS-MS)方法,分析废水和污泥中PFAS的浓度、组分特征、去除效率、各组分之间及其与其他污染物指标的相关性。结果表明:(1)电子制造企业废水PFAS的主要组分是全氟丁烷羧酸(PFBA),其在污水中的占比为44%~57%。PFBA、全氟戊烷羧酸(PFPeA)、全氟丁烷磺酸(PFBS)、全氟己烷羧酸(PFHxA)、全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛烷羧酸(PFOA)等6种PFAS浓度之和占∑13PFAS浓度的90%以上。(2)各污水处理工序中,短链(C链≤6)PFAS浓度占污水∑13PFAS浓度的84.38%±4.50%,中链(6˂C链≤11)PFAS含量占污泥∑16PFAS含量的62.53%±3.92%。(3)与进水相比,出水∑13PFAS浓度降低35.97%。格栅池、A2O反应池、沉淀池等对PFAS的拦截滤除、活性污泥吸附及沉淀作用是A2O污水处理工艺去除电子制造企业废水PFAS的主要机制。(4)电子制造企业废水中PFAS的主要组分PFBA浓度与废水中氟离子(F-)浓度呈极显著(P˂0.01)正相关,符合电子制造企业废水特征。PFHx A、全氟庚酸(PFHp A)浓度均与PFOA、PFOS、全氟壬酸(PFNA)浓度呈显著(P˂0.05)正相关,可能与这几种PFAS有较相似的用途和来源及共同的前体物降解有关。研究显示,A2O污水处理工艺对电子制造企业废水PFAS具有一定的去除效果,未来还应结合其他深度处理PFAS技术,进一步减少电子制造企业废水PFAS的排放。 展开更多
关键词 电子制造 全氟化合物(PFAS) A2O工艺 污水处理厂 废水 污泥
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江苏省稻麦轮作系统产量和CH4、N2O排放对施氮的响应 认领 引用 被引量：2
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作者 马寅正 乔云发 +2 位作者 唐煜杰 吴钥 苗淑杰 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期27-40,共14页
为探究江苏省稻麦轮作系统CH4以及N2O排放与氮肥用量之间的定量关系以及最佳施肥方案,基于多水平定量施氮试验对稻麦轮作种植模式N2O以及CH4排放和施氮的关系进行精确估算,构建稻麦轮作系统碳足迹(CF)与生态经济净收益(NEEB... 为探究江苏省稻麦轮作系统CH4以及N2O排放与氮肥用量之间的定量关系以及最佳施肥方案,基于多水平定量施氮试验对稻麦轮作种植模式N2O以及CH4排放和施氮的关系进行精确估算,构建稻麦轮作系统碳足迹(CF)与生态经济净收益(NEEB)模型,并提出施肥优化方案。田间试验于2022年11月至2023年10月进行,为稻麦轮作体系。麦季试验设置6个施氮水平处理,分别为N0(0 kg·hm-2)、N180(180 kg·hm-2)、N240(240 kg·hm-2)、N270(270 kg·hm-2)、N300(300 kg·hm-2)和N360(360 kg·hm-2)。稻季试验设置5个施氮水平处理,分别为N0(0 kg·hm-2)、N180(180 kg·hm-2)、N240(240 kg·hm-2)、N300(300 kg·hm-2)和N360(360 kg·hm-2),同一施氮水平试验均在同一小区进行轮作。采用静态箱/气相色谱法连续监测农田中CH4和N2O排放量,并综合稻麦产量和全球增温潜势(GWP)对温室气体排放强度(GHGI)进行分析。结果表明,稻麦轮作系统N2O排放随着施氮水平的提高而显著增加,N2O的排放和施氮水平呈指数关系。甲烷排放随氮肥水平提高呈现先降低再升高的趋势,甲烷排放量和施氮水平的最佳拟合方程为一元三次函数,这表明适宜的施氮水平可以减少CH4排放。在整个稻麦轮作周期内,随着施氮量的增加,N2O对GWP的贡献率逐步提升,CH4的贡献率进一步下降,各氮肥处理稻季CH4排放对GWP的贡献率始终占主导地位。因此,在稻麦轮作系统温室气体减排的研究中应该重点关注稻季CH4排放。综合稻麦产量与全球增温潜势,协同构建碳足迹与生态经济净收益模型,分析表明267~283 kg·hm-2的施氮量为最优施肥方案。 展开更多
关键词 稻麦轮作系统 施氮 CH4排放 N2O排放 碳足迹 生态经济效益
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典型A2/O工艺城镇污水处理厂碳排放核算、影响因素及碳减排路径研究 认领 引用 被引量：2
