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3D打印活性材料可净化污水
来源：科技日报 张佳欣
美国加州大学圣迭戈分校研究人员开发了一种3D打印的新型生物工程材料，可提供可持续和环保的解决方案来清除水中的污染物。相关论文发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。
这种去污材料由一种以海藻为基础的聚合物和细菌组合而成，这些细菌经过基因工程改造，可产生一种酶，能将各种有机污染物转化为良性分子。这些细菌还可在茶碱分子存在的情况下“自毁”，茶碱通常存在于茶和巧克力中，这提供了一种在“完成任务”后清除细菌的方法。
研究共同负责人、加州大学圣迭戈分校纳米工程教授乔恩·波科尔斯基表示，研究的创新之处在于，将聚合物材料与生物系统配对，创造出一种活性材料，这种材料可发挥功能，并对刺激作出反应，而普通合成材料无法做到这一点。
研究人员使用了藻酸盐，将其水合制成凝胶，然后与一种名为蓝藻的水生光合细菌混合。研究人员利用3D打印机对混合物进行打印。在测试了材料的各种3D打印几何形状后，研究人员发现，格子状结构是保持细菌存活的最佳结构。所选形状具有较高的表面积与体积比，这使得大部分蓝藻能靠近材料表面以获取营养、空气和光线。
基因工程改造的蓝藻不断产生一种名为漆酶的去污酶。研究表明，漆酶可用于中和来自双酚A、抗生素和染料中的多种有机污染物。
研究人员证明，新材料可用于净化靛红染料，这种染料广泛用于纺织行业中对牛仔布料的染色过程。在测试中，新材料能使含有染料的水溶液脱色。
研究人员还开发了在污染物清除后消除蓝藻的方法。他们对细菌进行基因改造，使其对茶碱分子产生反应。这种分子触发细菌产生一种蛋白质以破坏它们的细胞，如同一个“自毁装置”。这种方式可减少人们对转基因细菌长期存在于环境中的担忧。
2023-09-13
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盘点全球固体废物“再生术”
上世纪80 年代以来，为缓解原料不足的状况，中国开始从境外进口可用作原料的固体废物，从而逐步成为全球进口和利用固体废物最大的国家。根据2017 年海关统计数据，当年中国进口总量最大的固体废物类型为废纸、废塑料、废金属等。
为进一步规范固体废物进口管理，防治再生资源行业带来的环境污染问题，2017年国务院办公厅印发《禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，并于2018 年起分批调整了《进口废物管理名录》，至2019 年底，新增的“禁止进口固体废弃物”将达到32 个品种。
在出台“洋垃圾禁令”的背景下，随着 垃圾分类管理、“城市矿产”示范基地、“无废城市”建设等多项工作的深入推进，中国固体废物的回收利用率和利用量将继续提升，固废资源化利用空间仍然巨大。
美国、欧盟、日本等发达国家和地区经过30 余年的研究实践，建立了固体废物全过程精细化管控体系。
固废处理新技术
美国、欧盟、日本等发达国家和地区形成了较大规模的固废循环利用产业，主要国家在技术研发方面支持的力度也较大。例如欧盟“地平线计划”（Horizon2020），在固废领域设立了专门的项目，在废旧材料再生、城市矿产等领域支持了一批研究项目；日本持续推进“循环型社会”发展计划，重要大宗金属近100% 循环利用，并提出2035 年固废填埋率降低到3%。
总体而言，环境大数据、互联网、人工智能等新技术都融入了固体废物资源化利用领域。美国、加拿大等开发了基于物/ 互联网技术的园区固体废物回收和产业共生决策算法及平台，使废物回收率提升了37%。德国、日本等采用无线射频识别（RFID）在垃圾清运、计量系统以及废物统计、监测管理等领域进行了应用。
例如，美国苹果公司开发了手机回收拆解智能机器人Liam 和Daisy，十几秒钟就可以拆解一部手机；日本松下环保公司研发的机器人，可智能搬运、视频识别、精准定位、快速拆解智能装备，实现废旧家电高效拆解与树脂金属精细分离，铜纯度可达99%。
此外，美国、欧盟还建立了IWEM、3MRA、EPACMTP、IWAIR 等固废风险评估模型与基础数据库，对固体废物精细化管控提供了支撑。在废纸、废塑料、废金属等固废的资源化利用技术方面，发达国家也研发和应用了新的技术工艺，以提高固废资源化产品的附加值。
废纸资源化利用
欧美等发达国家已经建立了严格的废纸回收分级体系，例如美国将废纸分为51 级，对每一级别废纸的用途、性能和来源做出了明确的描述和分类。
传统的废纸回收主要用于生产再生纸，其处理过程通常包括机械研磨纤维化、脱墨、脱色、漂白、除黏土和胶黏剂等，但再造纸过程会导致纤维流失和纸张强度的损失，再生利用的次数有限，目前国外已有相关技术将废纸转化为制造家具和建筑等的新材料。
