温室气体的特点十篇

发布时间:2024-04-26 01:25:07

温室气体的特点篇1

自20世纪下半叶开始,伴随极端气候现象的出现,全球气候变化渐渐进入了人们的视野,因化石燃料燃烧大量产生的温室气体被普遍认为是诱导全球气候变化的关键原因,成为悬在全人类头顶的达摩克利斯之剑。人类生产、生活过程的碳足迹均被纳入对温室气体效应影响的评判中,筑坝蓄水的温室气体效应也备受关注。

科学研究对自然现象的认识往往是以自然观作为预设前提的,在这样的基础上产生相应的科学认识的方法论原则和具体实践方案,在“螺旋上升”的往复认识中逐步完善对自然现象和过程的系统认识。对水库温室气体效应的认识亦有赖于此。

设计客观合理的水库温室气体监测方案,需要充分认识水库生态系统特征及其碳循环特点,辨识在人类活动干涉下水库温室气体可能产生的途径与过程,提出关于水库温室气体通量特征典型代表性时空区段的预判并开展跟踪观测。

对水库温室气体效应的跟踪观测,起始于上世纪70―80年代巴西、加拿大等国的早期研究。根据地表系统温室气体(Co2、CH4、n2o)通量的基本特征和近地层大气中气体传输机制,科学家们发展了各种温室气体通量监测方法,主要有模型估算法(化学平衡法)、通量箱法、微气象法、遥感反演法等,并延伸发展了10余种界面温室气体监测技术得到广泛运用。虽然方法的改进为人们更好地认识水库温室气体交换通量强度提供了强有力的技术支持,但很显然,对特定水库温室气体效应的系统认识还需辅以适配于水库水文地理条件与生态特征的系统监测方案,在不断的科学修正中探究水库温室气体通量特征的真实本质。

水库是人类高强度流域开发的产物,同湖泊千百年来自然缓慢演进与沉积相比,筑坝蓄水诱发的各种生态响应是在一个相对短暂的历史时期发生发展的,其环境本底状态同成库前的土地和水域利用情况密切相关,在很大程度上影响了水库温室气体强度的大小。譬如,在成库前有机质丰富的农田与贫瘠的土壤,其在受淹后所能够释放的温室气体强度存在显著差异,而成库前流动溪流与静止湖盆,它们形成水库后的温室气体效应也明显不同。另一方面,水库温室气体通量的改变,与水库生态系统重建和完善过程息息相关,受水库利用方式与水域功能的发挥影响显著。

水库作为介于河流与湖泊之间的人工水体,在人类利用下往往可能表征出近似于河流的搬运型特点(如河道型的发电水库),也可能表征出类似湖泊的沉积型特点(如渔业用水库),其温室气体的产生途径与释放过程受人类利用方式的胁迫十分复杂,并具有不确定性。

合理的布设监测布点与科学的选择监测时空频次是水库温室气体监测方案的两个关键组成部分,典型性与代表性通常是监测方案的两个基本要求。这不仅归因于在有限的资源(人力、物力)投入下较快获取监测数据的现实要求,而且是保证主观认识与客观规律辩证统一的科学基础,犹如仅占体表万分之四却能影响各项生理机能的人体穴位。

而随着水库库龄的增加,水库生态系统演化的过程将可能影响温室气体强度的大小,甚至逆转温室气体的源汇特征。加拿大等国的经验表明,水库成库后15―20年,温室气体释放强度将恢复到天然河道的水平,但其经验是建立在其独特的水库水文地理背景和人类利用方式基础上,而在其他水域的情况则仍不确定。因此,设计客观合理的水库温室气体监测方案,需要充分认识水库生态系统特征及其碳循环特点,辨识在人类活动干涉下水库温室气体可能产生的途径与过程,提出关于水库温室气体通量特征典型代表性时空区段的预判并开展跟踪观测。

合理的布设监测布点与科学的选择监测时空频次是水库温室气体监测方案的两个关键组成部分,典型性与代表性通常是监测方案的两个基本要求。这不仅归因于在有限的资源(人力、物力)投入下较快获取监测数据的现实要求,而且是保证主观认识与客观规律辩证统一的科学基础,犹如仅占体表万分之四却能影响各项生理机能的人体穴位。虽然野外监测提供了有限时间与空间范围内的水库温室气体通量特征,但却需要系统表征出水库全水域的温室气体效应。

当现有技术手段和经济条件不足以支持连续跟踪观测时,在全天或全年的哪一个时段实施监测能够客观反映温室气体通量特征是值得探究的。

对监测布点的合理分布与监测时空频次的优化分配需考虑众多对温室气体产生过程的潜在影响。例如在深水河道型水库中,入库后伴随河道纵向输移的颗粒物质在大坝拦蓄的条件下逐渐沉积,形成了“河流区―过渡区―湖泊区”的纵向梯度。

在连续的区段内,水动力等的物理背景差异使得碳、氮的生物地球化学循环过程和生态系统组成呈现较大差别,温室气体产生和界面释放呈现连续波动变化的特征。这使得在纵向的空间监测布点中,不仅需要考虑水库物理背景改变导致生境条件差异而在各区段呈现的典型特征,而且在同一监测区段内的具体点位布设亦需要予以充分考虑,局部的空间点位显然不足以代表温室气体产生及其通量过程。另一方面,当现有技术手段和经济条件不足以支持连续跟踪观测时,在全天或全年的哪一个时段实施监测能够客观反映温室气体通量特征是值得探究的。

随着昼夜和季节变化,温室气体通量特征亦呈现出时间上的连续变化特征。日渐光照增强与水温、压强的改变直接影响了温室气体在水一气、土一气界面间的交换特征,而伴随藻类光合作用进行,温室气体的交换通量受控于水生生物生长衰亡的影响而产生改变。虽然人们通常以每月一次或每月二次的监测频次开展野外跟踪观测以期反映水库温室气体通量的全年特征,而采用日变化过程的24小时跟踪观测反映日变化下的温室气体通量特征,但明确水库监测时段的代表性,分析在某一时间内开展监测能够客观反映出所研究时间区段的水库温室气体特征并不容易。

水库温室气体监测工作开展的第三个关键环节是水库温室气体监测工作的长期性与持久性,以期能够在充足的历史序列上提供关于水库温室气体效应的系统认识。

不仅如此,水库温室气体监测工作开展的第三个关键环节是水库温室气体监测工作的长期性与持久性,以期能够在充足的历史序列上提供关于水库温室气体效应的系统认识。诚如前面提到,已有的研究经验表明在成库后的15―20年内,水库温室气体通量将恢复到成库前的水平,但问题在于水库对碳、氮等生源要素的转运或埋藏以及水库温室气体释放特征同水库流域内人类生产生活水平、水库利用方式密切相关,当水库生态系统长期受迫于人类活动干扰而呈现往复变动的特征时,是否这样的状态能否让水库温室气体通量特征恢复到成库前的水平?长期持续的跟踪观测显然是回答这一问题的最好办法。

通过前述分析可以看出,在充分认识水库温室气体产汇过程的基础上,科学制定水库温室气体监测方案是客观评判水库温室气体效应的关键前提,在这一过程中,五个方面的要素是值得考虑的,即:1)成库前的土地利用历史和环境本底特征;2)成库后的水库功能与运行方案;3)水库不同时空区段内的水文地理特征;4)水库温室气体关键环境要素的时空分布特点与关键生态过程;5)适配于水库特征的温室气体监测技术。

温室气体的特点篇2

温室耕整机械

针对温室土壤耕作的特殊环境,小型耕作机械在我国北方地区应用较多。其主要采用2.5kw~4.5kw动力驱动的小型耕作机械,配套主机为小型手扶拖拉机,以旋耕整地为主,更换作业部件后,可进行犁耕、培土、开沟、深松、作畦、起垄、除草、打药等项作业。旋耕作业时靠发动机直接驱动旋耕部件旋转,不装驱动地轮,靠旋耕部件工作时产生的推力带动机具前进,并设有“阻力棒”以控制耕深和前进速度。手把可上下、左右任意调整,以利棚室边角作业。播种机械有条播机、蔬菜起垄穴播机、精量播种机、种子带播种机等,使用时根据所选作物选择适宜的机型。该类机械具有省种、省工、发芽率高、出苗整齐、作物行间距合理、通风透光性能好、产量高等特点,广泛应用于设施农业园艺栽培中。地膜覆盖机械按用途可分为地膜覆盖机、旋转地膜覆盖机、播种铺膜联合作业机;按耕作方式可分为畦作地膜覆盖机、垄作地膜覆盖机。选用时根据覆膜作业宽度、工作效率确定机型。

温室自动卷帘机械

温室自动卷帘机械适用于温室卷铺草苫、保温被等,工作长度可达60m~100m以上,每次卷(铺)帘只需4min~5min比人工卷(铺)帘提高相对工效10倍以上。根据行走方式的不同,温室卷帘机械分为固定式卷帘机(卧式卷帘机)和自走式卷帘机两种,而自走式卷帘机根据结构的不同,又分为跑车式、摆臂式和摇臂式等几种。其工作原理均是利用减速机来实现卷拉/覆盖草苫或保温被的,减速机多采用双蜗杆立体交叉结构,体积小,传动扭矩大,减速比大,自锁性好。直齿轮传动减速机,传动扭矩大,但减速比小,体积小,自锁性不好。差齿减速机结构轻巧,但抗负荷能力弱。

温室开窗通风机械

温室开窗通风机械是指在温室中使用电力或人工,通过特殊的传动机构将棚室顶宙或侧窗开启和关闭的机械系统。棚室中常用的有齿轮齿条开窗机、曲柄连杆开窗机、四连杆开窗机、推拉窗等。齿轮齿条开窗机是现在最常用的一种开窗机械,其核心部件为齿轮齿条,附属配件随着机构整体的不同而有差异,因其性能稳定,运行安全可靠,承载能力强,传动效率高,运转精确,便于实现自动控制。是大型连栋温室的首选型式。