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作者 郑晓英 胡天星 +7 位作者 邓雄成 陶加庆 龚忆平 姚新宇 范毅 林涛 陈卫 王大伟 《环境工程》 CAS CSCD 2026年第3期177-188,共12页
在全球变暖的背景下,推进污水处理行业减污降碳协同增效势在必行。基于江苏省3座典型A2/O及其改良工艺的城镇污水处理厂(WWTPs)的2023年运行数据,通过排放因子法开展碳排放核算与特征分析,并采用路径分析法,阐明进水特征和运行参数... 在全球变暖的背景下,推进污水处理行业减污降碳协同增效势在必行。基于江苏省3座典型A2/O及其改良工艺的城镇污水处理厂(WWTPs)的2023年运行数据,通过排放因子法开展碳排放核算与特征分析,并采用路径分析法,阐明进水特征和运行参数对污水处理厂碳排放的影响。从间接控制角度分别评估光伏发电和水源热泵等措施对污水处理厂的碳减排潜能。结果表明:3座典型污水处理厂的总碳排放强度在0.578~0.671 kg/m3(以CO2排放当量计,下同),总碳排放量1.889万~2.815万t;间接碳排放在A2/O污水处理厂碳排放中占比较高(71.7%),其中,电能消耗产生的碳排放贡献最高(53.3%);药剂消耗中,由碳源投加引起的碳排放占比最大,可达药剂碳排放总量的36.9%~59.5%;进水浓度较低的污水厂运行过程需要更多的能耗物耗,产生的间接碳排放较高。此外,典型A2/O工艺污水处理厂的进水水质特征和运行参数对各类型碳排放强度均有直接或者间接影响,厂内可积极开展工艺运行参数优化、设备升级改造、智能/慧控制系统应用,以及多种替碳措施等以有效控制碳排放量。以WWTP2为例,利用光伏发电和水源热泵技术,理论上可分别实现22.7%和100.2%的替碳效率,具有较高的碳减排潜能。 展开更多
关键词 污水处理厂 A2/O 碳核算 路径分析 碳减排
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Cu2O晶面在日光下活化过氧乙酸降解水中抗生素的性能及机制 认领 引用 被引量：1
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作者 汪金鹏 李青山 +1 位作者 吴晓勇 汪德进 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期702-713,共12页
日光辅助的过氧乙酸(PAA)活化体系在抗生素废水处理中展现出广阔的应用前景。Cu2O作为常规催化剂,其表面有限的活性位点限制着其在该体系中的催化效率。针对此短板,通过晶面工程对Cu2O的暴露晶面进行调控,分别合成了{100}、{111}... 日光辅助的过氧乙酸(PAA)活化体系在抗生素废水处理中展现出广阔的应用前景。Cu2O作为常规催化剂,其表面有限的活性位点限制着其在该体系中的催化效率。针对此短板,通过晶面工程对Cu2O的暴露晶面进行调控,分别合成了{100}、{111}以及{100}+{111}晶面共暴露的Cu2O,并评估了上述晶面对四环素(TC)的降解性能。在模拟日光下,{100}+{111}晶面Cu2O活化PAA在40 min内降解了93.50%的TC,优于单一的{100}(78.25%)、{111}(84.79%)晶面。活性物种鉴别证明了·OH、1O2以及活性络合物Cu2O-PAA*的产生及其对TC降解的贡献。机理分析表明,(100)与(111)晶面组成的晶面异质结加速了电荷的迁移与分离,促进了Cu2O表面氧化的Cu(Ⅱ)还原为Cu(Ⅰ),从而在日光下实现高效的PAA活化。本研究为Cu2O基催化剂在抗生素废水处理中的应用提供了新思路。 展开更多
关键词 日光 过氧乙酸 活化 抗生素 Cu2O 催化剂 晶面 降解
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氮肥减量与追施方式对小麦产量和氮肥利用效率及麦田N2O排放的影响 认领 引用 被引量：3
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作者 石吕 石晓旭 +11 位作者 韩笑 单海勇 刘旭杰 张晋 严旖旎 李赢 刘海翠 魏亚凤 杨美英 薛亚光 刘建 张祖建 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期202-220,共19页
