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大兴安岭森林可燃物燃烧气体释放的研究

作　者: 邓光瑞
导　师: 胡海清
学　校: 东北林业大学
专　业: 生态学
关键词: 大兴安岭森林可燃物生物质燃料燃烧气体排放排放因子
分类号: S762
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文以黑龙江省大兴安岭林区为研究区域,通过外业调查和室内控制环境燃烧实验相结合的办法,比较了不同森林可燃物燃烧过程CO₂、CO、CxHy、NO、SO₂排放量的大小,并从气体排放特性的角度分析了不同森林可燃物燃烧性的异同,主要内容及研究结果体现在以下几个方面: （1）系统介绍了森林可燃物在不同温度条件下、不同燃烧阶段纤维素、半纤维素和木质素所发生的热分解反应以及燃烧过程气体的生成机理和危害,并建立了可燃物燃烧过程各种痕量气体采集、测定和分析方法。（2）测定了大兴安岭地区主要乔、灌、草燃烧过程CO₂、CO、CxHy、NO、SO₂的释放量及释放时间。研究表明:可燃物燃烧过程气体排放以CO₂为主,CO释放的持续时间显著长于其它气体,而且CO达到最大值时间最短:乔木、灌木、草本燃烧过程气体排放量平均值CO₂、CxHy、NO存在显著的差异,CO、SO₂排放量上差异不显著:乔木、灌木和草本燃烧过程CO排放持续时间及达到最大值时间差异显著。（3）结合乔木的理化性质（燃点、燃烧热、抽提物含量、灰分含量、全碳含量、风干含水率和绝干含水率）,利用多元回归分析的方法,进行了可燃物自身理化性质与燃烧过程气体排放量、排放速率的相关分析。研究表明:9种乔木SO₂排放量与灰分含量、CO排放持续时间与风干含水率存在显著的正相关关系、CxHy排放持续时间与绝干含水率之间存在显著的负相关关系。（4）测定了五种乔木（兴安落叶松、樟子松、山杨、白桦、蒙古栎）不同部位（皮、枝、干）燃烧过程气体的排放量,并运用t检验的方法评价了各树种与部位间气体排放量的差异,用最低显著性差异法（LSD）进行了不同树种、部位间气体排放量差异显著性检验。研究表明:兴安落叶松、山杨、白桦、蒙古栎CO₂排放量、含碳气体总量以及五种气体总量枝、皮、干之间差异不显著,而樟子松皮部与干部、枝部差异显著;樟子松NO排放量三种部位之间无显著的差异,而其它四种乔木干部排放量最小,枝部排放量最大:5种乔木枝部燃烧反应含碳气体排放总量差异不显著,而皮部、干部含碳气体排放总量树种之间存在显著的差异;皮部燃烧产物中CO₂排放量、SO₂排放量、含碳气体、五种气体总量针叶树（兴安落叶松、樟子松）平均值大于阔叶树（山杨、白桦、蒙古栎）。（5）区分兴安落叶松林、樟子松林和杨桦林3种森林类型,分别测定了草本、枯枝和半分解层燃烧过程气体的排放量。研究表明:3种林型中的草本、枯枝、半分解层燃烧反应CO₂排放量、含碳气体总量和五种气体总量林型之间存在显著的差异,而CO、CxHy、NO、SO₂排放量差异不显著:针叶林（兴安落叶松林、樟子松）中枯枝CO₂排放量大于阔叶林（杨桦林）,草本CO₂排放量阔叶林（杨桦林）大于针叶林（兴安落叶松林、樟子松）,而半分解层兴安落叶松林CO₂排放量大于杨桦林和樟子松林;