供暖热风机械

在我国北方地区,由于冬季天气寒冷,特别是大型连栋温室,必须营造出适合反季节瓜果蔬菜生长发育要求的环境温度,采用燃煤热风机械为棚室加热,可得到良好的增温效果。它的使用特点是投资少,运行费用低,可降低种植成本,适合目前农村的实际需要。使用时,每次加煤厚度可达40cm左右(约200kg),从煤层上部点火,逐步往下燃烧。1次加煤可持续燃烧5h左右,从炉口出来的热风,温度一般在80℃~100℃,并可通过风温调节装置和棚室内的进风、排风设施调节热风温度。在发热量大小的选择上,用户可根据温室的类型和使用面积自行选择。气体调质机械

气体调质机械是对温室作物增温及增施Co,气肥的共施装置,利用电除尘化学脱硫技术设计制造,能将燃煤产生的烟尘,焦油及有害于植物的烟气成分脱除,而将植物光合作用所需的Co,以及燃煤产生的热量全部投放到棚室。其主要特点:Co2供气量大,增产效果显著。燃煤产生的热量可全部投入到棚室使用,操作简单,自动化程度高,停电时可自动将烟气转入排口并排出室外,炉火熄灭可自动关机,清灰时可自动停机,使用该设备不产生污染。

温室气体的特点篇3

新型日光温室的设计参数

丘陵区半地下双拱目光温室是一种高效节能内保温日光温室。其结构是:半地下,保温被内置,由东、西、北三面土筑厚墙体、错落安装的内外两层钢筋拱作为承重骨架,辅以塑料透光保温层,防水保温层,内置保温被,卷帘装置,上、下通风口,上、下简易操作通道等组成。

设计参数

(1)温室地面低于地平面0.75m。

(2)墙体采用机械挖掘和辗压的办法筑成,墙体厚度在2.0m~4.5m之间。

(3)上述内外层骨架之间的距离在60cm~160cm之间。

(4)高低拱错落幅度为:下端落差55cm,顶端落差100cm。

(5)简易操作通道为:下端通道宽60cm,顶端通道宽60cm。

(6)保温被内置。

具体实施方式

如图1所示,高效节能型保温日光温室拱架3、4分别固定安装在地平面1和墙体2上。内、外两层骨架表面分别设有内层防水保温膜9和外层透光保温塑料膜6,内、外层骨架之间装有保温被10和卷帘装置。内、外层骨架之间形成空气隔热层13。

如图1、2所示。上述卷帘装置由卷帘机14、固定在外层骨架内侧的主动卷帘轴8、卷帘绳11和被动卷帘轴12组成。卷帘机与主动卷帘轴连接,被动卷帘轴上缠绕内层防水保温膜和保温被,卷帘绳的一端固定在内层骨架顶端,另一端从内层防水保温层下面穿过,绕过内层防水保温膜、保温被、被动卷帘轴,固定在主动卷帘轴上。上述卷帘机采用蜗轮蜗杆减速机构。

如图3所示,内外层骨架之间的最高垂直距离d为160cm,两个骨架之间形成密闭的空气隔热层。从而增加温室的保温性能。

如图4所示,该新型日光温室共有4个保温层:内层防水保温层9、保温被10、内外层骨架之间形成的空气隔热层13和外层透光保温膜6。

新型日光温室温室的应用情况

2009年7月,项目开始筹备实施。实施地点是内蒙古赤峰市松山区穆家营子镇全家梁设施农业园区;实施的内容是应用“丘陵区半地下双拱日光温室”技术对该园区的于凤翔拥有的一栋机建厚墙体日光温室进行技术改造。

2009年8月项目开始施工,10月20日技术改造结束,技术改造的内容如表1。

2009年10月21日定植黄瓜,2009年12月17日~2010年1月10日,选择邻近的一栋机建厚墙体日光温室作为“丘陵区半地下双拱日光温室”的对照,在气温、地温方面进行了连续的测量(表2)。2010年2月28日黄瓜采收结束,下一茬改种架豆。

新型温室的应用效果

“丘陵区半地下双拱日光温室”建造技术经2009年10月~2010年3月底的实际应用,经受住了4次中到大雪、1次沙尘暴、2次7级大风的考验,尤其是顺利度过了2009年12月28日~2010年1月6日的极端连续阴天、大风、降雪的异常天气。在周围数百个机建厚墙体日光温室采取加温措施性炭火、安装增温灯泡等)仍然出现零下温度的情况下。试验温室内的近2m高黄瓜在正常管理的情况下,即使短时最低气温为3℃(上午9:00离温室内地面2m高处)仍然没有出现受害症状。由表2、表3可以看出:

1在最低气温方面,新型日光温室极端低温为3.0℃,平均最低气温为6.9℃,传统机建厚墙体日光温室极端低气温为-2.0℃,平均最低气温为2.4℃。新型日光温室极端低温比传统机建厚墙体日光温室高5℃,新型日光温室平均最低气温比传统机建厚墙体日光温室平均最低气温高4.5℃。

2.在最低地温方面,新型日光温室极端低地温为7.5℃,平均最低地温为11.3℃,传统机建厚墙体日光温室极端低地温为3.9℃,平均最低地温为7.3℃。新型日光温室极端低地温比传统机建厚墙体日光温室前3.6℃,平均最低地温比传统机建厚墙体日光温室平均最低地温高4.0℃。

3.在抵御风雪的能力方面。新型日光温室不用担心风吹、雪压保温被,也不用扫雪;传统机建厚墙体日光温室遇到风雪天气,要加强巡视,以防刮坏保温被或者被冒压塌温室,而且保温效果较差。

4.在经济效益方面,正常气候条件下,新型日光温室种植黄瓜能够安全越冬生产。在极端气候条件下,避灾能力较强:正常气候条件下,传统机建厚墙体日光温室种植黄瓜能够安全越冬生产,在极端气候条件下,即使采取诸如生炭火,加大功率电灯泡等增温措施,避灾能力亦较弱。2010年元旦前后的低温,使传统机建厚墙体日光温室内种植的喜温蔬菜(黄瓜、番茄、青椒)受到冻害,严重的造成毁灭性灾害,一大茬效益最好的蔬菜作物绝收,损失生育期50天以上,每667m2日光温室损失10.000元以上。

新型温室的性能特点

“丘陵区半地下双拱日光温室”专利技术。是以赤峰市目前生产上推广应用较多的机建厚墙体日光温室为对照,以提高山坡丘陵地的利用率,增强日光温室的保温性能,增加农民的经济收入为目标。是科技人员根据大量的实际调查数据,经过综合分析比较,依照赤峰市的气候、自然环境、经济状况等特点,设计出的一种高效节能内保温新型日光温室,性能特点是:

1.保温性能好,温室内平均最低气温比普通节能日光温室提高4.5℃,温室内平均最低地温比传统日光温室平均最低地温高4.0℃(见表2):

2.抗风雪能力强:

3.操作简单:

4.由于有简易操作通道。停电时可人工进行内保温材料的收放工作:

5.可大幅度提高荒山丘陵地的利用效率及经济效益。

需要进一步解决的问题

1.温室的后墙和侧面的山墙较高,对本温室及其相邻温室的采光有一定的影响:

温室气体的特点篇4

关键词:夏热冬冷地区节能住宅新风耗冷量室内相对湿度

1问题的提出

建筑节能以保证室内卫生舒适为前提,通过提高建筑的能源利用效率来满足人们迅速增长的健康和舒适感要求,进而提高室内工作效率和生活质量。建筑热环境质量标准的高低,对建筑、建筑供配电和采暖空调设备的投资、能耗、运行费用都有显著影响,需要相应的能源支撑和个人的经济承受能力。根据重庆地方标准[1],达到小康水平的住宅应执行舒适性热环境质量标准。而影响热感觉的六个因素是:干球温度、空气湿度、风速、周围物体表面的平均辐射温度、人体活动强度和衣服热阻,前四个是热环境因素,后两个是个体人为因素。按热舒适方程将上述六个因素综合为pmV预期平均评价和ppD预期不满意百分率,形成pmV—ppD热环境指标综合评价体系。正由于pmV是由热感觉的六个因素共同决定的,同一个pmV值可由不同的六个因素组合而达到,在不同热环境参数组合下,所需能耗大小不同。

我国夏热冬冷地区,由于特有的地理位置而形成的气候特征,夏季气温高,气温高于35℃的天数有15—25天,最热天气温可达41℃以上,加上湿度大,给人闷热的感觉。全年湿度大是该地区气候的一个显著特征,年平均相对湿度在70%—80%左右,有时高达95%—100%[1]。高湿不仅影响到室内人员的热舒适感,而且影响到室内卫生条件,对人体健康和室内设备、家具的使用寿命带来不利影响。根据这一地区的气候高湿特征,夏季住宅要达到居住环境的热舒适和节能要求,就需要采取多种方法解决高温高湿带来的热环境质量和室内空气质量问题。为使住宅空调除湿的能耗降到合理的水平,住宅降温除湿方式应灵活多样,对新风能耗分析也应考虑气候资源的合理调配等因素[2]。由于夏热冬冷、气候潮湿的建筑室外热环境特征,新风能耗在空调总能耗中占较大比例,例如,重庆节能住宅的各项能耗中,夏季新风冷负荷占总冷负荷的29.61%,夏季新风用电量占夏季总用电量的44.54%,在全年采暖空调除湿用电量中新风占40.24%[1]。

所以,合理地确定该地区新风冷耗的计算方法对探讨新风节能途径有着重要意义。室内设计温度高低对新风能耗的影响作者已另文讨论,本文主要分析室内相对湿度对夏热冬冷地区新风耗冷量的影响。

2夏热冬冷地区空调期、除湿期新风耗冷量分析方法2.1空调期、除湿期的确定方法

实验研究表明[1],节能住宅采用间歇通风,室内日最高温度tn.max与室外日最高温度tw.max,室外日最低温度tw.min之间有如下关系:

这表明,对节能住宅,在采用间歇通风的前提下,当室内最高温度超过室内设定的热舒适温度上限值时,必须采用机械方式进行降温,即空调设备启动,进入空调期。

所以,夏热冬冷地区住宅空调期是指采用间歇通风等无能耗或低能耗的自然或被动冷却方式不能达到室内的舒适性热环境质量要求时空调设备运行的天数。对于住宅建筑,当室内热舒适参数设定值不同时,即使在相同的室外气象条件和通风方式条件下,空调运行时间也不同。因此,对不同住宅空调期长短的比较,为建立相同的比较基础,通常按该地区舒适性热环境质量标准允许的上限温度值为室内设定温度,以此判断是否属于空调期。若设室内热环境干球温度最高允许值为tn.c,设为室外加权日平均温度,用符号tw.jp表示,则属于空调期天数的判断条件是:

对于夏热冬冷地区,室外空气湿度高且持续时间长,当室外空气日平均相对湿度超过室内空气设定相对湿度时,若不对室外空气进行处理而直接进入室内,会导致室内湿度超过热环境质量规定的上限值,影响室内热环境的热舒适性和室内空气质量。若此时室外气温不满足2-1-2,且高于采暖期室内最低温度tn.h,即在不属于空调期和采暖期的天数内,这时为保证室内环境质量需对室外空气进行除湿处理,能耗主要是新风的除湿能耗,因而我们把这样的天数单独作为除湿期天数。设Φw.p为室外空气日平均相对湿度,Φn.max为室内热环境上限相对湿度,其余符号同前定义。所以,除湿期天数的判断条件为:

所以,夏热冬冷地区除湿期是指一年中,除采暖期和空调期以外,需要对进入室内的室外空气进行除湿才能维持建筑室内所要求的热环境质量的天数之和。与空调期相比,除湿期内室外日平均气温较低,室内空气温度随室外气温波动,但从日平均温度来看,室内日平均温度与室外日平均气温比较接近,因而除湿期内室内空气温度不是定值,而是在tn.c和tn.h的范围内随室外空气温度变化的动态参数。采用当地室外逐时气象数据,可以求得室外tw.jp和Φw.p,判断是否属于除湿期,若属于除湿期,则设室内日平均温度等于室外日平均气温tw.p,再结合建筑室内允许的最大相对湿度和当地大气压力,按湿空气状态方程计算得到除湿期室内最大允许含湿量和最大允许焓值的逐日值,作为除湿期新风耗冷量计算的基础。

2.2空调期、除湿期新风耗冷量计算基本公式

新风耗冷量是指在新风的处理过程中,需由制冷机或天然冷源提供的冷量,其大小取决于新风热湿处理过程前后的焓差和新风量。新风耗冷量不同于新风能耗,新风能耗与新风处理设备的能效比有关,在耗冷量相同时,能效比越高的新风处理设备能耗量小于能效比低的新风处理设备。空气处理设备的能效比是一个综合性概念,其大小既与设备自身性能有关,也与设备运行工况和调节方式有关。本文不涉及具体新风处理设备的能量转换效率,主要就新风耗冷量计算方法及其结果进行分析。

2.2.1空调期新风耗冷量计算基本方法

在空调期内,新风被处理到低于室内设定空气状态焓值送入室内,此时处理单位质量的新风需消耗的冷量为室外空气焓值与新风处理后的露点焓值之差,这部分冷量除承当新风自身负荷以外还可承当部分室内显热冷负荷,相应减少了室内冷负荷的耗冷量,新风多承当的这部分室内冷负荷为显热冷负荷,数量上相当于室内空气焓值与露点焓值之差。对空调期整个空调系统或空调房间而言,新风独立处理至露点状态虽多消耗了冷量,但可作为承当室内冷负荷利用,新风降温除湿实际所需耗冷量仍然可由室内外空气焓差计算确定。空调期的新风总耗冷量为空调期每天耗冷量的总和,空调期一天中的新风耗冷量等于该日内空调运行逐时耗冷量之和。当室外空气焓值低于室内设定空气状态焓值时,该时刻新风耗冷量为零。所以,空调期内单位质量流量(kg(干)/h)新风耗冷量qc.1按下式计算:

式中

qc.1——空调期内单位质量流量的新风耗冷量,kw.h/(kg(干)/h);

iw、in——分别代表室外、室内空气的焓值,kJ/kg(干);

DnaC——为夏季空调期天数,天;

m——对应每个空调期天数中室外空气焓值高于室内空气焓值的小时数,h。

注:单位换算关系,1(kJ/kg(干)).h=1kw.s/(kg(干)/h)=1/3600kw.h/(kg(干)/h)。

2.2.2除湿期新风耗冷量计算基本方法

在除湿期内,若采用常规的冷冻除湿,新风处理后的机器露点为室内空气允许的最大含湿量与相对湿度90%的交点。除湿期内室内冷负荷很小或为零,因而新风露点送风使室内空气温度降低。当室内空气温度已经在热舒适区域内时,这部分使室内空气降温的冷量实际上被浪费掉。从新风节能角度分析,除湿期采用冷冻除湿将新风处理至露点的耗冷量为最大理论耗冷量,简称除湿期冷冻除湿耗冷量。除湿期内采用冷冻除湿单位质量流量的新风总耗冷量为:

式中

qc.2——除湿期内单位质量流量的新风冷冻除湿耗冷量,kw.h/(kg(干)/h);

iw——除湿期室外空气焓值,逐时值,kJ/kg(干);

ik——除湿期机器露点焓值,机器露点含湿量dk=dn.max,相对湿度为90%,kJ/kg(干);

DnDH——为除湿期天数,天;

n——对应除湿期每天中室外空气焓值高于机器露点焓值的小时数,h。

新风除湿方式很多,不同除湿方式的耗冷量大小不同。除湿期内,室内空气温度随室外气温波动,且室外空气日平均温度低于室内热环境质量允许的设定温度,所以,除湿期内可不考虑新风的显热冷负荷。当新风直接处理至室内热环境质量允许的热舒适范围时,新风耗冷量取决于新风湿负荷即潜热冷负荷的大小,此时新风耗冷量最小,称为除湿期最小理论耗冷量,用符号qc.min表示。所以,除湿期最小理论耗冷量按下式计算:

式中

qc.min——除湿期新风最小理论耗冷量,kw.h/(kg(干)/h);

dw——除湿期室外空气含湿量值,逐时值,g/kg(干);

dk——除湿期机器露点含湿量,dk=dn.max,逐日值,g/kg(干);

rq——单位质量水在常温常压下的汽化潜热,取2440kJ/kg(对应饱和温度25℃)。

由上述分析,除湿期采用冷冻方式处理新风多消耗的冷量Δqc.2为:

式中,Δqc.2——采用不同新风除湿方式最大可节省的耗冷量,kw.h/(kg(干)/h)。

这表明,要减少新风除湿期耗冷量,降低新风能耗,应从新风除湿方式上寻求新途径。

2.3单位质量新风冷热耗量的计算程序

温室气体的特点篇5

关键词:冬季供暖负荷计算室外计算温度

1引言

确定合理的室外计算温度,是冬季供暖系统负荷计算中的一个关键问题,也是长期以来未能得到合理解决的问题之一。众所周知,室外气象时刻变化着,如果选取最不利的气象条件(最冷天)去设计供暖系统,那么,一方面由于设备负荷计算偏大,造成散热器、供回水管道及锅炉等设备偏大;另一方面由于设备常处于低负荷运行状态,效率很低。反之,如果选取暖和日子的气象条件去设计供暖系统,可能满足不了设计要求的室温。多年来,不少学者曾对室外计算温度的合理选取进行过研究。近年来由于节能的要求,这个问题更受到人们的重视,同是由于建筑热过程理论的发展,对它也进一步提供了科学依据。各国在编制有关规范和法规时,对室外计算温度了有专门条文,并不断采纳新的研究成果,及时修改有关内容,并使之便合理。

苏联在40年代是采用查普林教授提出的公式来确定供暖室外计算温度θw,即:

θw=0.4θp1+0.6θmin(1)

式中,θp1为当地历年最冷月平均气温的平均值,θmin为当地曾出现过的小时气温的最小值。

美国的aSHRae手册,1949年推荐采用当地历年气温记录中12月、1月、2月全部小时数据中相应保证率为97.5%的气温作为当地的供暖室外计算温度。后来由于重视了围护结构的蓄热特性,1959年把原来按冬季各小时气温的百分率统计法,改为按冬季均气温的百分率统计法,并且建议供暖室外计算温度的确定应随室内气温允许的波动幅度而不同。1975年aSHRae标准90-75在《新建筑物设计节能》中规定,供暖设计应选取满足当地97.5%气温需要的温度作为室外计算温度。同时指出,如果房屋是轻型围护结构,又有大面积玻璃,且室温控制要求很高时,应采用最低温度平均值或满足99%气温需要的温度作为室外计算温度。

英国iHV掼根据允许的极端概率,给出英国及其它国家在各种条件下的室外计算温度,它们考虑了建筑物的体积及其热惰性,也考虑了供暖设备超负荷容量的临界系数。

我国70年代以前沿用苏联的作法,后来采用类似美国的保证率统计法。GBJ19-87不保证率来确定室外计算温度,这种作法以实际30年的气象数据为基础,进行概率统计,得到日平均不保证时间为五天的温度值,作为室外计算温度。以北京地区为例,日平均温度不保证五天相当于外温不保证率为5/126=4%,这时北京地区的室外计算温度为-9℃。这种作法虽然考虑了外温的随机波动特征,比直接采用最不利外温加权值前进了一大步,但是还存在一些不合理的地方:

供暖设计负荷不仅与外温有关,而且与太阳辐射及风速风向有关,这些气象参数随时间随机变化着,且相互之间存在相关关系。因此很难用统计的方法确定多因素的不保证率下的室外计算温度。

外温不保证率与室温不保证率是本质不同的两个概念。由于建筑物的热特性,外温经衰减、时间延迟才进入室内,造成室温的变化。因此合理的设计依据是室温不保证率,而不是外温不保证率。

建筑物的热特性并不等同于单一围护结构的热特性。JGJ24-86《民用建筑热工设计规程(试行)》规定,围护结构的冬季室外计算温度应根据围护结构热惰性指标D来确定,D值越小,室外计算温度选得越低。实际上,建筑物的热惰性学在很大程度上取决于它的外窗墙比,仅由外墙的D值并不能全面反映建筑物的热惰性。