为探究稻茬小麦深施肥“一基一追”机艺融合技术的增产增效减排机制,2021—2024年在长江下游南通稻茬麦区开展大田试验。试验采用缓释掺混肥料(SRF,N∶P2O5∶K2O=26∶12∶12)和普通尿素(U,46%N),结合自主研发的2BFGK-12(6)260... 为探究稻茬小麦深施肥“一基一追”机艺融合技术的增产增效减排机制,2021—2024年在长江下游南通稻茬麦区开展大田试验。试验采用缓释掺混肥料(SRF,N∶P2O5∶K2O=26∶12∶12)和普通尿素(U,46%N),结合自主研发的2BFGK-12(6)260全秸秆茬地洁区旋耕智能施肥播种机和3ZF-4(200)中耕追肥机,设置7种施肥模式(30 cm+15 cm宽窄行种植):以尿素4次分施(N 240 kg hm-2,基肥∶分蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶1∶2∶2,窄行基施,追肥全田撒施)为对照(CK);减氮15%(N 204 kg hm-2)条件下设置6种处理:M1(100%SRF窄行基施);M2(60%SRF窄行基施+40%U拔节期窄行撒施);M3(60%SRF窄行基施+40%U返青期宽行条施);M4(60%SRF窄行基施+40%SRF返青期窄行撒施);M5(60%SRF窄行基施+40%SRF返青期宽行条施);M4+5(60%SRF窄行基施+20%SRF返青期宽行条施+20%SRF返青期窄行撒施)。研究比较不同施肥模式对小麦产量效益、根系形态生理、氮素利用效率及N2O排放的影响。结果表明,与CK相比,M2~M5处理提高了小麦产量(4.0%~19.0%)和经济效益(13.7%~35.7%),其中M4和M5处理表现最优,分别增产14.1%和19.0%,经济效益提升34.5%和35.7%。这些处理明显改善了根系特性(根干重密度增加9.7%~111.8%,根系活力和氧化力分别提高6.8%~52.0%和4.2%~44.2%),降低N2O累积排放量22.6%~34.5%,提高0~20 cm土层硝态氮含量11.2%~40.0%。在氮素利用方面,M2~M5处理均提高了籽粒氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率,氮肥利用效率指标(包括偏生产力、农学效率和表观利用率)分别显著提升了22.4%~40.0%、29.7%~74.3%和9.41~18.77个百分点。值得注意的是,M4和M5处理表现出最优的综合效益:N2O累积排放量降幅最大(分别达27.0%和34.5%),氮肥表观利用率2季均维持在43.0%以上(均值分别为43.5%和46.8%),同时在生育后期保持较高的根系活性和耕层无机氮含量。相比之下,M1处理虽然实现了最大的N2O减排效果(降幅35.9%),但导致减产10.4%和经济效益下降10.8%,且氮肥利用效率呈现不稳定的年际变化特征。而优化处理M4+5进一步改善了根系形态生理特性,并提高氮肥表观利用率和籽粒氮素积累量。综上,减氮15%条件下(N 204 kg hm-2),缓混肥2次施用处理(M4和M5)能实现产量、经济效益、氮肥利用效率和N2O减排的协同提高,并以追肥深施处理(M5)效应更强。本研究为稻茬小麦缓释肥减氮优化高效应用提供重要理论依据。 展开更多
关键词 条带耕作 氮肥减量 追肥方式 产量 氮肥利用 N2O排放
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不同碳源协同施肥重构氮循环路径调控N2O排放的微生物机制 认领 引用 被引量：1
12
作者 舒琪 张旭东 +3 位作者 刘欣淼 姚增旺 吴海龙 高升华 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第10期5437-5451,共15页
氧化亚氮(N2O)是重要的温室气体和臭氧层消耗物,在高投入农业生态系统中具有高排放风险。茶园作为典型的高投入农业生态系统,由于长期大量施氮及土壤酸性强,N2O排放系数普遍高于一般农田,已成为全球农田N2O排放的“热点”类型... 氧化亚氮(N2O)是重要的温室气体和臭氧层消耗物,在高投入农业生态系统中具有高排放风险。茶园作为典型的高投入农业生态系统,由于长期大量施氮及土壤酸性强,N2O排放系数普遍高于一般农田,已成为全球农田N2O排放的“热点”类型。然而,不同类型碳源协同施肥对N2O排放路径的重构机制仍不明确,限制了茶园减排策略的科学设计。为此,在安徽庐江典型丘陵茶园设置4种施肥处理:不施肥(CK)、单施复合肥(FF)、复合肥与有机饼肥(易降解有机碳)混施(FO)以及复合肥与生物质炭(难降解有机碳)混施(FB),采用随机区组设计进行田间试验,系统评估了碳源类型对N2O排放过程与微生物机制的调控作用。结果表明,FO处理后第30天显著的N2O通量峰值,其变化趋势与土壤微生物量碳(MBC)高度同步,而微生物量氮(MBN)峰值则滞后,在60天出现。这反映出高活性有机碳源输入导致微生物优先利用碳源进行异化代谢,后期转向氮同化。相比之下,FB处理在整个试验期内显著抑制了N2O排放,较FO处理减排幅度达88.79%,且MBC与MBN无明显波动,表明微生物代谢响应较弱。