例如，美国、德国、日本等国家的科研人员将废报纸中提取的纤维材料、木质纤维、水泥等材料混合，用于生产中密度纤维板。采用废纸制成的板材隔热、隔音效果好，价格低廉。
德国的研究人员将废纸作为刨花板生产的原料，主要将其用作中间层或板材的芯层原料。美国的研究人员将旧报纸研磨成粉末，再与聚乙丙烯等聚合材料混合加热，使得混合物料熔化，注入成型机中成型，其防火性能和热稳定性能优于一般树脂材料。
瑞士国家联邦实验室和Isofloc 公司合作开发了一种由废纸制成的保温绝缘材料，可用于制作木结构及木屋配件等材料，其添加剂对人类、动物和环境无害，而且在防火方面具有应用价值。
芬兰国家技术研究中心开发了一项综合利用废弃纸制品和废弃纺织物的技术，将废纸、旧衣料、废棉、木基纤维等制成黏胶型再生纤维。废纸还可以用于生产纸浆模塑制品，废纸产生的一次纤维或二次纤维为主要原料，并用特殊的模具使纤维脱水成型，再经干燥和整型而得到的材料，可用于食品、家电等商品的包装。
除了利用废纸生产新型材料外，国外还有研究将废纸用于制造化工材料。新加坡国立大学工程学院的研究人员将废纸用于生产气凝胶，在2016 年首次实现将废纸转化为绿色纤维素气凝胶，制备出无毒、轻巧、灵活、高强及防水的产物，可应用到石油泄漏清理、隔热和包装等许多领域。日本KataoKa Shigyo KK 公司开发出以报纸为原料的生产乳酸的低成本方法，采用纤维素酶将废纸二次纤维制成葡萄糖，然后再通过发酵工艺生成乳酸。
废塑料资源化利用
2018 年，联合国环境规划署首次聚焦一次性塑料污染问题；2019 年，新修订的《巴塞尔公约》首次纳入废塑料管理的条款，将受污染、混合的“脏”塑料垃圾加入进出口限制对象；德国联邦政府已将减少塑料对环境的污染列入《高科技战略2025》的重点领域。废塑料资源化利用技术主要分为识别分选技术和处理利用技术两大类。
日常生活消费产生的废塑料，如各种包装袋、饮料瓶、薄膜等，需要进行分选、除杂后才能资源化利用，因此塑料的识别和分选技术就非常关键，例如水力旋风分选、气浮分选等。
在欧美国家，静电分离技术被应用于仅有二元混合塑料的分选，如ABS/PC（丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯共聚合物/ 聚碳酸酯）、PET/PVC（聚对苯二甲酸乙二醇酯/ 聚氯乙烯）、PP/PE（聚丙烯/ 聚乙烯）等废塑料，废塑料碎片相互碰撞，在电场中因不同的偏离而被分离。还有采用泡沫浮选法的报道，其原理是使气泡黏附在特定聚合物的表面，分离具有相似密度的废旧塑料。
目前，发达国家还开发了基于光谱技术的废塑料分选方法。例如，挪威托姆拉公司的AUTOSORT 系统、德国比勒公司的SORTEX 系列、德国S+S 公司的VARISORT 系列、法国PELLENC
ST 公司的MISTRAL 等设备，采用近红外光谱技术，对塑料中的HDPE（高密度聚乙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PE（聚乙烯）等废塑料进行精细化分选，其识别精确度和识别尺寸根据不同公司的算法存在一定的差异。
传统的废塑料资源化利用技术是将其重新熔融造粒，用于生产再生塑料材料。针对不同的废塑料材料，还有等离子气化法、复合容积增容法、高温热解法、流化催化裂化法等技术，都已得到应用。奥地利埃瑞玛再生工程机械设备公司采用反向逆流技术，即废塑料与挤压螺杆机反方向旋转，提高废塑料回收的性能，降低生产过程中的温度，提高了再生塑料的处理能力和产量，该技术获得了2019 年欧洲专利局（EPO）颁发的“欧洲发明奖”。
奥地利施塔林格尔公司推出的两款新型塑料回收设备—— reco STAR PET 330 和recoSTAR165，可应用于清洁废料、轻质薄膜和耐研磨塑料制品等的回收利用。
荷兰设计师开发了第二代手工DIY 塑料再生设备Precious Plastic。该设备由塑料粉碎机、挤出机、注塑机和旋转成型机组成，可将废旧塑料制成新的产品。
日本积水化学工业株式会社开发了“三明治”填充技术，对废弃塑料进行利用，将废塑料用作生产物流货运箱，将高强度和塑性性能优越的塑料作为表层材料，将家庭消费产生的低强度废塑料用于中间填充材料。
废塑料的能源转化技术也是发达国家的研究热点。例如塑料裂解技术，在无氧或缺氧的环境中，通过高温加热，使塑料分子中的碳链和碳氢链裂化为小分子烃类，得到的产物可分为热解气和热解油。
日本研发了一种催化废塑料热解油化的技术（Kurata 法），使得聚苯乙烯塑料热解油品中烷烃产率超过80%。
