燃料气中H_2、N_2、O_2、CH_4、CO、O_2的全分析

从生物质汽化制取的燃料气，其主要成份是 CO_2、H_2、O_2、N_2、CH_4、CO 六种气体。但在不同的工艺条件下，各组份的含量差异很大。在工艺试验中，需要及时监测各种组份含量的变化，摸索最佳工艺条件，这就要求缩短分析周期。为此我们改装了一台 SP-2307色谱仪。用 Ar 作载气，只用一个热导检测器，一次进样就可完成上述六种气体的分析。改装时增加气体自动进样系统，提高了分析的准确度。

Ce-基催化剂上CH_4低温催化燃烧的研究

Ce-基催化剂在汽车尾气净化，工业废气处理，烃类重整，烃类选择加氢等方面均有广泛的应用。近几十年来关于如何制备高活性、高稳定性的非贵金属复合氧化物催化剂一直是催化研究的重要课题之一。Ce-基催化剂主要都是通过其它金属氧化物M掺杂到CeO_2中形成Ce_(1-x)M_xO（M为掺杂物）固溶体。本文选用CeO_2作为主要研究对象，用柠檬酸法有目的的引入化学特性、离子半径不同的另一组分，用x值表示各元素间的化学计量比，优化催化剂的组成、结构，来调节所合成固溶体氧化物的物理化学性质。分别以碱土金属Ca、稀土金属La以及过渡金属Ni和Mn为掺杂物制备出含其它不同离子的Ce-基催化剂；将具有较高活性的Ni_(0.7)Ce_(0.3)O负载在ZrO_2上，以CH_4燃烧为模型反应，考察催化剂活性和氧化还原性的关系。1．Ce-Ca-La-O体系单独Ca或La分别加入到CeO_2中后催化剂的活性比单独的CeO_2的活性要高出很多，完全转化温度要下降近100℃，而且它们的H_2-TPR实验也证实了其氧化还原能力有很大的提高。将Ca和La同时引入到CeO_2的复合氧化物Ce-La-Ca-O材料，其活性比无La的Ce-Ca-O的活性没有明显的提高，而且反而要比Ce-La-O的活性低，且其HZ一TPR实验也显示出和复合氧化物Ce-Ca-O的轮廓一样。2．Ce-Ni-Mn-O体系对NiO、MnO_x、CeO_2三种金属氧化物，在优化两种金属氧化物最佳配比（组成）后，在复合氧化物中掺杂第三种金属氧化物以考察第三种金属对其甲烷燃烧活性的影响。（l）CeO_2-MnO_x体系中，在Ce_(0.8)Mn_(0.2)O掺杂NiO后，发现当Ni的摩尔量为-10％时，活性提高幅度的很大，完全燃烧的温度下降了近50℃，可在550℃将CH_4完全氧化到CO_2。（2）CeO_2-NiO体系中，Ce_(0.3)Ni_(0.7)O可在530℃将CH_4完全氧化到CO_2。向其中掺杂Mn后，复合氧化物的活性反而下降，要在550oC才能将CH4完全氧化到C02。这可能是阴离子缺陷减少所致。（3）NIO一Mnox体系中，Nio，IMn090掺杂Ce后，催化活性有大幅度提高，特别是Nio．ICeyMno90（0．3三y生0．8）中催化剂的活性更高，可在530oC体系中，其中y＝0．5时更突出。3．Ni-Ce-O／ZrOZ体系（1）Ni1-x一Cex一O体系中，独立的CeOZ相促进了NIO的还原和表面积增加。（2）少量的CeOZ的掺杂明显改善了NIO对cH4完全氧化反应的活性。继续增加Ce的量催化活性弱有增加，然后下降。在Ce的掺杂量为30％时，即Nio7Ceo3O，催化活性最佳，此时甲烷完全转化的温度为530oC。（3）催化剂Ni07Ceo3O具有很好的稳定性，900oC下焙烧，还能在540oC将CH4完全氧化到COZ。（4）催化剂Pd／Ni07Ceo30的催化活性与Pd／A12O3的活性相当。（5）催化剂Ni07Ce03O负载在不同的载体上，发现ZrOZ作载体效果最佳，其次为5102，这可能是ZrOZ、5102对NIO、CeOZ相对惰性有关；而MgO、A1203虽表面积较大，但作为载体效果却不好，可能其易与NIO、CeOZ发生反应有关。（6）Nio7Ceo3O负载在ZrOZ上，提高了表面积同时促进了Nio7Ceo3O还原性，以负载量为50％时活性最好。结构分析发现有两个新相生成，Ni4Zro和CeZO3。（7）通过对比发现Nio7Ceo3O（50％）／ZrOZ体系高活性除了ZrOZ作为载体提高表面积外，Zr02和Ce在这里还起到助催化剂的作用。4．还探讨了Pr掺杂到CeO2，以及YSZ作为载体负载过渡金属氧化物在甲烷催化燃烧反应种的作用。