功能基因与网络结构分析显示,FO处理主要通过激活narG(硝酸盐还原酶α亚基,nitrate reductase alpha subunit)、norB(一氧化氮还原酶,nitric oxide reductase)等反硝化中间阶段基因,加速硝态氮、亚硝态氮还原形成N2O,而FB处理则上调hao(羟胺氧化还原酶,hydroxylamine oxidoreductase)、amoA(氨单加氧酶α亚基,ammonia monooxygenase alpha subunit)、amoB(氨单加氧酶β亚基,ammonia monooxygenase beta subunit)、nrfA(氨形成细胞色素c亚硝酸盐还原酶,ammonia-forming cytochrome c nitrite reductase)表达,促进硝化和异化还原过程,同时norB表达受抑,有效截断N2O生成路径。最小二乘路径模型进一步表明,FB处理并未显著提升N2O还原相关基因nosZ(氧化亚氮还原酶,nitrous oxide reductase)表达,而是通过增强异化还原过程和氮素同化过程,从源头减少N2O前体,体现出以“过程规避”替代“末端还原”的减排机制。明确提出FB处理的N2O减排优势主要来源于功能路径的重构而非N2O还原为N2的补偿机制,为理解不同碳源施用对氮循环调控路径的差异提供了新的理论依据。研究结果对于茶园碳氮耦合施肥优化和构建绿色低排放施肥模式具有重要的指导意义,也为其他高氮农业生态系统提供了参考路径。 展开更多
关键词 茶园 碳源类型 N2O排放 氮循环功能基因
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不同温度条件下微塑料浓度和粒径对农田土壤N2O排放的影响 认领 引用 被引量：2
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作者 石梦玄 李昊宸 +5 位作者 周鹏宇 万权 陈宗海 刘一戈 卢瑛 李博 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第2期536-547,共12页
微塑料(Microplastic,MP)体积小、可降解性低,被认为是陆地生态系统中潜在的持久性有机污染物,引起了全球广泛关注。微塑料进入陆地生态系统中,通过改变土壤物理、化学和生物学性质影响土壤氮素循环过程,进而影响土壤氧化亚氮(N2O)排放... 微塑料(Microplastic,MP)体积小、可降解性低,被认为是陆地生态系统中潜在的持久性有机污染物,引起了全球广泛关注。微塑料进入陆地生态系统中,通过改变土壤物理、化学和生物学性质影响土壤氮素循环过程,进而影响土壤氧化亚氮(N2O)排放,但其影响过程和机制尚不清楚。为探究不同温度下微塑料污染对农田土壤N2O排放的影响机制,采集华南地区农田土壤进行室内培养试验,在三个温度(10℃、20℃和30℃)下设置五个处理,分别为(1)不添加微塑料(CK);(2)添加质量浓度为0.1%、粒径为74μm的微塑料(Nlp-0.1%);(3)添加质量浓度为0.5%、粒径为74μm的微塑料(Nlp-0.5%);(4)添加质量浓度为0.1%、粒径为25μm的微塑料(Nsp-0.1%);(5)添加质量浓度为0.5%、粒径为25μm的微塑料(Nsp-0.5%),测定土壤N2O浓度以及无机氮和微生物功能基因。结果表明:温度升高显著增加了农田土壤N2O排放量(P<0.001),30℃下土壤N2O的累积排放量分别为10℃和20℃下的43.3倍和6.3倍;此外,随着温度升高,土壤硝态氮(NO3–-N)含量逐渐增加,氨氧化细菌调控基因(AOB amoA)、全程氨氧化菌调控基因(Comammox,com2)、亚硝酸盐还原酶调控基因(nirS和nirK)、N2O还原酶调控基因(nosZ)丰度在20℃最高、30℃最低。不同粒径的微塑料添加对土壤N2O排放量和相关氮循环功能基因的影响差异较大。与CK处理相比,Nlp处理在10℃、20℃下显著增加了土壤N2O排放量的37.5%、838.7%(P<0.001)。Nsp处理显著降低土壤中com2和nirK功能基因丰度,显著提高nirS功能基因丰度(P<0.001)。相关性分析与随机森林分析结果表明,土壤N2O排放与温度和NO3–-N含量存在显著正相关关系,与氨氧化古菌调控基因(AOA amoA)、nirK、nirS和nosZ功能基因丰度存在显著负相关关系(P<0.05),且nosZ功能基因和温度是影响土壤N2O排放的主要因素。本研究结果可为微塑料富集对农田土壤N2O的排放机理探究以及风险评估提供科学依据。 展开更多