美国科学家研发出一种能把塑料购物袋转化成柴油、天然气及其他石油产品的新技术。塑料袋本来就是石化产品的一种，以废塑料为原料进行蒸馏可得到近80% 的燃料，高于原油蒸馏过程50%~55% 的产率。
由英国Cynar 公司在爱尔兰建设的废塑料能源转化厂，日处理废塑料能力达10 吨，其转化率达到95%。瑞士楚格市的废弃塑料被运输至Plast Oil 公司，用于燃料油的生产。
澳大利亚新南威尔士大学研发出一种将废塑料用于钢铁生产的聚合物注入技术（PIT），可以将炼钢生产中的总碳注入量减少10%~20%，节省碳注入物成本15%~35%，这项技术还可以大大减少废橡胶、废塑料造成的环境污染。
废金属资源化利用
目前，废金属的主要资源化利用方式仍是重新冶炼后作为再生材料，其中废金属的分选技术也是关键。
欧美发达国家对废金属物料的分选已从单纯的依靠传感器技术发展到逐步融入图像处理、神经网络、激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，其自动分选系统可根据分选任务和条件灵活地进行配置，可以分选出1~2 毫米粒径的废金属颗粒，分选的准确率高达95% 以上。
例如，芬兰研究人员提出了一种结合双能X射线、机器视觉与感应传感器的废金属分选系统，在实验室条件下取得了较好的分选效果。
电子废弃物中的废金属回收也得到越来越多的关注。
例如，比利时优美科集团（UMICORE）将电子废弃物中的铜、铅、镍等送往铜冶炼设施，产生粗铅、镍砷渣和铜渣，其中镍砷渣含有铂族金属，贵金属以多尔合金的形式被回收利用。
日本同和矿业株式会社将电子废弃物中的含金废片和连接器采用湿法进行处理，其溶解液经还原处理后可以提炼出贵金属。而电子基板、带皮铜线等金属材料，一般采用回转窑焚烧或采用热解方式处理，最终送到铜冶炼厂资源化利用。
德国、比利时、瑞典等国家围绕多源金属熔池熔炼协同利用开展了系统研究，在均质化调控、多相反应及定向分离机制、高毒元素温和矿化等方面取得了突破性进展，形成了完整的技术体系与成套装备。
（周传斌 研究员 摘自《环球》）
2023-09-13
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“双碳”行为，从身边小事做起
来源：新华网
“双碳”，是人们对于碳达峰与碳中和的简称，在很多人的意识中，“双碳”距离我们的生活十分遥远，其实不然。中国科学院一项研究报告显示，我国居民消费产生的碳排放量占总量的53%，对碳排放的贡献不容忽视。而从我国碳排放结构来看，大约有26%的能源消费直接用于公众生活，由此产生的碳排放占比超过30%。未来，居民生活消费是减碳的重点领域。
绿色低碳应当从我们的生活中做起。提到碳减排，更多的人想到是企业生产减排，其实减碳不止包括生产，居民消费更是重要的部分。有数据显示，当前家庭消费温室气体排放量约占全球排放总量的2/3，若想通过减少碳排放的方式减缓气候变化，改变当前公众的生活方式已经成为必然选择。其实，生活中有很多“双碳”行为，比如垃圾分类、使用有机肥种植花草、绿色出行等等。这些我们力所能及的小行为不仅可以帮我们养成良好的生活习惯，更能够帮助“双碳”目标的达成。
2022年5月，我国首个消费端碳减排量化标准《公民绿色低碳行为温室气体减排量化导则》正式实施。这是对消费端行为碳减排量化团体标准的首次探索，填补了公民绿色行为碳减排量化评估标准的空白，有助于指导相关方对碳减排行为进行评估测算。该导则推荐了涉及衣、食、住、行、用、办公、数字金融等7大类共40项绿色低碳行为，为测算、评估公民绿色行为的碳减排量提供了一把“标尺”。
其实绿色低碳消费、绿色生活方式距离我们并不遥远，在衣食住行玩方方面面都可以来改变。从“衣”的角度出发，可以推行合理服装消费。按照质朴、适用、品位原则进行服装理性消费，减少对豪华衣物的商业炒作。单位、学校等采购具有绿色低碳认证标识的制服、校服。鼓励和规范公众的旧衣公益捐赠行为。饮食领域可以减少一次性餐具、食用植物基肉类替代传统肉类，通过光盘行动、小份/半份餐食等行为来践行绿色消费。推广绿色家居生活，全面推广绿色低碳建材使用及循环利用。发展绿色家装，推广使用节能灯具、节能环保灶具、节水马桶等；推广建筑光伏应用，合理控制室内温度、亮度和电器设备使用。在出行时，我们可以采取绿色出行的方式。绿色出行就是采用对环境影响较小的出行方式。既节约能源、提高能效、减少污染，又益于健康的出行方式。比如，我们可以优先选择公共交通工具或骑车、步行等方式。积极践行“135”出行方案，即坚持1公里内步行，3公里以内骑自行车，5公里乘坐公共交通工具的低碳出行方式。这样在锻炼身体的同时减少了城市汽车尾气的排放，同时也很好地避免了交通拥堵。