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-15
1 绪论  15-28
  1.1 引言  15-16
  1.2 森林可燃物是森林燃烧的物质基础  16-18
  1.3 森林火灾烟气的影响  18-23
    1.3.1 对全球气候变化的影响  19-20
    1.3.2 对酸雨形成的影响  20
    1.3.3 对人类健康的影响  20-23
  1.4 森林可燃物燃烧气体排放的研究现状  23-26
    1.4.1 烟气的成分分析及排放量的研究  23-25
    1.4.2 烟气迁移的研究  25-26
  1.5 本文研究内容及意义  26-28
2 研究区概况  28-34
  2.1 地质地貌  28-29
  2.2 气候  29
  2.3 土壤  29-30
  2.4 森林植被  30-31
  2.5 历史沿革  31-32
  2.6 大兴安岭林区森林火灾状况  32-34
    2.6.1 开发以前的自然火状况  32
    2.6.2 林区开发以后的火状况  32-34
3 研究方法  34-40
  3.1 试验地的选取  34
  3.2 标准地设置及样品采集处理  34-35
    3.2.1 标准地设置  34
    3.2.2 样品采集及处理  34-35
  3.3 实验方法  35-39
    3.3.1 含水率的测定  35
    3.3.2 全碳含量的测定  35
    3.3.3 燃点的测定  35
    3.3.4 抽提物含量的测定  35-36
    3.3.5 热值的测定  36-37
    3.3.6 灰分含量的测定  37-38
    3.3.7 气体释放量的测定  38-39
  3.4 数据处理  39-40
4 森林可燃物燃烧及气体排放机理  40-47
  4.1 引言  40
  4.2 森林可燃物燃烧  40-42
  4.3 森林可燃物主要组成成分的热分解过程  42-43
  4.4 可燃物燃烧过程气体的生成机理  43-47
    4.4.1 含碳气体的生成机理  44
    4.4.2 NO_x的生成机理  44-46
    4.4.3 SO_x的生成机理  46-47
5 大兴安岭主要乔木、灌木和草本气体排放的研究  47-60
  5.1 引言  47
  5.2 研究方法  47-49
    5.2.1 样品采集及处理  47-48
    5.2.2 实验方法  48
    5.2.3 数据处理  48
    5.2.4 排放因子计算方法  48-49
  5.3 结果分析  49-58
    5.3.1 乔木理化性质分析  49-50
    5.3.2 气体排放量分析  50-53
    5.3.3 气体排放特性分析  53-57
    5.3.4 排放因子  57-58
  5.4 本章小结  58-60
6 不同树种及取样部位气体释放的研究  60-72
  6.1 引言  60
  6.2 研究方法  60
    6.2.1 样品采集  60
    6.2.2 实验方法  60
    6.2.3 数据处理  60
  6.3 结果分析  60-68
    6.3.1 相同树种不同部位气体排放分析  60-63
    6.3.2 不同树种相同部位气体排放分析  63-68
    6.3.3 排放因子  68
  6.4 本章小结  68-72
7 三种主要森林类型地表可燃物气体排放的研究  72-79
  7.1 引言  72
  7.2 研究方法  72-73
    7.2.1 样品采集及处理  72-73
    7.2.2 实验方法  73
    7.2.3 数据处理  73
  7.3 结果分析  73-78
    7.3.1 草本气体排放量分析  73
    7.3.2 枯枝气体排放量分析  73-74
    7.3.3 半分解层气体排放量分析  74-75
    7.3.4 兴安落叶松林草本、枯枝和半分解层对比  75
    7.3.5 排放因子  75-78
  7.4 本章小结  78-79
8 可燃物理化性质与加热温度对气体排放影响的试验研究  79-92
  8.1 引言  79
  8.2 研究方法  79-80
    8.2.1 实验设计  79-80
    8.2.2 实验方法  80
    8.2.3 数据处理  80
  8.3 结果分析  80-91
    8.3.1 含水率对气体排放的影响  80-85
    8.3.2 粒度对气体排放的影响  85-88
    8.3.3 加热温度对气体排放的影响  88-91
  8.4 本章小结  91-92
结论  92-95
参考文献  95-101
附录  101-102
攻读学位期间发表的学术论文  102-103
致谢  103-104
独创性声明  104
学位论文版权使用授权书  104

大兴安岭森林可燃物燃烧气体释放的研究

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