玉米田N_2O和CH_4通量及其与相关微生物的关系

旱作农田是重要的N_2O源和CH_4汇,而土壤中这两种温室气体的产生或消耗主要是微生物学过程。而到目前为止,没有看到通量与相关微生物有关的报导。因此,对旱田N_2O和CH_4通量及其与相关微生物关系的研究有着非常重要的理论和现实意义。本文首次对玉米田N_2O和CH_4能量、相关微生物菌群数量及田间环境因子进行了系统的同步观测,重点对根区土壤N_2O和CH_4通量及相关微生物数量进行测定。同时利用长效肥料开展了减排措施研究。其结果阐明了相关微生物菌群和作物根系及环境因子对N_2O和CH_4通量的影响,为深入研究这两种温室气体排放/吸收的微生物学机理及减排措施提供了科学依据。田间原位观测结果表明,玉米田N_2O排放有明显的季节变化规律，且施氮肥能增加其排放。不施肥土壤N_2O平均通量为4.7 ugN_2Om~(-2)h~(-1)；施碳酸氢铵土壤N_2O排放明显增加，其平均通量为27.2 ugN_2Om~(-2)h~(-1)；而施长效碳酸氢铵能减少N_2O排放，其平均通量为9.9 ugN_2Om~(-2)h~(-1)；且增加玉米产量。对玉米田根际土壤N_2O通量的观测也得到类似的结果。因此,玉米田施长效碳酸氢铵有明显的环境效益和一定的经济效益。另外, 对CH_4通量测定结果显示，玉米田土壤主要表现为CH_4的汇,但碳酸氢铵能减少CH_4的吸收。作物根系对N_2O和CH_4通过有显著影响。根系分泌物及脱落物能刺激土壤中微生物的生长繁殖,从而促进N_2O的产生和排放。另外,本研究发现,由于根系和环境因素的影响根区土壤N_2O和CH_4通量之间存在互为消长关系。在对生物源温室气体通量与相关微生物数量之间关系的研究中发现,土壤中硝化细菌和甲烷氧化菌数量有明显的季节变化规律,并与N_2O通量的季节变化趋势一致，表明它们之间有关关系。而甲烷氧化菌数量与CH_4通量之间存在负相关关系。环境因子对N_2O和CH_4通量及微生物数量有很大影响。相关性分析结果表明：土壤温度与N_2O通量呈正相关(r=0.57, n=12, 0.01CH_4通量呈正相关(r=0.78, n=12, p<0.01);土壤温度与硝化细菌(r=0.57, n = 12, 0.01CH_4通量发生变化。

黑土稻田CH_4与N_2O排放及减排措施研究

目前国内稻田生物源温室气体CH_4和N_2O排放的研究主要集中在潮土、红壤与水稻土上，黑土上尚未得到CH_4与N_2O排放的相关数据。本文采用封闭式箱法对黑土稻田CH_4和N_2O排放通量进行了观测，为准确估算不同土壤类型稻田生物源温室气体排放量提供了科学依据。研究发现水稻生长季CH_4排放量低于全国其它地区稻田。CH_4和N_2O排放之间存在互为消长关系(r=-0.409, p<0.05）。本试验对不同水分和肥料管理条件下稻田CH_4和N_2O通量进行测定，结果表明，间歇灌溉条件下与长期淹灌相比，CH_4排放平均通量明显减少而N_2O略有增加，其相对综合温室效应减少，水稻产量未受影响，间歇灌溉可用作减少温室气体排放的措施。土壤排放的CH_4和N_2O是微生物的代谢产物，通过对CH_4和N_2O产生相关的微生物菌群（产甲烷菌、甲烷氧化菌、硝化菌、反硝化菌）数量的测定，深入研究它们之间的关系，可以更好的从本质上认识CH_4和N_2O产生及其排放特性。研究结果为，产甲烷菌数与CH_4排放呈显著性正相关(R~2=0.77，P<0. 05),甲烷氧化菌起减少CH_4排放的作用，硝化菌数和反硝化菌数与NZO排放有密切联系。

东北农田生态系统排放CH_4和N_2O的研究

本文首次对我国东北地区稻田和旱田（大豆田）中甲烷（CH_4）和氧化亚氮(N_2O)的排放通量进行观测,研究了环境因素对这两种温室效应气体排放的影响。观测结果表明：稻田在作物生长季节是CH_4的排放源(source)，作物被收割之后则成为甲烷的汇(sink)。在作物生长季，稻田的CH_4排放通量变化在2.41-26.1mgCH_4/m~2·h之间，平均通量为14.82mgCH_4/m~2·h。稻田N_2O通量在-116.89-100.69μgN_2O/m~2·h间变化，平均通量为-6.36 μg/m~2·h。旱田完全是N_2O的排放源，通量在3.99-332.3 μg N_2O/m~2·h之间变化，平均通量是88.54 μgN_2O/m~2·h。旱田主要表现为甲烷的汇。稻田中甲烷主要在0-5cm土层中产生。水稻和大豆分别对CH_4和N_2O的排放起着重要作用。稻田甲烷排放通量与温度(特别是气温)有极显著的正相关性，也与土壤中硝态氮含量呈显著正相关／旱田甲烷排放通量与土壤中铵态氮浓度呈显著负相关，而N_2O通量则与铵态氮浓度呈正相关，但有3-4天的时间滞后现象。旱田甲烷和氧化亚氮的排放受土壤含水量的影响。本文还讨论了实验室条件下施肥对稻田土壤CH_4产生作用的影响。厩肥的施入影响较弱，而稻杆的影响则十分强烈。尿素也促进CH_4的产生。100和200μg/g(土)的尿素加入量增大了产甲烷速率和甲烷产量；300μg/g(土)的尿素加入量没有增大产甲烷速率，却延长产甲烷时间，使甲烷产量增加更多。土壤中CH_4和N_2O的产生过程之间似乎呈相互消长关系。