一、碳循环、碳达峰、碳中和介绍

       碳循环，是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换，并随地球的运动循环不止的现象。生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从大气中吸收二氧化碳，在水的参与下经光合作用转化为葡萄糖并释放出氧气，有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。有机化合物经食物链传递，又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水，并释放出其中储存的能量。

      能源消耗不断增长，二氧化碳排放量不断增加，大气温室效应及其影响愈发严重。碳达峰就是为了控制二氧化碳排放总量不再增加，而提出的一个二氧化碳*高限值控制目标。碳中和就是实现吸收固定转化的二氧化碳数量与产生排放的二氧化碳数量相同的碳平衡控制目标。中国承诺：2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和。

二、CO2的来源和去向概述

       碳循环过程，大气中的二氧化碳大约20年可更新一次。自然界中绝大多数的碳储存于地壳岩石中，岩石中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后进入大气和海洋，同时死亡生物体以及其他各种含碳物质又不停地以沉积物的形式返回地壳中，由此构成了碳循环的一部分。碳的地球生物化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈及海洋之间的迁移。

        自然界碳循环的基本过程如下：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。

三、CO2监测案例

案例一：水体（淡水）CO2监测

项目实施单位：香港大学

项目实施人：生物科学学院

项目实施地点：香港南區的河流

项目监测设备情况：

• 采用的水下CO2传感器（最大入水深度可达3米）

• 数据记录系统放置在湖边（岸边）

• 数据自动上传

• 仪器的主要传感器为国际匹配，其他为国内配套

项目的监测的目的：评估人类压力对淡水碳循环的影响-对香港二氧化碳排放和生物多样性保护的影响，

项目从两个方面进行研究

a》人类干扰与碳排放：确定人类对河流集水区的干扰是否通过改变微生物组成而使碳循环失衡，以及这是否会改变有机碳的加工速度，从而影响碳排放速度（例如：向大气中排放二氧化碳）

b》人类干扰与水体生物多样性的关系：评估人类破坏的碳循环对河流生物多样性的影响，并量化有机碳循环以及人类干扰梯度上相关的淡水微观和宏观多样性

项目的预期结果运用：

*预测模型建模：该项目收集的经验数据将用于构建公共领域的预测模型，

*解决关键知识：有助于实现香港生物多样性战略和行动计划的目标，即解决生态系统功能中关键知识（问题）

*管理重点生态溪流：缓解人为气候变化，以及管理具有生态重要性的自然溪流和河流

案例二：土壤不同剖面CO2含量的监测

项目实施单位：榆林毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站

项目实施人：榆林定位观测研究站

项目实施地点：榆林

项目监测设备情况：

• 采用的传感器有国外的（CO2),有国内的传感器（土壤多参数等）

• 数据的传输系统，数据管理平台系统为国内独立开发的具有知识产权的云平台系统

• 运用组态功能实现了生态数据的动态实时显示

项目的监测的目的：

• 土壤不同剖面的CO2含量变化

• 同时同位置监测土壤水分，温度，盐分的变化

• 研究不同剖面温度水分变化对CO2含量变化的关联影响（备注：温度的变化对土壤碳的分解有明显的影响：南方地区没有黑土地）

案例三：空气（农田）CO2监测

项目实施单位：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所

项目实施人：于老师

项目实施地点：河北邢台

项目监测设备情况：

• 本案例采用Lora技术将多个分布在一定范围的CO2监测单元，组网集中起来，然后通过一个集中的网关上传到数据中心，

• 数据中心实现自动数据收集，处理，归档

• 可根据需要，通过数据中心下发指令，对现场设备状态进行控制：如启停，开闭等

项目的监测的目的：

• 评估农田（可不限于农田）的网格面上的CO2变化

• 通过CO2的变化来评估土壤质量的变化，

• 并作出土壤质量演变趋势预测