室外气象参数的随机性造成室温是随机过程,在给定设计要求室温下,室温不保证率是随机变量,它服从一定的概率分布,因此应从概率意义上去理解室温不保证率。

本文试图采用随机分析的方法,根据随机气象模型和状态空间建筑模型,直接求解自然室外温随机过程,得到冬季供暖期的自然室温的概率分布,从而求得室外综合计算温度。前者充分考虑室外气象的随机性与建筑物热特性的综合作用,是根据室温不保证率的概率分布求得的。以它为依据,用稳态传热法计算供暖负荷,就能达到设计要求的室温不保证率及其概率信度。

2室外综合计算温度求解过程

供暖期的室温θa(t)可看成自然室温θ(t)与供暖温升Δθh(t)之各,即

θa(t)=θ(t)+Δθh(t)(2)

其中,自然室温θ(t)是指建筑物在无供暖设备情况下的室温,供暖温升Δθh(t)指供暖造成的室温的升高值。

室外气象随机过程可分解为确定(期望)过程与零均值的随机过程之和,它们作用在建筑物上,造成自然室温θ(t)也可分解为确定室温θd(t)与零均值随机室温θs(t)之和,即

θ(t)=θd(t)+θs(t)(3)

房间进行供暖,就是向房间提供热量,使确定室温θd(t)提高。当供暖系统向室内投入的热量为Q时,按稳态传热计算,室温将升高的幅度Δθh为

(4)

式中,Ki和Fi分别表示第i个护体的传热系数及传热面积,ρ和Cp分别为空气的密度和定压比热,n和V分别为房间的换气次数和空气容积。

如果供暖系统向房间的最大供热量为Qmax,则室温可以升高的最大值ΔQh,max为

(5)

于是,即使供暖系统投入最大负荷,房间温度仍低于室温设计值θr的时间与房间自然室温θ(t)低于给定值θo的时间相同。

θo=θr-Δθh,max(6)

因此,房间自然室温θ(t)低于θ0的时间的概率就是房间供暖时室温θa(t)低于θr的时间所占供暖季时间的百分比,也就是房间按照热量Qmax供暖时室温θa(t)低于设计温度θr的时间所占供暖季时间的百分比,或称为室温不保证率tc见(图1)。反之,当给定一定概率信度下的室温不保证率时,就可以根据室外气象参数和建筑物热特性,求得θ0,从而供暖系统就可以θ0作为室外计算温度来求出供暖设计负荷Qmax,

(7)

图1室温不保证率

因此,将θ0称作在一定概率信度和一定室温不保证率下的供暖系统负荷计算用的室外综合计算温度。同于它是由房间的自然室温的不保证率及概率信度决定的,因此,它与房间围护结构的热特性、外温和太阳辐射的随机性及室温不保证率的取值有关,而与供暖系统无关。

自然室温低于室外综合计算温度θ0的时间与冬季时间(t2-t1)之经tC可具体写为

(8)

式中,Δti表示自然室温θ(t)低于θ0的时间段,见图1所示。

采用单位阶跃函数g(x),其定义为

(9)

因此tC可改为

(10)

它也是以θ0作为供暖系统室外综合计算温度时,室温的不保证率。由于自然室温θ(t)是随机过程,tC是随机变量,其概率分布与θ0和[t1,t2]有关。以北京地区为例,冬季室外气温和太阳辐射可看成正态过程,于是自然室温θ(t)也是正态过程,因此tC近似服从正态分布,经数学推导,最后给出:

tC的期望

(11)

式中,F(x)为标准正态分布函数,σ(θ(t))为自然室温θ(t)的标准偏差。

tC的方差

(12)

式中,r12表示自然室温θ(η1)与θ(η2)的相关系数,σ1和σ2和分别表示θ(η1)与θ(η2)的标准偏差。

3算例与分析

以北京地区的气象条件和一个房间为例,采用随机分析的方法,求得冬季自然室温在不同室外综合计算温度下的不保证率的概率分布。选用的房间特征如下:

内部尺寸(m)为4×4×4,中间层

南墙面积12m2,南窗面积4m2(对应南窗墙比为25%),北墙和南墙为外墙,东墙、西墙、楼板和地板为内墙;外墙为370mm砖墙内外抹灰10mm,内墙为240mm砖墙内外抹灰10mm;只有一个单层窗户(南窗);外墙外窗无遮阳

换气次数为1h-1

不考虑室内自由得热和家俱的影响

该房间与其上、下、左、右四个房间具有相同的热边界条件

图2给出该房间在室外综合计算温度分别为-5℃、-4℃、-3℃和-2℃时自然室温不保证率的概率分布。从图2可得如下几点结论:

图2室温不保证率的概率分布(换气1h-1,南窗墙比25%)图3室温不保证率的概率分布(换气0.5h-1,南窗墙比25%)

不管自然室温不保证率及其概率如保,室外综合计算温度几乎不可能低于-5℃(图2给出,近似100%的概率信度下,自然室温低于-5℃的时间不超过0.3%)。

如果以95%的概率保证自然室温不保证率不超过5%,那么,室外综合计算温度为-2℃;换言之,在未来的100年里,自然室温低于-2℃的进间超过5%的冬季时间的年头只有5个。

在相同概率0.9下,如果要求自然室温不保证率不超过0.1%、0.6%、0.9%和4.2%,那么,室外综合计算温度分别为-5℃、-4℃、-3℃和-2℃。

如果以概率0.65、0.90和0.99保证自然室温不保证率不超过1%,那么,室外综合计算温度分别为-3℃、3.5℃和-4℃。

可见,根据给定的概率和自然室温不保证率,由图2可查出相应的室外综合计算温度;相同概率下,要求自然室温不保证率越小,那么,室外综合计算温度越低;相同的自然室温不保证率下,概率信度要求越大,那么,室外综合计算温度越低。

图3给出房间换气次数为0.5h-1的情况,图4给出房间南窗墙比为50%的情况,图5给出房间北窗墙经为50%的情况。这3幅图同样可以从概率意义上去理解室外综合计算温度,同时还可看出换气次数、南窗墙比和外窗朝向对室外综合计算温度的影响。在以概率0.9保证自然室温不保证率不超过1%的情况下,图2、3、4、5给出的室外综合计算温度分别为-3.5℃、-2℃、-1℃和-5℃,可见,换气次数由1h-1降为0.5h-1时,室外综合计算温度升高1.5℃;南窗墙比由25%升高为50%时,室外综合计算温度升高2.5℃;外窗由朝南改为朝北时,室外综合计算温度降低4℃。

4结论

随机分析的方法从本质上提示了室外气象参数的随机性与室温的随机性之间的内在联系,真正从概率的角度去确定室外综合计算温度,因此,它是确定冬季供暖系统负荷用室外综合计算温度的科学方法。

室外综合计算温度θ0与围护结构热特性、室外气象参数特性和要求的室温不保证率及其概率信度有关。因此,严格地讲,θ0要根据具体的房间转护结构热特性和气象参数的随机性,通过比较复杂的计算才能得到。已经研究出的随机气象模型[1]可提供计算θ0的基础气象数据,已开发的Stoan软件可以根据具体的建筑物计算出如图2、3、4、5那种形式的各种室温不保证率和概率信度下的室外综合计算温度。进一步的工作是将全国按气候特点分区,分别给出其随机气象模型,然后对各种房间按其窗墙比、朝向和轻、中、重型等因素分类,从而得到全国不同地区不同形式的房间在不同的概率信度和不同的室温不保证率下的供暖室外综合计算温度,此结果将以表格形式或简单的pC机软件形式给出,以便设计中使用。这些工作目前正在进行之中。

图4室温不保证率的概率分布(换气1h-1,南窗墙比25%)图5室温不保证率的概率分布(换气1h-1,南窗墙比50%)

温室气体的特点篇6

关键词:数值模拟实验验证变参数模拟

0.引言

随着计算机的大容量化和高速度化以及计算流体力学的发展,在室内热环境方面,特别是大空间建筑室内热环境设计中已逐渐普及采用CFD来解决室内气流组织、热环境等问题的研究[1],从而使室内热环境特性研究及其全面评价成为可能。

本文应用软件airpak,利用第三类边界条件对某实验室室内热环境进行数值模拟,并通过实验予以验证,进而利用数值模拟对室内热环境特性进行分析。

1.环境实验室简介

如图1所示,环境实验室内尺寸为4.9m×3.5m×2.5m,墙体均采用保温材料。气流组织采用顶送下回,送风口尺寸为16cm×69cm,距东墙中侧设有一30cm×30cm的回风口。室内东西墙附近各有一个散热器,图1中Z向为北向。

2.数值模拟计算与结果

2.1物理模型及数学模拟概况

模拟用物理模型如图1所示,其墙体传热系数为0.383w/(K×m2),墙外侧温度28℃。送风速度为2.35m/s,送风温度17.8℃,靠近东、西墙处的散热器散热量分别为840w、2410w,且室内日光灯关闭。

数值模拟用数学模型为K-ε紊流模型,利用第三类边界条件对房间进行热环境模拟。对送、回风口及回风管处、散热器等采用了网格加密的处理,总网格数18655个。

2.2数值模拟结果

2.2.1温度场分布

如图2(a)、(b)所示,沿着风口自上而下,温度逐渐变化。近风口处等温线密集,温度分布存在明显的扩散现象。在图2(a)中,由于右侧存在一个散热器,导致了两边温度分布并不对称。在图2(b)中,水平方向温度梯度明显变小,存在衰减现象,回风口处等温线相对稀疏,房间居住域温度变化相对缓慢。图2(c)为南墙表面的温度分布,从图中可以看出,墙面自下而上温度逐渐升高,离风口较远处的温度相对较高,等温线较密集。图中所标数字单位均为℃。

2.2.2速度场的分布

图3为室内速度场模拟结果。模拟结果表明,射流断面速度从射流中心开始逐渐向边界衰减并沿射程有所变化,导致流量沿程增加,射流直径略有增大。回风口的气流近似于流体力学中所述的汇流。离开汇点距离越大,流速衰减越大,呈二次方衰减[2]。从图中可以看出,风口下方速度较大,自上而下存在衰减现象。其余区域速度较小。图3(a)中,气流在左右两侧各形成一个较小的涡流。图3(b)中,除送风口与回风口处速度较大,整个房间的速度较小,且分布比较均匀。