关键词 微塑料 N2O 温度 华南地区 农田土壤
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废弃煤矿巷道CO2“封存-利用”技术探索及转化效率研究 认领 引用 被引量：1
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作者 来兴平 雷彤 +3 位作者 张楠 胡添龙 介凯 刘旭超 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2026年第1期15-26,共12页
为应对全球二氧化碳减排的需求,探索利用废弃煤矿地下空间实现CO2封存与资源化利用的新路径,以提升其环境与资源效益。提出了包含捕集、封存、转化、分离系统的废弃煤矿巷道CO2“封存-利用”一体化技术,基于几何相似理论与固体氧... 为应对全球二氧化碳减排的需求,探索利用废弃煤矿地下空间实现CO2封存与资源化利用的新路径,以提升其环境与资源效益。提出了包含捕集、封存、转化、分离系统的废弃煤矿巷道CO2“封存-利用”一体化技术,基于几何相似理论与固体氧化物电解池(SOEC)技术构建巷道反应硐室与实验室微型反应腔之间尺度映射关系,形成室内试验-井下应用的参数对应体系;通过开展恒电流共电解试验以及气相色谱对气体成分分析,系统揭示反应温度与CO2/H2O气体比例对CO2转化效率的影响。结果表明:在保持A/V不变的条件下,巷道反应硐室尺寸为2.4 m×6 m×3.6 m,对应有效反应面积为384 m2;法拉第效率随着温度的升高呈现出“先下降后升高”的特征,随着CO2/H2O气体比例的增加而降低,CO2转化率随着温度升高而显著提升,随着CO2/H2O气体比例增加而降低,在温度为850℃、气体比例CO2∶H2O=1∶1的共电解条件下,CO2实现最优转化效率,转化率达72.22%,法拉第效率为61.77%。研究为实现废弃煤矿巷道CO2封存与高值化利用提供了理论依据与技术支撑。 展开更多
关键词 废弃煤矿 固体氧化物电解池 CO2/H2O共电解 法拉第效率 CO2转化率 相似理论
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Cu-Mn改性脱硅污泥催化活化H2O2降解盐酸四环素研究 认领 引用 被引量：1
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作者 盛广宏 李松博 +3 位作者 郭旭静 王诗生 刘轶鋆 刘玲 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第7期3800-3809,共10页
以冷轧废酸再生过程中产生的脱硅污泥为载体,通过共沉淀引入铜、锰过渡金属再经煅烧处理,制备出具有Fe2O3-CuMn2O4-SiO2复合结构的非均相芬顿催化剂.采用SEM、TEM、XRD和FTIR等对材料进行表征,并以盐酸四环素(TCH)作为... 以冷轧废酸再生过程中产生的脱硅污泥为载体,通过共沉淀引入铜、锰过渡金属再经煅烧处理,制备出具有Fe2O3-CuMn2O4-SiO2复合结构的非均相芬顿催化剂.采用SEM、TEM、XRD和FTIR等对材料进行表征,并以盐酸四环素(TCH)作为降解对象,研究其催化降解能力.在初始pH值为4.3,催化剂0.3g/L,H2O240mmol/L,TCH 40mg/L条件下,90min内TCH去除率达92.22%,显著优于铜、锰单金属改性催化剂,表明Cu与Mn之间存在显著协同作用.自由基淬灭实验和EPR测试表明,·OH与1O2是降解过程中的主要活性物种,但·O2-贡献相对较小.XPS分析进一步表明,Fe2O3与CuMn2O4之间通过Fe2+/Fe3+、Cu+/Cu2+及Mn2+/Mn3+/Mn4+多循环路径实现电子协同转移,共同促进H2O2活化与自由基生成. 展开更多
关键词 脱硅污泥 非均相芬顿 盐酸四环素 Fe2O3-CuMn2O4 协同催化机制
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In-situ electrochemical fabrication of CuO/Cu2O photocathode for high-performance photo-assisted Mg/seawater battery 认领 引用 被引量：1
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作者 Huasen Lu Qisen Jia +5 位作者 Chen Song Xiaolei Li Qinghao Quan Xuejing Cui Guangbo Liu Luhua Jiang 《Nano Materials Science》 EI CAS CSCD 2026年第4期858-865,共8页