除此之外，少开一个小时空调，可以减排约0.621千克；少用10双一次性筷子，可以减排约0.2千克；熄灯一小时，少用一度电，可以减排约0.785千克；回收一吨废纸可少砍17棵大树……点点滴滴，低碳生活，就在我们每一次的行动中。
双碳距离我们的生活并不遥远，影响着我们生活的方方面面，对于我们来说，这不仅仅是一种新的生活方式，更是一种生活态度。
2023-09-11
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GEP核算，认与知
文章来源:学习时报
党的十九大报告明确指出，既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。以“绿水青山”为代表的高质量森林、草地、湿地等生态系统，不仅提供了人类生活与生产所必需的食物、医药、木材、生态能源及原材料等物质产品，还提供了调节气候、涵养水源、调蓄洪水、净化环境、防风固沙等维持人类赖以生存与发展的自然环境条件的生态调节服务产品，以及提升人们生活质量、促进精神健康的文化服务产品。GEP是生态系统生产总值，建立GEP核算制度是为落实“绿水青山就是金山银山”理念，为生态产品价值实现提供制度保障，同时也是把生态效益纳入经济社会发展评价体系的具体措施。
厘清生态产品的分类及特征
生态产品通常分为三大类，第一类是生态物质产品，包括食物、水资源、木材、医药、生态能源及生物原材料；第二类是生态调节服务产品，主要有涵养水源、调节气候、固碳、生产氧气、保持土壤、净化环境、调蓄洪水、防风固沙、授粉等；第三类是文化服务产品，主要有自然体验、生态旅游、自然教育与精神健康等。不同的区域由于生态系统类型及其组合不同可能提供不同类型的生态产品，同一类型生态系统，其质量高提供生态产品的能力就强、生态产品的质量就高。
生态产品具有如下特征：一是生态产品来自于生态系统，森林、草地、湖泊、河流、海洋等自然生态系统，或农田、园地、城市绿地等人工生态系统；二是能支撑或改善人们生存生活的环境条件，能够增进人类福祉，提升人们的生活质量，如为人们提供食物、氧气、水资源、调节气候、调蓄洪水，以及精神健康、自然教育、生态旅游等生态产品；三是能支撑经济社会发展，为工农业生产提供原材料，或保障生产活动的正常开展，如水资源、水电、木材、授粉、基因资源等生态产品；四是生态产品多为公共产品，具有非排他性，非竞争性，如净化空气环境、调蓄洪水等；五是大多数生态产品的产量及其经济价值可以定量化核算，如生态系统提供的水资源量、保持土壤的量，并可以进一步借助经济学和统计学方法用货币值表达生态产品的价值量。
GEP核算让生态产品价值清晰量化
要推动生态产品价值实现，首先要确定生态产品价值的内涵及其核算，也就是生态产品价值核算。生态产品价值是指某一类生态产品的货币价值；GEP是生态系统生产总值，是指一个地区的生态系统为人类福祉和经济社会发展提供的所有最终生态产品价值的总和，包括生态系统提供的生态物质产品价值、调节服务产品价值和文化服务产品价值。GEP 一般以一年为核算时间单元，可以用来衡量“绿水青山”所产生的各类生态产品的总价值。
GEP核算原则主要有3个方面，一是核算生态产品的使用价值，包括直接使用价值和间接使用价值，通常不核算生态产品的存在价值等非使用价值；二是核算最终生态产品的价值，不包括中间生态产品的价值；三是在核算生态产品功能量的基础上核算价值量。技术上，生态产品可以从功能量和价值量两个角度核算。功能量用生态产品产量表达，如粮食产量、水资源供给量、污染净化量、土壤保持量和自然景观吸引的旅游人数等，其优点是直观，可以给人明确具体的印象，但由于计量单位与量纲不同，不同生态产品产量不能简单地相加。为了获得一个地区总的生态产品的经济价值，就需要借助价格，将生态产品产量转化为统一的货币单位表示。
从当前深圳、丽水等地开展GEP核算和应用的实践经验来看，首先要制定生态产品价值核算规范，明确生态产品价值核算指标体系、具体算法、数据来源和统计口径等，推进生态产品价值核算标准化、规范化，实现生态产品价值核算可量化、可比较、可追溯；其次，还需要针对生态产品价值实现的不同路径，分析不同类型生态产品商品属性以及不同利用转化情景下的价值变化，建立反映生态产品保护和开发成本的价值核算方法，建立体现市场供需关系的生态产品价格形成机制；再次，构建特定地域单元生态产品价值评价体系，考虑不同区域生态系统功能特征，体现生态产品数量和质量，建立覆盖行政区域的生态产品总值统计制度。最后，进一步探索将生态产品价值核算基础数据纳入国民经济核算体系，为将生态效益纳入经济社会发展评价体系提供依据。
GEP核算为优质生态产品持续供给提供科学基础