3.实验验证

3.1实验布点与测量方法

实验中共布置九个速度测点,在宽度方向上取中间截面布置七个点,两个散热器附近各布置一个测点。空气速度采用万向风速仪,其输出信号通过Fluke采集器进行集中采集。布点位置如图4(a)所示。

采用垂直方向上均匀布点的原则,实验中布置二十个温度测点,采用带防辐射屏蔽罩的t型热电偶进行测试,数据采集通过anjelun采集器集中采集,每分钟采集一次,布点位置如图4(b)所示。

3.2实验结果与模拟值的对比分析

表1、表2分别为图4(a)、图4(b)各测点实验值。定义系列测定误差为:

其中xs——实测值;

xm——模拟值;

n——测点总数。

计算σ时剔除最大偏差值。经计算,速度系列误差σv=0.15m/s,温度系列误差σt=1.66℃。速度误差相对较大,这是由于在速度均匀区域测点较少,某些点实测值与模拟值相差较大造成的。温度误差相对较小。对比表中的各个数值,说明模拟热环境与实际热环境基本一致,数值模拟结果可靠。

表1速度模拟值与实测值比较测点序号123456789

实测值(m/s)2.131.731.690.110.170.090.70.181.16

模拟值(m/s)2.041.711.350.140.110.160.520.120.08

表2温度的模拟值与实测值测点序号12345678910

实测值(℃)25.225.9925.2618.4920.220.8220.5724.3823.9423.75

模拟值(℃)22.9622.7622.4618.6919.5520.1120.1623.8623.4823.2

测点序号11121314151617181920

实测值(℃)23.7522.8924.322531.4225.1524.1223.0322.9623.35

模拟值(℃)22.8222.1424.6923.5522.6722.4522.3723.7423.226.91

4.室内环境特性模拟

对围护结构传热系数、室外空气温度、以及送风温度、速度等参数进行了变参数模拟。选取在房间中间位置点10和靠近出风口处点5作为观察对象。(参看图4(b))

4.1变送风参数模拟结果

分别设置送风温度14、16、17.8、20、22℃,由图5(a)可知,随着送风温度的增加,点10,5的温度都在增加,室内温度也随之升高,点5温度增加的趋势要高于点10。

分别设置送风速度1.8、2.1、2.35、2.7、3.0m/s,由图5(b)可知,随着送风速度的增加,点5的速度增加趋势略为明显,这是与点5位于风口附近,受送风速度影响较大有关。点10的风速变化并不明显,速度较均匀。

4.2变热工参数的模拟结果

分别设置墙体的传热系数为0.383、2.5、4.5、6.5、8.5w/(K×m2),其他参数不变,由图6可知,随着传热系数的增加,室内温度略有升高。这是因为随着传热系数的增加,材料的保温性能降低,比较容易受到室外参数的影响,点5影响较小。

5.3变室外温度的模拟结果

分别设置送风温度20、24、28、32和36℃,由图7可知,随着室外温度的升高,点10,5的温度略有增加,室内热环境受室外温度影响较小。

6.结论

采用airpak软件对某实验室热环境数值模拟,经实验验证结果表明基本吻合,模拟结果可靠。利用经验证后的数值模拟体系进行一些列变参数模拟结果表明,随传热系数增加,室温提高,当传热系数增加到2.5w/(K×m2)以上后,室温影响减弱,这是由于室内热源较大,墙体热工参数影响相对减弱所致。此外室内温度受送风参数影响较大。通过论文研究表明,借助一定的实验,利用数值模拟研究室内热环境是一种比较有效、可靠的研究方法,其研究成果可为空调设计提供参考和指导。

参考书目:

温室气体的特点篇7

近一百多年来全球气候正在变暖的事实,已经得到许多人的确认。

至于全球气候变暖的原因,科学界并没有取得完全一致的看法。一些质疑的声音,也不时从科学界内部传出。不过,相关领域的许多科学家都逐渐支持以下观点:人类活动引起的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体从工业革命时期以来的大量排放,是导致全球气候变暖的重要原因。这个观点也已经在国际权威机构一一政府间气候专门委员会(ipCC)的有关文件中得到认可。ipCC的评估报告认为,上个世纪中期至今所观测到的大部分温度上升,有超过90%的可能是与人类活动产生的温室气体排放有关。

正是有ipCC等权威机构观点的支持,为减缓逐步明显的全球气候变暖趋势,国际社会正在达成共识,需要尽可能削减温室气体排放。这也促进了人们研究各种人类活动对碳排放强度的影响,期望采取某种有效针对措施,以降低碳排放,并最后达到零排放。各国政要多次举行会议,提出减排目标,商讨国际分工与合作,以应对全球变暖。正是在这样一个大背景下,关注低碳话题成为当前的时尚,已经渗透到我们的政治、经济与社会生活中。

既然低碳关注成为时尚,那科学工作者也不免会在这类时尚问题的研究上紧跟。

争论泛起:水库,是碳源,还是碳汇?

虽然许多研究成果已经指出,人类在近200年来对化石能源的大量使用,是人类排放温室气体的主要来源,但这并不能阻止一些科学家对其他人类活动是否显著地增加了碳排放进行深入的研究。在这类研究中,有一位科学家的新颖观点,让人们将碳排放问题的关注兴奋点转向了水库。

这位科学家就是Fearnslde。

Fearnslde在前人工作的基础上,认真地研究了巴西图库鲁伊水库温室气体排放,发表了相关论文,对该水库可能的排放水平从理论上进行了较为全面的分析和估算。

在Fearnslde的研究中,他说,水库造成的陆地淹没,使得淹没区的植被腐化分解。在淹没水面以上部分,植物有氧分解成温室气体一―二氧化碳排放进大气。那些淹没在水面以下部分的植物,因为接近厌氧环境,被分解成二氧化碳和甲烷,通过水库表面的气泡和气体扩散进入大气中。另外,发电的水库,水流通过涡轮机时,或者水流通过泄洪通道时,因为水流温度、压强等的改变,而释放大量的甲烷气体。其中,甲烷的温室气体效应大大超过二氧化碳。这样累计下来,发电水库的甲烷和二氧化碳释放量约为同量级化石燃料电厂的好几倍。

根据他的论文,人们很可能会得到以下结论:虽然水电经常被标榜为绿色能源,但实际上,发电的水库是比火电站更严重的温室气体排放源。

当舆论已经普遍认为化石燃料电厂是全球重要的温室气体排放源时,Fearnslde的研究竟然说发电水库是更严重的排放源。不难理解,其说法的观念冲击性是巨大的。

据此,一些人,特别是反坝人士从这里得到重要的理论支持,他们说:水库,作为重要的碳排放源,对于全球气候变暖,更是难辞其咎。

有开拓者,就有追随者。在Fearnslde研究的启发下,有学者也对其他一些水库的碳排放进行了探索。特别是对于全球最大的水利工程三峡水库的温室气体排放,有人做了认真的研究。某些研究者得出结论:三峡水库的沼泽地甲烷排放通量很高,竟然超过了Fearnslde所观察的巴西热带水库。这个观点提出后,所产生的新闻效果是很大的。普通的人们很可能因此得出推论,三峡工程将成为很大的温室气体排放源。

对此,有人士辩护说,这个推论根本没考虑到我国大型水库建设的实际。在我国,大型水库蓄水前,都有严格的清库要求,植物以及土壤中的有机碳含量都不会很高,不会造成持久的温室气体大量排放。更有一些水电建设支持者,在仔细分析了Fearnslde等研究者的一贯言行后,说:Fearnslde等人历来就反对在河流上建设水电工程,因此,这些反坝运动者专门喜欢收集不利于水电工程形象的特例,而故意忽视或者回避可以证明水电是更清洁能源的事实。水电建设支持者坚持认为,以这些明显有情绪偏向的人的结论作为依据,就认定水库是重要的温室气体排放源,其论证是不可被采信的。

在反对Fearnside结论的文章里,对水库选样的代表性,有人辩解道,Fearnside所研究的水库,正处在热带地区,以如此特殊区域的宽浅水库的观察数据来论证水库是排放温室气体的元凶之一,证据毫不充分,结论不具备普遍性。虽然水库确实也是碳源,但地球上大多数水库的排放量远远没有如此巨大。也有人强调说,水库将陆地表面的有机物沉积到库底,迟滞了有机物分解成温室气体的过程,更有可能将部分碳长期隔绝在水库里,从这个意义上说,水库不仅仅是碳源,更应该看做是碳汇。

水库到底是碳源还是碳汇,争论泛起。

碳源还是碳汇,该如何分析?

按照一般意义,碳源,是向空气中释放二氧化碳等温室气体的场所,而碳汇,则是指从空气中吸收二氧化碳等温室气体。

如果按照这个表面上的定义,大多数水库是温室气体排放源,应该是毋庸置疑的。因为在许多水库,都可以被观测到库区内有温室气体排放。

不过,如果我们按照这个定义来确认碳源与碳汇,对于温室气体减排有实际的指导意义吗?

碳在自然界,是循环的。大气中的二氧化碳,在光合作用下,被植物吸收,然后在生物的呼吸作用下,有一部分返回大气。另外一部分作为生物体物质存储起来。从某一局部看,某类生物基本不吸收二氧化碳,只排放二氧化碳,比如动物,以此观之,动物应该是温室气体重要排放源。但我们得出这个结论,对温室气体减排是否有重大的指导意义呢?

意义应该是不大的。为什么?

很简单。生命体有生有死,除非短时期内,地球上有大量生命体消亡,或者有更广泛的生命体繁盛,生物的呼吸作用,并不可能在短时间内显著改变温室气体在大气中的浓度,这种生态系统碳物质循环所带来的大气碳含量波动,在短时期内是微乎其微的。就是说,作为重要碳排放源的动物界,是自然碳循环的一部分。在可见的时段内,并不能从总体上增加大气中温室气体的净含量。

那么,水库,是否会显著增加大气中温室气体的净含量呢?