Photo-assisted Mg/seawater batteries(PAMSBs)are attractive power source for marine equipment due to the advan tage of simultaneous generation of electricity an d hydrogen from seawater.Nonetheless,the serious photocor... Photo-assisted Mg/seawater batteries(PAMSBs)are attractive power source for marine equipment due to the advan tage of simultaneous generation of electricity an d hydrogen from seawater.Nonetheless,the serious photocorrosion of photocathodes results in dissatisfactory battery performan ce,which substantially hinder their practical applications.Herein,we design a CuO/Cu2O heterostructure as the photocathode of PAMSBs via a facile in-situ electrochemical strategy,successfully enhance the photo-stability of bare Cu2O.During half-cell photoelectrochemical water splitting,the newly-developed CuO/Cu2O photocathode reveals a photo-current density about 2.2 mA cm-2at 0 V(vs.RHE)and enables nearly 100% retention of the initial photocurrent density after 2h long-term operation,more than 10 times stable than the bare Cu2O photocathode.A PAMSB with a CuO/Cu2O photocathode achieves a maximum power density up to 22.67 mW cm-2and a hydrogen yield rate up to 1.18 mL cm-2min-1,much higher than those obtained with a bare Cu2O photocathode.This study offers a simple and convenient electrochemical strategy for in-situ fabrication of CuO/Cu2O heterojunction photocathodes,and also demonstrate the feasibility of PAMSBs as a power source and a hydrogen generator,which lays foundation for its future marine application. 展开更多
关键词 CuO/Cu2O photocathode Mg/seawater batter In-situ conversion Seawater splitting Hydrogen evolution
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盐浸作用下粉煤灰矿化CO2增效机制及抑制煤自燃特性 认领 引用 被引量：1
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作者 史全林 祝裕轩 +1 位作者 秦波涛 SAMBAEVA Damira 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期3034-3047,共14页