GEP是把生态效益纳入经济社会发展评价体系的切入点和突破口，通过GEP核算，评估生态保护成效、生态系统对人类福祉的贡献和经济社会发展支撑作用，为完善发展成果考核评价体系与政绩考核制度提供具体指标。GEP核算还可以定量描述区域之间的生态关联，为完善生态补偿，促进优质生态产品持续供给提供科学基础。
目前GEP核算实践与应用主要包括生态保护成效评估、生态文明建设目标考核、生态产品价值实现。如内蒙古自治区开展GEP核算以评估生态系统提供的生态效益。深圳市通过建立“1+3”GEP核算制度体系将GEP全面应用于政府绩效考核中，提出GDP与GEP“双核算、双考核、双提升”，促进深圳生态文明建设；浙江丽水市建立GEP核算实施机制，通过将GEP核算“进规划、进考核、进项目、进交易、进监测”，探索基于GEP核算的生态产品价值实现机制，促进丽水的高质量绿色发展；云南普洱市探索基于GEP核算完善生态补偿制度；浙江德清县基于GEP核算建立了数字“两山”决策支持平台，服务于生态保护修复空间识别、生态保护红线监管、生态保护绩效考核以及未来的决策推演；蚂蚁森林将GEP核算用于评估企业生态恢复公益项目的生态效益。2021年3月，联合国统计委员会正式将GEP纳入最新的环境经济核算系统——生态系统核算框架（SEEA-EA）中，将GEP作为生态系统服务和生态资产价值核算指标、联合国可持续发展2050目标的评估指标。
总的来说，这些应用都做了很好的探索，随着各地不断探索、丰富实践应用，GEP核算方法不断完善，建立GEP核算制度，可在如下4个方面取得新的突破和进展：一是为将生态效益纳入经济社会发展评价体系提供新指标，为评估各级政府生态保护成效提供新办法；二是将促进重点生态功能区建立生态产品价值实现机制，为落实“绿水青山就是金山银山”提供生态经济学基础，促进优质生态产品的可持续供给；三是开展GDP和GEP的双考核，促进经济建设和生态保护的协调发展，以及人与自然的和谐共生；四是有助于完善与建立生态补偿机制和生态产品交易机制，促进生态保护者获益、生态产品使用者付费机制的形成。此外，还将有助于人们认识生态系统对经济社会发展的巨大贡献，提高全民生态保护意识。随着应用到社会、经济发展和考核的各个方面和全过程，GEP将为践行“两山”理念、促进优质生态产品的持续供给、推动人与自然和谐共生、构建人与自然生命共同体提供支撑。
（作者：欧阳志云，系中国科学院生态环境研究中心研究员）
2023-09-11
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种植制度对农田生态系统固碳有什么影响？
农田生态系统的种植制度影响作物残体输入量和土壤受扰动状况等，从而影响土壤有机碳的输入和输出，主要表现在以下几方面：
① 休耕、轮作等种植制度对农田有机质含量有很大影响。提高复种指数、降低休耕频率可以提高作物产量，同时增加了土壤作物残茬和根的有机质输入。在碳输入相同的情况下，小麦/休耕种植模式碳净损失比小麦连作高20～25g/m2；增加轮作，土壤固碳速率可以达到（20±12）gC/（m2·a）。
② 在轮作中加入豆科植物或多年生牧草能够增加土壤有机质的固定。这是由于豆科植物或多年生牧草地下部分碳比例较高，高的碳输入能够使牧草固定更多的碳。例如，在玉米与豆科作物轮作的情况下，土壤碳含量比玉米单作高20tC/hm2；在小麦/玉米轮作系统中加入豌豆和豆科牧草（苜蓿和红豆草）能显著增加土壤有机质含量。
③ 作物连作土壤的固碳能力大于作物轮作土壤的固碳能力。一般来说，连作可以产生更多的作物残体，由于土壤有机碳含量与土壤残体的输入相关，所以作物残体输入的增加可以提高土壤有机碳含量。而轮作情况下生物固定使土壤中碳输入减少，从而引起土壤固碳降低。研究发现，水稻连作比水稻－玉米轮作的土壤碳含量高11%1～2%，水稻连作2年土壤有机碳增加10%，土壤总氮增加2%～9%，而水稻－玉米轮作则变化不大。因此，短期内水稻连作可以提高土壤固碳能力。
④ 作物生长周期对农田固碳速率也有影响。生长周期内，一年生作物的固碳速率为5tC/hm2，多年生作物的固碳速率为1.8～10.05tC/（hm2·a）。
2019-05-13
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降水对农田生态系统固碳有什么影响？