答案不是很明晰。不过,很有可能是否定性的。

我们知道,水库排放温室气体物质的来源,有以下几种:建库前就在库区的,建库后新生成的,以及来自于水库所汇集流域内的。

对于建库前就在库区的温室气体排放源,建库后,如果依然在排放,我们就不能将这个排放量记录在水库对温室气体排放的净贡献中。如果建库使该排放源不存在了,那水库的净排放贡献也要扣除该排放源在建库前的排放量。在Fearnslde的研究中,图库

鲁伊水电站蓄水前在自然环境下的温室气体排放本底值,并没有测量。论证该水库的温室气体排放净贡献,必须要将这个值减去后,才是科学的。

如果流域内的温室气体排放源,因为水流的汇集作用,而沉积在水库库区,使得温室气体在库区集中排放,我们更难将这一部分的排放量归为是水库的净排放。对于全球温室气体排放来说,这仅仅是转移了排放地而已。

对于建库后新生成的排放源,我们也要辩证分析。水库蓄水后,库区湿地面积有可能增大。湿地虽然会排放大量的甲烷等温室气体,但水库建成后,会降低下游被洪水淹没而成为湿地的几率,有可能使下游排放温室气体的数量减少。同时,因为水库的建设,使得大量排放源被深水区域覆盖,这又会大大降低甲烷等气体的排放,使得水库具备了碳汇的功能。这样,对水库建设而增加的整个流域的净排放量估算,其工作变得十分困难。

虽然也有人说,水库大坝的建设,使得河流碳向海洋沉积的通路受阻,让很大部分碳无法永久地沉积在海洋中。但是,有研究针锋相对地指出,即使河流不受大坝阻滞,河流中的大部分碳也并不会沉积到海洋,而是在河水流动过程中,排向大气,或者沉积在河滩。

照以上的分析思路,水库的碳汇碳源作用,似乎只是将自然界本来就有的生物圈碳元素循环添加了一个环廿,整个循环周期以及总体上参与循环的碳量并没有因此显著改变。在碳循环过程中,水库既可能是碳源,也可能是碳汇。

关注重点:碳循环周期改变

即使水库是显著的碳排放源,但水库与火电厂等以化石燃料为能源的温室气体排放源也有明显的不同。化石燃料是在地质作用下,经过几亿年而累积下来的碳汇。近代以来,对地质时间尺度生成的化石燃料的大量消耗,使得大气中温室气体在短时间尺度上(以生命个体的生存时间为单位)的循环平衡被迅速打破,大气中的温室气体含量迅速增加。这种平衡的破坏,与生物圈碳循环平衡的修复不同,自然界在短时期内无法自我修复。这才是全球对温室气体排放担忧的根本所在。

温室气体的特点篇8

1973年能源危机之后,各发达国家在建筑节能方面取得了长足的进步,有了显著的特点。具体节能技术措施有以下几个方面:(1)在规划设计上有利于节能的建筑朝向和平面形状。限制建筑物的体形系数;限制建筑物的窗墙比。(2)改善护结构的热工性能。(3)改善窗户设计,减少能耗。(4)利用自然条件减少能耗。[3]而我国的建筑节能工作开始于80年代初期,但是由于认识上的不足、体制上的不顺、法规上的不健全、技术上的不配套等,严重制约了建筑节能的发展。不过在可持续发展战略思想的知道下,以及国家下定决心作出了很大的努力还是取得了一定的成绩。[4]

会所建筑的节能措施

影响建筑节能的因素有很多,如建筑物体形系数、围护结构和传热系数、窗墙面积比、换气次数等,因此建筑节能应从这几个因素入手。[5]重庆夏季常年出现连晴高温天气,夜间室外温度也居高不下,超过舒适性温度,需要强有力的降温措施。冬季虽然室外气温较高,但日照率太低,室外综合温度低,仍需要供暖才能维持房间热舒适,所以对建筑节能和环境质量的要求就会比较特殊。冬天要求保温节能,夏天则要求隔热节能。建筑保温与建筑隔热有相似之处,有的保温措施同样可以达到隔热的目的,只是两者的热流方向相反,两者的构造措施各有特点。[6]

综合国内外的研究成果,建筑节能大致有以下几个途径:1墙体节能,2门窗节能,3屋面节能4采暖节能,5通风节能。[7]

1.墙体节能

墙体是建筑护结构的主体,所以墙体的节能设计直接影响到建筑的耗能。墙体的节能有以下两个途径:

(1)建筑保温节能设计

建筑保温分为建筑内保温和建筑外保温两种。建筑内保温就是在建筑外墙的内表面上加设保温材料,再在其上粉刷、涂料等,其优点是墙体内表面不用加强防水层,构造处理简单,保温材料可以免受室外雨水的影响,是一种简单但是效果很好的建筑保温方式。

建筑外保温是在外墙外表面上做保温材料,覆以防水层,再设外墙装修的构造方法。其优点有很多。首先其保温层设在外表面,可以有效的保护外墙砌体免受太阳辐射的影响,减小墙体应力损害;其次外保温对建筑柱、梁、墙角等敏感部位处理容易,可以减少热桥的产生,并可避免内表面结露;再次围护结构内侧为重质砌体,有较高的热容性,可以减少室温的波动;最后在夏季,外保温材料又起到很好的隔热作用,使墙体不会升温过快,内表面温度降低,增加了室内舒适度。

(2)建筑隔热节能设计

隔热除考虑外墙部位需设置外,屋顶由于受太阳辐射影响最大,所以也要进行隔热设计。隔热设计主要有隔热材料隔热和隔热构造隔热。隔热材料有填充类、板块类和热反射类。而现在有一种很廉价的隔热方式:空气层的隔热。这是一种将“空气”作为隔热材料的特殊做法,其隔热性能良好,所以在隔热构造设计中被经常用到。其隔热原理是通过降低传热达到隔热的目的,而影响其隔热性能的原因有:空气间层厚度、热流方向、空气间层的密闭程度和两侧表面的光洁度。这种隔热方式现在主要被用于炎热气候地区的屋面、墙体、双层窗中,隔热效果好。同时空气间层设于墙体部分,起隔热和保温双重效果,不过水平构件只有隔热作用。而根据重庆地区的气候特点和人体对室内空气质量的要求,空气间层保温技术是最佳选择。[8]

2.门窗节能

衡量门窗性能的指标包括四个方面:隔热保温性能、阳光得热性能、采光性能和空气渗透性能等。由于玻璃的传热能力比砖墙大许多,所以充分利用保温隔热性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。改善门窗绝热性能的首要措施是增加窗玻璃层数,在内外层玻璃之间形成封闭空气层。同时可以在窗上加贴透明聚酯膜,也是个有效的方法。还可以加设门窗密封条提高门窗气密性。[9]

3.屋面节能

国内常用的几种节能屋面是:高效保温材料屋面、架空型保温屋面、浮石砂保温屋面和倒置型保温屋面。平屋顶多采用加气混凝土保温,厚度增加到50-100mm。有的用水泥聚苯板、水泥珍珠岩或浮石砂保温。有的则在架空混凝土薄板下设袋装膨胀珍珠岩,保温效果很好。坡屋顶为便于设置保温层,可以在坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡,或者在天棚上铺设上述绝热材料。[10]新晨

4.采暖节能

现在有一种性能稳定、节能、环保、经济的系统方式——水源热泵系统。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流、湖泊)中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能转移的一种技术。众所周知,地下水温度在一年内波动远小于室外空气,是很好的热泵热源和空调冷源。同时,在冬季不存在结露、结霜等问题;在夏季有些情况下甚至可以直接从地下水作为冷源给用户供冷,而不用开启水源热泵,从而有很大程度上的节能。考虑到人体对室内热舒适的要求,室内应采用地板采暖和吊顶冷辐射技术。人们的舒适感觉是“足暖头寒”,所以通过辐射方式供冷、供热可以增强室内环境的热舒适性。研究表明,冬天如果采用地板采暖,当房间温度为16度时,人们热舒适感觉相当于约18度时的水平。所以,这种方式可以降低采暖能耗,达到舒适、节能的双重目的。[11]

5.通风节能

温室气体的特点篇9

摘要美国关于温室气体排放核算的研究起步较早,相关经验值得中国借鉴。以美国的温室气体核算为参照对象,对比我国温室气体排放核算在数据来源、核算方法、数据质量控制方面的实际情况,探讨如何进一步提高我国温室气体排放核算结果的准确度,以求更准确地反映国内不同地区不同行业的温室气体排放情况。

关键词温室气体清单;排放核算;数据统计体系;核算方法;数据质量控制;美国

全球气候变化已成为社会与科学界普遍关注的热点问题,它影响着人类生活环境与自然生态系统,并隐含着严重的、不可逆的破坏风险。为应对气候变化,世界气象组织与联合国环境规划署携手成立了政府间气候变化专门委员会(ipCC),了《2006ipCC国家温室气体清单指南》。为各国提供标准化的温室气体清单编制方法,以量化不同排放源的温室气体排放情况。美国对温室气体排放核算的研究起步较早,形成的编制体系较为成熟稳定,并被认为能“向美国国内和国际气候变化政策提供执行依据和文本”。这将为提高我国的温室气体排放核算研究水平和结果准确度提供有益的启示和借鉴。

根据《2006ipCC国家温室气体清单指南》(以下简称《ipCC指南》),温室气体清单的编制覆盖能源活动,工业生产过程,农业、林业和其他土地利用,废弃物处理这4个部门的活动。核算过程的基础是获得排放数据和选择核算方法。排放数据主要包括活动水平数据和排放因子,前者指在特定时期特定区域导致温室气体排放变化的人为活动量:后者指一定量的上述人为活动可产生的温室气体量,是一类代表性较强的数据。核算方法是指利用数学、工程学和经济学等工具估算或预测各类活动温室气体排放量的程序。

美国温室气体排放核算

美国国家温室气体清单由美国国家环保局(epa)主导编制,并以中立性、规范性、有效性、完整性为编制原则。一方面,该机构是独立的官方机构,不代表任何一方的利益,且建立了相对稳定的研究团队,编制过程中的人员分工、组织结构等都严格地按照既定模式进行;另一方面,它与美国相关政府机构、学术机构、行业协会等数据源的拥有者建立了特定的关系,形成了完整、有效的数据覆盖体系。