粉煤灰矿化固碳协同防控采空区煤自燃是实现低碳防灭火的重要途径。为解决粉煤灰浆液Ca2+浸出速率慢、矿化CO2效率低,以及传统物理强化方法能耗高等问题,提出盐浸处理强化粉煤灰矿化CO2效能的思路,研究乙酸钠和乙酸铵2种典型... 粉煤灰矿化固碳协同防控采空区煤自燃是实现低碳防灭火的重要途径。为解决粉煤灰浆液Ca2+浸出速率慢、矿化CO2效率低,以及传统物理强化方法能耗高等问题,提出盐浸处理强化粉煤灰矿化CO2效能的思路,研究乙酸钠和乙酸铵2种典型盐试剂对粉煤灰矿化效能的强化机制。采用激光粒度仪、低温N2吸附法、红外光谱仪等手段分析盐浸作用对粉煤灰物化结构的改性效果,利用离子色谱仪分析盐浸条件下粉煤灰浆液Ca2+的浸出特性,借助CO2矿化反应系统结合伪二级动力学模型,探究盐浸处理对粉煤灰矿化反应过程的强化规律。试验结果表明:乙酸铵处理使粉煤灰的比表面积和孔容分别提升了62.63%和300.00%,D50较原始样品下降了31.80%,颗粒细化效果显著;乙酸钠处理则在一定程度上起到解聚粉煤灰结构的作用,改性效果相对较弱。在离子浸出方面,乙酸铵处理后粉煤灰浆液中Ca2+质量浓度在浸出30 min时达到4478 mg/L,较对照组增加了375.37%,乙酸钠处理使Ca2+质量浓度增长了68.57%,表明盐浸处理有效提升了粉煤灰浆液Ca2+浸出质量浓度与速率。矿化反应动力学分析显示,盐浸处理后粉煤灰矿化CO2初始反应速率及固碳量显著提高,乙酸铵处理样品的CO2封存量达到36.18 g/kg,较未处理样品提升了46.30%,乙酸钠处理样品则达到27.98 g/kg。煤自燃抑制试验表明,乙酸铵处理粉煤灰矿化样品与煤样混合后,氧化放热量较原煤样下降了17.48%,较原始粉煤灰和煤样的混合样品降低了9.20%,表现出更优异的煤自燃抑制特性。盐浸作用尤其是乙酸铵处理,可通过物理扩孔—离子交换—化学活化的协同作用显著提升粉煤灰的矿化固碳能力,为粉煤灰碳封存与煤自燃灾害防控的一体化应用提供理论依据。 展开更多
关键词 粉煤灰 CO2矿化 盐浸作用 煤自燃 固碳
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生物质炭基复合肥施用对砂质水稻土NH3挥发和N2O排放的影响 认领 引用 被引量：1
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作者 龚雪柳 覃景嵩 +7 位作者 吴佳蓉 赵近凯 冯彦房 卞荣军 郑聚锋 张旭辉 李恋卿 潘根兴 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第2期366-376,共11页
为探究稻壳炭基复合肥替代市售复合肥对砂质稻田土壤氨(NH3)挥发、氧化亚氮(N2O)排放及水稻产量和氮肥农学效率的影响及其影响因素,本研究采用土柱试验法,设置CK(不施肥)、商品复合肥A(N-P2O5-K2O=15-10-10)、商品复合肥... 为探究稻壳炭基复合肥替代市售复合肥对砂质稻田土壤氨(NH3)挥发、氧化亚氮(N2O)排放及水稻产量和氮肥农学效率的影响及其影响因素,本研究采用土柱试验法,设置CK(不施肥)、商品复合肥A(N-P2O5-K2O=15-10-10)、商品复合肥B(N-P2O5-K2O=15-15-15)和炭基复合肥(N-P2O5-K2O=15-10-10,11%生物质炭)4个处理,通过连续气流法和静态暗箱法测定水稻主要施肥期土壤NH3挥发和N2O通量,分析等氮条件下炭基复合肥料施用对土壤NH3挥发、N2O排放和水稻产量的影响及其与关键环境因子之间的关系。结果表明,与复合肥A和复合肥B处理相比,炭基复合肥处理下土壤NH3挥发分别增加了55.72%和56.85%,而土壤N2O累积排放量分别降低了67.82%和58.03%。土壤NH3挥发与土壤pH值和脲酶活性呈显著相关(P<0.05),土壤N2O排放通量与土壤NH4+-N和NO3--N含量、土柱表面水pH值和NH4+-N含量及产量均呈极显著相关(P<0.01)。研究表明,不同施肥条件下土壤pH值和脲酶活性是影响NH3挥发的重要因子,而N2O排放则受土壤NH4+-N和NO3--N含量、土柱表面水pH值和NH4+-N含量的影响。炭基复合肥处理与常规复合肥处理对水稻产量和氮肥农学利用率的影响不显著。施用炭基复合肥替代常规市售复合肥料,在水稻稳产的同时显著降低土壤N2O排放,但增加了氨挥发排放的风险。 展开更多
关键词 炭基肥 氨挥发 氧化亚氮 肥料农学效率 水稻
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土地利用与施肥对黑土N2O排放的影响:基于15N示踪的硝化与反硝化贡献分析 认领 引用
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作者 郎漫 毛涛 +2 位作者 张君岳 钟文 李平 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第6期1216-1225,共10页