一方面，降水可以增加农田土壤湿度，促进作物生长，增加作物生产力，从而增加土壤的碳输入。另一方面，降水可以增加农田土壤水分，促进微生物的活性，提高土壤呼吸，从而增加土壤的碳输入。降水对农田生态系统固碳的影响取决于两者的平衡。农田土壤有机碳的含量受制于降水的影响表现在，当年降水量大于600mm时，随降水量的增加，土壤有机碳含量显著增加。年降水量越大，水田土壤有机碳含量越高。年降水量与旱地表层土壤有机碳含量的关系复杂，降水量为400~～900mm时，随降水量增加，土壤有机碳减少；降水量为900mm以上时，土壤有机碳表现为随降水量增加而增加。从全球来看，减少降水可以增加农田土壤固碳，这是由于干旱减少了土壤的呼吸速率；从区域上看，英国未来降水变化也能增加农田土壤固碳能力。因此，可以预测亚热带和地中海区域年降水量的减少有可能增加土壤的固碳，而东非、亚洲中部降水的增加可能降低农田土壤的固碳能力。对于农林生态系统来说，降水多的湿润地区农林生态系统固碳能力却大于降水少的干旱地区农林生态系统固碳能力，如半干旱地区、半湿润地区、湿润地区农林生态系统现有碳密度分别为9tC/hm2、21tC/hm2和50tC/hm2。
（作者：王效科 刘魏魏 逯非 欧阳志云 于贵瑞）
2019-05-05
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影响造林和再造林固碳效果的因素有哪些？
在全球人口急剧增加、土地面积日益紧张、森林砍伐愈加严重的情况下，造林和再造林来增加固碳也将面临更多的挑战。影响造林和再造林固碳效果的因素是，缺乏投资资本和反营利的激励措施、土地所有制问题、体制问题、技术、研发和转让以及缺乏适当的政策激励措施。
造林和再造林项目面临着特殊的资本和市场风险，即在现有的CDM机制下，其所获得的碳资产是有时间限制的。对于固碳效果的核证每5年才一次，从而使得项目的资本可行性受到考验。实施造林和再造林项目本身需要大量的资本支持，还需要大量的资金为当地居民减少森林砍伐和森林退化造成的碳排放，尤其是一些涉及贫困农民的项目，业主无法等满5年才补偿农民因土地利用变化而遭受的损失。短暂性碳资产的另一个问题是关于购买者的冲抵期限，根据现有的CDM规则，林业碳资产只能在它们到期以前用以冲抵碳排放。可是现在人们对于未来的气候变化制度框架如何演变尚不得知，相对于永久性的碳资产来说，临时性的林业碳资产当然不具备吸引力。造林和再造林不是简单的一次性投资，林木必须进行适当的抚育和管理才能确保投资的长期成功。
造林和再造林固碳项目开发的潜力受到与造林和再造林土地利用规则相关技术支持的制约，如土地的合格性、土地使用权期限、项目边界和土地管理等。证明土地的合格性花费不菲，需要有专门的技术和知识，以及针对土地利用类型的专门调研报告。国家较低的评估能力造成了造林和再造林固碳项目的延迟。法定的土地使用权期限要求也是一个障碍，因为申请土地使用权是一个相当费时的事情，这主要是由土地的法规制度不健全所致。
另一个技术的挑战来自于造林和再造林方法学所需要的信息和细节。尽管现有的方法学较以往已经有了较大的简化，但是当我们需要对一国的特殊情况进行考量，尤其是评估碳泄漏时，关于增长的数据是找不到的，因此使得评估的周期延长且花费不菲。
造林和再造林固碳项目还具有因活动转移、市场泄漏、排放转移和生态泄漏造成的固碳泄漏，以及造林和再造林活动建立的森林植被所吸存的CO2会因采伐、毁林、病虫害、气象灾害、地质灾害等人为或自然的原因而重新释放到大气中，从而导致造林和再造林活动碳汇效益发生逆转，使该造林或再造林活动碳汇具有非持久性。
规划方案活动（programme of activities，POA）规则的确立对造林和再造林因碳项目来说是一个好消息，因为该方法与时常变化的土地利用方式更兼容。尽管前路漫漫，但林业碳资产的窗口已经打开，市场的制度框架也已初具雏形，基于过去的经验，一些国家在林业项目开始了POA的尝试。然而，要提高需求者的信心，仍需要更积极的市场建设。这样的市场建设会为边远地区带来环境、社会和经济的多重效益。
（作者：王效科 刘魏魏 逯非 欧阳志云 于贵瑞）
2018-06-14
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从市花聊起的北京植物
Part 1：北京的市花与市树们
为什么用“们”这个词呢？是因为北京拥有双市花与双市树，它们分别是：月季与菊花、国槐与侧柏。市花与市树的评选要经过三个步骤：倡议---投票---宣布，全市有15万民众参与了投票，结果于1987年3月12日确定。
月季 Rosa chinensis，为蔷薇科，蔷薇属，又名月月红，长春花，胜春，月季的主要特征是四季开花，因此凡是四季开花的蔷薇类品种通称为“月季”，约有25000种,月季当选市花有4个优势：1）花期悠长，北京地区从仲春到初冬持续开花；2）花姿丰富，具有灌木、藤本、树状、地被等多种形态，是园林绿地的“万灵丹”；3）色艳香浓，兼具芬芳与美丽，无愧“花园皇后”；4）习性强健，既可种植在炎热的广场、又能生长在喧嚣的路边，能在北京露地越冬。
菊花 Dendranthema morifolium，属于菊科，菊属，又名瘦客、日精、黄华，约有1000种。