数据来源

在温室气体核算中,epa所需的数据主要由美国能源信息管理局(eia)、美国橡树岭国家实验室C02信息分析中心(CDiaC)等专业权威机构收集提供。根据epa官方的GreenhouseGasinventoryReport2011,美国温室气体清单编制的排放源划分基本与《ipCC指南》一致,核算过程所需各部门数据的具体来源整理如表1所示,主要包括官方统计部门数据、行业部门数据和调查数据。由表1可看出美国温室气体排放核算数据来源详细具体,行业报告种类丰富。

核算方法

epa温室气体排放核算以ipCC指南提供的“活动量×排放系数”基本方法学为基础,其中活动量的算法一般分为3种,以水泥行业排放核算为例,熟料产量分别可基于水泥产量数据推算、基于熟料产量的直接统计、基于原材料碳酸盐的权重及煅烧比例计算。

由于ipCC方法所需的部分数据难以获得,而指南又未提出具体的调查方法或测算模型,因此epa根据本国实际情况,针对部分点源与线源的排放提出了新的数学估算模型,并获得了ipCC的承认。此类新模型大多以当地历年的排放数据为基础进行模拟,或测算;与ipCC基本方法相比,它们更适用于本地排放核算;更能提高核算结果的精确度。具体而言,在移动源排放上,epa开发了moBiLe模型以估算各类机动车的排放系数:在非道路车辆的排放上,epa通过非行驶源(nonRoaD)模型计算排放数据;在废弃地下煤矿排放上,通过epa2004方法学计算排放数据;在矿物有机土壤年碳储量的计算上,通过Century模型模拟不同土地的使用及其影响。另一方面,ipCC核算方法主要从社会运营角度出发,而epa对于纽约等部分城市的排放核算,常进一步从政府运营角度将排放划分为社会部门排放与政府部门排放,强调了政府部门在碳减排方面的重要作用,从而更有利于政府制定相应的减排计划。

数据质量控制

针对美国温室气体排放核算工作,epa制定了严格的数据质量控制措施,并了数据质量控制相关的法规与指南,如《温室气体排放报告强制性条例2009》<以下简称《强制条例》>等。主要措施包括应用“等级系统”划分数据收集要求、制定监测计划、规划企业内部数据控制等。“等级系统”以量化方法的分级模式为基础,通过利用相关数据收集管理要求的高低来区分不同的工作难度,以助于政府机构对重点排放企业的识别与监测。同时,《强制条例》要求每个参与温室气体报告制度的企业都须制定严格的检测计划,并提供了细致的监测计划模板,以助于相关数据准确性与合规性的核实。另外,epa还通过“现有控制标准的引入”与“在线申报系统的应用”两种技术支持手段,对企业内部数据质量的控制活动进行了规划,以便于数据的统计与管理。

我国温室气体排放核算数据来源

我国温室气体排放的核算尚未实现全国范围的规范化与标准化,也尚无权威机构专门负责相关工作。参考天津等部分城市的试点情况,目前我国温室气体清单的编制主要以国家发改委气候司2011年编写下发的《省级温室气体清单编制指南(试行)》(以下简称《省级指南》)为指导方法。以《ipCC指南》国际标准为参照物,《省级指南》对温室气体清单排放源的设置进行了部分修改,具体为:在能源活动中加入了生物质燃烧,土地利用变化和林业活动排放分为森林和其他木质生物质生物量碳贮量变化、森林转化温室气体排放两部分。《省级指南》建议的各类别活动数据来源整理如表2所示。

核算方法

我国温室气体排放核算,以ipCC指南的“活动量×排放系数”为计算公式。其中活动量的核算主要通过ipCC级别2方法学进行:以水泥行业排放核算为例,石灰产量仅根据统计报表中的本地企业产量加总。另外,也有学者对某特定城市或某特定行业的排放核算方法进行了深入研究。如王海鲲等将城市排放源划分为能源消费和非能源消费两部分,提出了以无锡市为代表的城市碳排放核算体系;王思博以社会经济的基本单元为研究对象,提出了水泥工业企业的碳排放核算方法学。与ipCC基本方法相比,这些学者的研究更倾向于聚焦城市或企业等小范围的排放,核算方法更加细化具体,小范围内的核算准确度高;但也由于考虑范围过小,不适用于作为全国统一标准推行。总而言之,我国相关研究的起步较晚且部分研究的权威性、广泛适用性有限,所以目前国内尚无统一推广的、符合我国经济社会发展情况的相关计算模型。

数据质量控制

目前我国实施的主要数据质量控制方法是统计“四大工程”的应用。统计“四大工程”包括基本单位名录库、企业表制度、数据采集处理系统与联网直报系统四项内容。“四大工程”的试点工作于2010年起开始实施,但目前尚未在全国范围内普及。2013年发改委公布的10个行业企业温室气体排放核算指南,进一步对我国温室气体数据的质量控制工作提出了具体要求。但是,一方面由于相关控制要求过于笼统宽泛,且指南未针对中国企业的实际情况给出具体的操作方法;另一方面,由于组织机构的数据质量管理经验缺乏,且相关工作受困于资金和技术的局限性无法独立开展,因此排放数据的总体质量水平未得提升。可以说,我国温室气体数据的质量管理仍处于初步发展阶段。对比分析及建议

对比分析

从数据来源对比:美国的数据统计体系较完善,参与数据提供的组织协会众多,数据来源详尽广泛,收集效率高。而我国现行统计方法的数据来源较为分散单一,参与数据提供的组织协会较少;且一些所需数据未纳,入现有统计体系中,需要通过其他调查而获得,未形成完备的数据统计体系。

从核算方法对比:美国的核算方法相对多样,并根据实际情况开发了具有本国特色的计算模型(如Century模型等),发展较为成熟。而我国的核算方法比较单一,针对本国国情的核算方法与模型的研究相对较少,且既有研究的范围偏小,普适性有限,不适于写入全国统一标准中。

从数据质量控制对比:首先,美国温室气体排放数据质量控制的制度体系更成熟健全,不仅对数据质量控制统一作了具体规定,还制定了相应的范本指南以作参考。而我国相关制度的建设较为滞后,且尚未出台符合中国实际情况的具体操作标准。其次,美国数据质量控制的措施多样,应用范围广,数据质量水平高。而我国的控制措施较单一,且由于经验缺乏和资金技术局限,实施范围有限,执行情况不如预期。

建议

第一,完善数据统计体系建设。一方面,与美国相比,我国基础统计体系与温室气体核算所需的数据体系契合度较低,应将林业等重点排放部门纳入统计体系中,并调整部分指标的统计重点使其符合清单范围。以移动源为例,《中国能源统计年鉴》和交通部门对机动车数量的统计均以本地区注册车辆为据,应对本地车辆出行和非本地车辆入境分别进行汇总,以提高排放核算结果的准确度。另一方面,温室气体排放涵盖全社会经济生活各领域,排放涉及的大部分统计数据来源复杂、专业性较强、搜集难度高、管理难度高,需要各政府部门和组织机构的协调与配合。因此,以温室气体清单编制需求为参照,协调各政府部门和行业组织等多方的数据收集工作,改进现行的统计制度、统计分类和汇总方式,并建立稳定统一的数据采集平台,完善基础统计体系的建设,有利于更准确、及时地收集温室气体清单数据。

第二,加强核算方法的本地化研究。不同地区排放源的类别与比重不同,排放源产生温室气体的比例系数不同;由于技术限制,不同地区相同排放源可获得的数据类别不同,若采用国际统一标准对本国排放进行估算,其结果将与实际排放存在一定差距。如《ipCC指南》未将生物质燃烧纳入能源活动中,也没有阐述相关的核算方法,而《省级指南》中却有相关的核算要求。因此,将核算方法论的本地化研究设为该领域研究的重点之一,吸引相关研究人员的关注,建立起涵盖全国范围的、基于本地历年实际排放情况的核算方法,将进一步提高温室气体排放核算结果的科学性与可靠性。

第三,健全数据质量控制制度体系。一方面,制定数据质量控制的技术文件。对各地区数据收集的执行方法、执行工具、数据来源进行统一规范,并具体的操作指南作为参考。另一方面,实行多样化的数据质量控制管理措施。学习借鉴发达国家的数据管理经验,引进国外先进技术,加大资金投入,提高数据管理效率,以提升整体数据的质量水平,并进一步推进数据质量控制规范的全国普及。

主要

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温室气体的特点篇10

关键词:寡照;设施;番茄;光合特性;酶活性

中图分类号:S641.201文献标识号:a文章编号:1001-4942(2017)03-0064-05

abstractthemeteorologicaldataofinsideandoutsidegreenhouseinnovember2015wereselectedtoanalyzethedistributionofextremesparsesunlightandcharacteristicsofgreenhousemicroclimate.andthechangesofphotosynthesischaracteristics,activitiesofantioxidantenzymes(SoD,Cat),mDaandsolubleproteincontentsoftomatowerestudiedinsunny,foggyandrainy(snowy)days.theresultsshowedthatsparsesunlightcouldbeformedinseverefoggyandrainy(snowy)days.thelightintensityingreenhousecouldbesignificantlyreducedandthetemperaturedeclinedindifferentdegrees,especiallyinrainy(snowy)day.themaximumphotosyntheticrate,lightsaturationpoint,apparentquantumefficiency,Catactivityandsolubleproteincontentoftomatoleavesinfoggyandrainy(snowy)daysweresignificantlylowerthanthoseinsunnyday.However,thelightcompensationpoint,SoDactivityandmDacontentinfoggyandrainy(snowy)daysweresignificantlyhigherthanthoseinsunnyday.thelowlightintensityandtemperatureingreenhousecouldmaketheoxidationresistanceofsuperoxygenfreeradicalsweaker,thestructureandfunctionofcellmembranesystembehurtheavier,theleavesmorelikelytoagingandthephotosyntheticcapacityweaker.theseresultscouldprovidescientificbasesformanagementofgreenhousevegetablesandagriculturalmeteorologicalserviceinfoggyandrainy(snowy)daysinnorthernChina.