【目的】探讨土地利用变化和施肥对N2O排放量及其产生过程的影响,深入理解土壤N2O排放的影响因素和作用机制,为合理施肥及温室气体减排提供科学依据。【方法】以荒地土壤和不同施肥处理(无肥、氮磷肥、氮磷配施有机肥)农田土壤为... 【目的】探讨土地利用变化和施肥对N2O排放量及其产生过程的影响,深入理解土壤N2O排放的影响因素和作用机制,为合理施肥及温室气体减排提供科学依据。【方法】以荒地土壤和不同施肥处理(无肥、氮磷肥、氮磷配施有机肥)农田土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术(15NH4NO3、NH415NO3),在25℃和60%最大持水量(WHC)条件下开展7天室内培养试验,于不同培养时间测定土壤铵态氮、硝态氮含量及其15N丰度,N2O的排放量及其15N丰度,分析不同土地利用方式和施肥条件下土壤N2O排放量,计算硝化和反硝化过程对N2O排放的贡献。【结果】土地利用变化和施肥方式对N2O排放具有显著影响。荒地土壤N2O排放速率[N2O-N 23.9 ng/(kg·h)]显著低于农田土壤。与无肥处理相比,施肥显著促进N2O排放,氮磷处理N2O排放速率[N2O-N 146 ng/(kg·h)]是无肥处理[N2O-N 77.9 ng/(kg·h)]的1.87倍,氮磷配施有机肥处理N2O排放速率最高[N2O-N 222 ng/(kg·h)],分别为无肥处理和氮磷处理的2.85和1.52倍。培养期间各处理N2O排放比率顺序为氮磷配施有机肥>氮磷>无肥>荒地,数值介于0.012%~0.029%。土壤排放的N2O同时来自硝化和反硝化过程,其中硝化过程的贡献为83.1%~89.4%,且N2O排放速率与初级硝化速率呈显著正相关,表明硝化过程是主要的N2O排放来源。荒地、无肥和氮磷处理土壤反硝化过程对N2O排放的贡献分别为10.6%、10.2%和13.1%,而氮磷配施有机肥处理土壤反硝化贡献显著增至16.9%。【结论】土地开垦利用促进土壤氮素硝化和反硝化过程,增加N2O排放。施肥显著促进农田土壤N2O排放,尤其氮磷配施有机肥处理下N2O排放量显著高于无肥和氮磷处理。硝化过程是黑土N2O排放的主要来源,反硝化过程的贡献也不容忽视。施肥尤其是氮磷配施有机肥显著提高了反硝化过程对N2O排放的贡献率。因此,控制硝化和反硝化过程是减少氮肥损失、降低N2O排放的关键。 展开更多
关键词 硝化 反硝化 N2O 土地利用方式 施肥
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枯水期地表水流域N2O产生潜势及其微生物驱动机制 认领 引用
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作者 王旭敏 潘晨辉 +4 位作者 唐飞 赵斯雯 孙立博 蒋佳益 宋佳秀 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期945-952,共8页
以淡水沉积物及岸边带土壤为研究对象,沿着漕河上游至下游进行沉积物和岸边带土壤样品的采集,通过测定N2O产生潜势,结合理化性质和微生物群落特征,探讨了沉积物和岸边带土壤N2O各产生途径的空间贡献率及微生物驱动机制.结果显示:... 以淡水沉积物及岸边带土壤为研究对象,沿着漕河上游至下游进行沉积物和岸边带土壤样品的采集,通过测定N2O产生潜势,结合理化性质和微生物群落特征,探讨了沉积物和岸边带土壤N2O各产生途径的空间贡献率及微生物驱动机制.结果显示:硝化反应是漕河流域N2O产生的主要途径;上游是漕河流域N2O产生的热区;相比于岸边带土壤,沉积物为河流生态系统N2O产生的主要贡献者.N2O各途径产生潜势不仅受环境因子(含水率、有机碳(TOC)、pH值及氨氮(NH4+-N)浓度等)的影响,还受N2O产生者和还原者的功能基因和微生物群落结构的影响.NH4+-N浓度是决定群落组成差异性的最主要的环境因子.亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、纤维弧菌属(Cellvibrio)、披毛菌属(Gallionella)和还原硫酸盐互营杆菌属(Syntrophobacter)是驱动硝化过程的关键菌属.上述结果阐明了河流氨氮污染通过加强硝化过程促进N2O释放的机制,为河流N2O的减排控制提供了理论依据. 展开更多
关键词 温室气体 硝化 反硝化 N2O产生潜势 功能基因
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