国槐 Sophora japonica，属于豆科，槐属，花和荚果入药，有清凉收敛、止血降压作用；叶和根皮有清热解毒作用，可治疗疮毒；木材供建筑用。
侧柏 Platycladus orientalis，属于柏科，侧柏属，是优良的园林绿化树种，木质软硬适中，细致，有香气，耐腐力强，多用于建筑、家具、细木工等，种子、根、叶和树皮可入药，用种子榨油，供制皂、食用或药用。
Part 2：教你识别月季、玫瑰、蔷薇
Part 3：巧识迎春与连翘
“迎春花，春首开花，故名。”（明 高濂《草花谱》）。在植物分类学中，迎春花属于木犀科，素馨属。迎春是著名的早春花卉之一，它遍布于我国的大江南北，很早就有“东风第一枝”的美誉。晋代诗人张翰有一首诗专门描写迎春，说它“青条总若翠，黄花如散金”，是说迎春的枝条总是青翠碧绿，开出的黄色小花如同飘散的小金箔。而就是这如同小金箔一样的花朵使迎春花和同科不同属的连翘极易混淆，他们盛花期在同一时期。就在那儿，大片大片的金黄色闪耀着，而很多时候它们都是连翘。连翘为木犀科，连翘属多年生灌木。早在2000多年前，中国的古书中便有关于它的记载，特别是《本草纲目》这样的医学书籍，因为它的果实是一种很好的中药，有清热解毒，消肿止痛的功效。它和迎春花是两种不同植物。
说到它与迎春花的区别，一要数花瓣，二要摸枝条，三要看叶子。迎春的花瓣为5-6片，而连翘的花瓣是4片；迎春的小枝是绿色的，有明显的四条棱，截面为方形，而连翘的小枝是黄褐色的，截面为圆形。如果在夏天观察，它们的叶子也有很明显的区别，迎春的叶片由三片小叶组成，排成“品字形”，像小鸡的爪子一般，而连翘叶片是较为普通的单叶，叶子的边缘有细锯齿。好仔细地观察它的花朵，数一数由几片花瓣组成，再摸一摸它的枝条，看看是圆柱形还是方形的。
Part 4：细品“桃”之味
《桃花源记》中的怡然净土，“桃园三结义”许下的生死之约，孙悟空大闹天宫时偷吃的那鲜美无比的蟠桃……都与“桃”有着不解情缘。最为令人不能忘却的当属崔护那首动情的诗，以及一个浪漫的故事：“去年今日此门中，人面桃花相映红。人面不知何处去，桃花依旧笑春风”——相传，唐代进士崔护在某年清明时节郊游赏花，因口渴而叩门请赠饮水。柴门打开，一位妙龄女子捧水而出，殷勤相待。崔护饮水时悄悄地打量她，只见她伫立凝视，情意绵绵。第二年清明节，崔护再去寻访，却只见柴门紧闭，只见桃花，不见女子。询问邻里，才知道那女子因对自己一见钟情，整日相思惆怅，终于抑郁而死。崔护感慨万千，便题此诗于柴门之上，写尽了人间美景的动人与物是人非的感伤，成为千古绝唱。然而“此桃”与“彼桃”是否同为一“桃”，我们能一一寻出历史证据去逐个证明到物种。而在植物分类学上山桃和桃同为蔷薇科李属的植物，有较近的亲缘关系，但绝不能混为一谈。
山桃又叫野桃、山毛桃，是我国北方开花最早的植物之一，花期要比桃早10余天。因此，每年在料峭春寒里绽开的那一抹粉红并不是桃花，而是山桃。将山桃与桃大致区分开来并不难，首先，山桃的树形往往非常健壮、高大，可达10米，而桃则相对矮小；其次，山桃的树皮光滑，有古铜色光泽，而桃的树皮棕灰色，粗糙而没有光泽；再次，山桃的花只有粉红色一种，花瓣也只有5瓣，而桃却有红、白、粉等多种颜色，花型也极富于变化。
桃为落叶小乔木，高3-8米，小枝光滑，具有大量皮孔，树皮多为灰褐色，也有暗红色，分为桃花及果桃两大类。桃花是我国古老的栽培花木之一，品种丰富，花色艳丽，姿态别致；果桃品种亦很丰富，植株整体形态与桃花非常相近，但花多为单瓣，观赏性远不及观赏桃类。
Part 5：细观梅、桃、杏
梅、桃与杏同为蔷薇科李属植物，亲缘关系很近，不仅可互为砧木进行嫁接，外型上也容易混淆。宋代诗人石延年的咏梅名句“认桃无绿叶，辨杏有新枝”，极精辟地指出了辨析梅、杏、桃三者的要点：区别梅花与桃花要看叶形——梅叶广卵形而桃叶长披针形，区别梅花与杏花则要看小枝——杏的一年生小枝为红褐色，而梅的一年生小枝为青绿色。此外，从严格的植物学分类角度讲，梅核上独有的密密麻麻的小凹点，乃是其最具典型性的属间分类特征，也可作为区分的依据。
杏花落叶小乔木，树高在3-12米之间，自然树冠多为圆形或椭圆形，小枝和桃花小枝（除白色系）颜色相近，为褐色或红褐色，但杏花的叶子却和桃花的叶子大不相同，杏花叶片为卵圆形或卵状椭圆形，桃花叶子则为长披针形。由此细观，梅、桃、杏这三个“亲戚”长相上还是各具千秋，不尽相同的。
艾默生说过这样的一句话“培养好人的秘诀就是让他在大自然中生活。”是的，我们永远是自然的一份子，不是自然的统领者，在自然中与动植物好好相处吧，因为我们都是大地母亲的好孩子！
2018-06-12
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如何保护我们身边的河流？