KeywordsSparsesunlight;Greenhouse;tomato;photosynthesischaracteristics;enzymeactivities

山|是设施蔬菜生产大省,温室蔬菜在保障冬、春季北方蔬菜均衡供应、增加农民收入、促进低碳农业发展等方面发挥了重要作用。近年来,北方各地雾霾天气频发,极端连阴雨天气时有发生,给设施农业生产造成的不利影响也日渐凸显,严重影响温室内光照及蓄热,使得温室蔬菜生长、发育迟缓,产量、品质下降。

国内外关于寡照的时空分布特征及寡照对设施作物生理参数、生长发育、产量品质等方面影响的研究已有报道。研究表明:寡照条件下,辣椒的净光合速率、蒸腾速率、羧化效率、光补偿点和Co2补偿点均显著降低,而表观量子效率升高[1];寡照胁迫严重时可造成黄瓜植株叶绿体发育不良,排列紊乱,超微结构遭到破坏,叶绿体数量减少,叶绿素降解加剧、含量降低[2]。此外,寡照胁迫使得作物植株同化量、叶面积、茎粗、叶片厚度[3]和产量[4]不同程度地降低,并造成侧枝和叶片的发育速度减缓甚至停滞[5];造成花期推迟,开花指数下降,开花期分散[6]。植株叶片抗氧化酶活性与光照强度密切相关,ali等[7]研究表明兰花叶片的SoD、Cat活性随光照强度增加而增加,Rossa等[8]研究表明寡照可以降低植株叶片SoD活性。

迄今为止,关于寡照对设施蔬菜生理特性及产量品质影响的研究较多,但对寡照天气的构成分布及其对设施蔬菜影响的研究较少。本试验分析了2015年11月济南市极端寡照天气的构成分布情况及其对温室内小气候特征的影响,并研究雾霾及阴雨(雪)天气造成的寡照对设施番茄光合特性及酶活性的影响,以期为科学应对雾霾及阴雨(雪)天气造成的寡照灾害及确定寡照灾害等级提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2015年11月在山东省农业科学院蔬菜花卉研究所日光温室内进行,供试日光温室长60m,跨度约为10m,前坡面和后坡面为钢结构一体化半拱形桁架,后坡墙高约4.5m,中脊高约1.5~2.5m。东、西两侧砖墙厚度为0.8m,北面砖墙厚度为0.6m。温室覆盖棚膜为聚乙烯无滴膜,膜厚0.6mm,透光系数为75%。温室内种植的蔬菜为番茄,均匀选取生长健壮、长势旺盛的三垄番茄植株为供试材料,作为3个重复,试验期间水分和养分水平适宜,管理一致。

1.2数据来源

数据来源于2015年11月份山东省农业科学院试验温室内小气候自动观测站及温室外气象站,雾霾及降水过程资料来源于山东省气象台。

1.3叶片光合参数的测定

分别于晴天、阴雨天、雾霾天上午9―11时利用Li-6400光合作用测定系统(Li-CoR,USa)测定3株供试番茄植株叶片的光合参数(固定测量),选择植株顶端向下的第5~8片生长良好的功能叶片,测定时叶室内设定温度25℃,Co2浓度为390μmol・mol-1,光合有效辐射(paR)设置2000、1500、1000、800、500、200、100、50、20、0μmol・m-2・s-1共10个水平,分别测量不同paR水平下的光合速率。用直角双曲线模型在SpSS15.0中对各处理的光响应曲线进行拟合,得到光饱和时的最大光合速率pmax、表观量子效率aq,直角双曲线模型表达式如下:

1.4抗氧化活性参数的测定

晴天、阴雨(雪)天、雾霾天上午9―10时分别选取三垄供试番茄植株顶端以下大小均匀的第5~8位叶片,采摘后迅速用液氮冷冻,保存于-40℃超低温冰箱,所有取样结束后在实验室内进行酶活性的测定。

超氧化物歧化酶(SoD)活性测定参照Rabinowitch等[9]的方法,以每小时反应抑制nBt光化还原50%的酶量为1个酶活力单位。过氧化氢酶(Cat)活性测定采用紫外吸收法[10],以每分钟内oD240的减少量表示其活性。丙二醛(mDa)含量测定参照Zhao等[11]的方法。可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝-G250染色法[12]。

1.5处理方法

参照魏瑞江[13]的研究结果,将日照3h作为临界值,当日照时数≤3h时记为一个寡照日。并根据日照百分率(S)划分方法[14],即S≥0.6、0.2

1.6统计分析

试验数据采用microsoftexcel2003进行整理,SaS9.0进行方差分析,采用Duncan’s新复极差法分析不同处理间差异显著性。

2结果与分析

2.111月份寡照天气情况分析

由图1可知,2015年11月济南市日照时数大于3h的仅为9d,即有21d为寡照天气;依据日照百分率划分,阴天有19d。

由图2可知,2015年11月济南市有效降水量≥0.1mm的为11d,雾霾天气为14d,雾霾造成寡照天气为10d,表明不同程度寡照对太阳辐射的消减作用不同;阴雨(雪)天气为15d,均造成寡照,雨(雪)及雾霾同时发生时也造成寡照天气。

2.211月份寡照天气时温室内外气象条件分析

图3为2015年11月雾霾及阴雨(雪)天气时温室内、外平均气温变化情况。由图3可知,11月2―5日和10―16日济南市出现连续雾霾天气时,温室外平均气温分别在12.3~15.6℃和5.9~12.1℃,气温较雾霾发生前有所升高,仅在连续雾霾天气最后一天有所降低;温室内平均气温也呈现出先升高后降低的趋势,且降幅不大,两次连续雾霾天气时温室内平均气温分别在16.8~18.9℃和13.9~16.2℃。11月6―8日和18―26日济南市出现连续阴雨(雪)天气时,温室外平均气温分别在3.4~7.5℃和-7.3~8.4℃,连续阴雨(雪)天气时均会出现气温连续降低,平均气温降幅分别为4.1℃和15.7℃;连续阴雨(雪)天气时温室内平均气温分别在10.2~13.4℃和8.1~13.3℃,由于温室的保温作用,温室内平均气温的降幅要显著小于温室外,平均气温降幅分别为3.2℃和5.2℃。

2.311月份不同天气类型下番茄光合特性

由图4和表1可知,雾霾天和阴雨(雪)天气下番茄叶片最大光合速率及表观量子效率均显著低于晴天,且阴雨(雪)天气时番茄叶片最大光合速率低于雾霾天,这可能是因为阴雨(雪)天气时,温室内气温较雾霾天气时更低,使叶片光合酶活性降低造成的;晴天时番茄叶片光饱和点较雾霾天和阴雨(雪)天时分别高204.7μmol・m-2・s-1和376.0μmol・m-2・s-1,表明晴天时番茄叶片对光照利用能力更强;阴雨(雪)天气时番茄叶片光补偿点显著高于雾霾天及晴天,表明温室内气温越低,光强越弱,番茄叶片光补偿点越高。

2.4不同天气类型下番茄叶片SoD、Cat活性及mDa、可溶性蛋白含量的变化

由表2可知:雾霾天气时番茄叶片SoD活性最高,达到946.26U・g-1・h-1,其次为阴雨(雪)天气,二者差异不显著,晴天时最低。晴天番茄叶片Cat活性及可溶性蛋白含量显著高于雾霾和阴雨(雪)天气,雾霾和阴雨(雪)天时番茄叶片更易衰老,叶片光合作用能力更弱。番茄叶片mDa含量则与之相反,阴雨(雪)天气时最高,其次为雾霾天气,表明雾霾及阴雨(雪)天气时,番茄叶片细胞膜系统结构与功能受到伤害,且雾霾持续时间越长,温室内气温越低,光照越弱,受害程度越强。

3讨论与结论

光合作用是植物最基本的生理活动,是植物合成有机质和获取能量的根本来源,适宜的温度和充足的光照是温室蔬菜进行光合作用的必要条件。前人研究多集中在讨论寡照天气对设施作物的影响,尚未见分析寡照天气的形成原因及不同成因的寡照对设施作物的影响。雾霾及阴雨(雪)天气均可能造成温室内光照强度下降,形成寡照天气;长时间的寡照天气下,温室内蓄热减少而造成气温降低,且伴随降温过程的雨雪天气加剧了温室内外的热量交换,使得温室内气温骤降,对设施蔬菜尤其是喜温喜光的蔬菜作物生长极为不利。

本研究表明:雾霾天气使得光照强度减弱,日照时数减少,严重时形成寡照。而雾霾及阴雨(雪)天气时形成的寡照对温室内、外温度的影响不尽相同,连续雾霾天气可使温室内、外气温略有降低,但降温幅度不大,这可能是雾霾的保温效应造成的;而连续阴雨(雪)天气会造成温室内、外气温大幅降低。不同成因的寡照天气对温室内、外气温的影响不同,对设施蔬菜的作用也不同,在进行田间管理、小气候预报及灾害预警服务时应区别对待。

雾霾和阴雨(雪)天气番茄叶片的最大光合速率及表观量子效率低于晴天,且阴雨(雪)天气时番茄叶片最大光合速率略低于雾霾天;晴天时番茄叶片光饱和点显著高于雾霾天和阴雨(雪)天,而光补偿点则显著低于雾霾天及晴天,表明光照强度越弱,气温越低,番茄叶片光饱和点越低、光补偿点越高。雾霾天和阴雨(雪)天时,番茄叶片SoD活性及mDa含量均显著高于晴天,表明光照越弱、气温越低,番茄叶片细胞膜系统结构与功能受到伤害越重;晴天时,番茄叶片Cat活性及可溶性蛋白含量显著高于雾霾天和阴雨(雪)天,雾霾天和阴雨(雪)天时番茄叶片更易衰老,光合作用能力更弱,这与Gunderson等[15]的研究结果基本一致,Gunderson等认为黄瓜叶片最大光合速率随着寡照处理时间增加而降低,这是黄瓜植株为适应弱光环境而进行的自身功能调整,从而逐步丧失植株在强光环境中所具备的光合潜能,即光合适应现象。

本研究通过对2015年11月份济南极端寡照天气的构成分布及其对温室内小气候特征的影响进行分析,研究雾霾及阴雨(雪)天气造成的寡照对设施番茄光合特性及抗氧化酶活性的影响,为北方雾霾及阴雨(雪)天气发生时温室蔬菜的科学管理及农业气象服务提供依据。

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