河流是指陆地表面上经常或间歇有相当大水量流动，形成的线形天然水道，同时也包括人工水道。河流是一种自然水流，它是由一定区域的地表水和地下水补给，并经常或间歇性地沿着河道向低处流动。
1、河流的分类
河流分为天然河流和人工河流。天然河流指从高处向低处流动而顺地形成的河流，比如长江、黄河等。
京杭大运河
人工河流通称“运河”，是指由人力开凿的用以沟通水系，便利运输的水利工程，比如京杭大运河，全长1800km，流经京津冀鲁苏浙，沟通海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系。
2、河流的形成
从世界范围来看，河水主要来自降水、地下水或高山融雪。河流的源头通常是山脉，河流通常是沿地势从源头往下流，一直流进大海或湖泊为止。基本上河流的源头都是在高山、高原地带。
3、我国的水系
三江源地区位于我国的西部，平均海拔3500--4800米，是世界屋脊--青藏高原的腹地、青海省南部，为孕育中华民族、中南半岛悠久文明历史的世界著名江河：长江、黄河和澜沧江的源头汇水区，被誉为“中华水塔”。
4、河流的生态服务功能
河流的生态服务功能主要为四方面：供给、调节、文化、支持。
供给：供水价值、粮食生产、水产品、水力发电
调节：贮水、调蓄洪水、控制侵蚀、河流输沙、净化功能、大气调节、抑制风沙
文化：游憩、景观美学、水文化、教育科研研
支持：生物多样性、土壤形成、养分循环
5、河流污染
典型污染河流的利用障碍主要有黑臭、富营养化、氨氮毒性、病原菌风险。本文将主要对黑臭水体进行介绍。
北京典型河流污染：
6、河流黑臭的产生原因
清澈水体
黑臭水体
城市黑臭水体是指城市建成区内，呈现令人不悦的颜色和散发令人不适气味的水体的统称。
黑臭水体的“黑”：
①城市水体一旦超量受纳外源性有机物以及一些动植物的腐殖质，如居民生活污水、畜禽粪便、农产品加工污染物等，水中的溶解氧就会被快速消耗。
②我们一般用透明板测定水的色度：
黑臭水体的“臭”：
黑臭水体有令人反感的臭味，是因为主要有硫化氢（臭鸡蛋味）和氨气（化肥的味道）发臭产生，引起水体发臭。
溶解氧（DO）是河流水体黑臭最重要的指标参数，影响DO的主要有COD、NH3-N等。解决河流水体黑臭、提高DO的主要技术途径：①化学需氧量（COD）控制 ②氨氮控制 ③河流水文条件改善。
水体黑臭有多方面的原因，其形成又是由多方面的因素相互作用的结果。这些因素可大致归为两类：内因和外因。内因包括有机物及无机物的种类和浓度。外因包括纬度、地理人文环境、气候、季节、大气压、PH、水温、水速、水量、污径比、溶氧、微生物种类、具体的微生物生态环境等。
7、河流保护、治理与修复
对清洁河流需要保护，对污染河流需要治理与修复。主要有四个方面的措施：
源头控制：截污，源头减排，污水处理。
水质改善：环境工程手段为主，生态手段为辅。
生态治理：生态手段为主环境工程手段为辅。
生态恢复：单一物种的恢复，生态系统的恢复，生态系统服务功能的恢复。
河流是大自然赐与人类的一份厚礼，人类的发源、生存、发展都离不开河流。我们要善待河流，善待自然，善待地球。
2018-06-12
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行走野外，怎么防治毒蛇咬伤——关于系统分类学
关于系统分类学
动物分类学主要解决两个问题：一个是鉴定与分类，一个是物种的分布与多样性，最高境界是发现新物种。
不同的蝮蛇种类
我当初为什么选择去研究蝮蛇呢？很简单的一个道理，中国东北、华北、西北的蝮蛇在旧的分类系统里都叫“中介蝮”，但是我后来发现三这个地方的蝮蛇长的根本不一样，体型也不一样，分类学的工作就是要去把这些事情说出来，搞清楚它们是什么，叫什么，在什么地方分布着什么。
系统发育树
所谓的系统学，就是从分子、基因和体型方面构建系统发育树。系统发育树有点像我们人的族谱，分支越早，亲缘关系相对较远，越是分支在末端的越是近亲。
华北蝮、西伯利亚蝮和阿拉善蝮的系统发育树
之前一直被认为是中介蝮的三种蝮蛇在系统发育树上根本不在同一个支系上，而且形态、习性和分布都是不一样的，种种证据表明了它们应该属于三个种。
为什么要把它们的名字改来改去呢？可能大家也觉得没意思，而且改完名字之后蛇也不知道它自己叫什么。但是从我做分类学的角度讲，其实这个工作不是为了改一个名字，发一篇文章这一个结果。其实吸引我的不是结果，而是整个跋山涉水、翻山越岭去找蛇的过程，找到了蛇你会兴奋，会有成就感；找不到会很郁闷，会很失落，甚至会喝闷酒。
山东烟台的大烟岛的日出
青海三江源的通天河
新疆阿拉泰的新疆岩蜥
看日出时碰到了松鼠
其实结果并不重要，重要的是这个过程，我觉得分类学的初衷就是为了寻找自己喜欢的类群去走遍天下，去看看这一路的风景。
2017-06-08
