一、碳循環(huán)、碳達峰、碳中和介紹
碳循環(huán)，是指碳元素在地球上的生物圈、巖石圈、水圈及大氣圈中交換，并隨地球的運動循環(huán)不止的現(xiàn)象。生物圈中的碳循環(huán)主要表現(xiàn)在綠色植物從大氣中吸收二氧化碳，在水的參與下經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖并釋放出氧氣，有機體再利用葡萄糖合成其他有機化合物。有機化合物經(jīng)食物鏈傳遞，又成為動物和細菌等其他生物體的一部分。生物體內(nèi)的碳水化合物一部分作為有機體代謝的能源經(jīng)呼吸作用被氧化為二氧化碳和水，并釋放出其中儲存的能量。
能源消耗不斷增長，二氧化碳排放量不斷增加，大氣溫室效應及其影響愈發(fā)嚴重。碳達峰就是為了控制二氧化碳排放總量不再增加，而提出的一個二氧化碳*高限值控制目標。碳中和就是實現(xiàn)吸收固定轉(zhuǎn)化的二氧化碳數(shù)量與產(chǎn)生排放的二氧化碳數(shù)量相同的碳平衡控制目標。中國承諾：2030年實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和。
二、CO2的來源和去向概述
碳循環(huán)過程，大氣中的二氧化碳大約20年可更新一次。自然界中絕大多數(shù)的碳儲存于地殼巖石中，巖石中的碳因自然和人為的各種化學作用分解后進入大氣和海洋，同時死亡生物體以及其他各種含碳物質(zhì)又不停地以沉積物的形式返回地殼中，由此構成了碳循環(huán)的一部分。碳的地球生物化學循環(huán)控制了碳在地表或近地表的沉積物和大氣、生物圈及海洋之間的遷移。
自然界碳循環(huán)的基本過程如下：大氣中的二氧化碳（CO2）被陸地和海洋中的植物吸收,然后通過生物或地質(zhì)過程以及人類活動，又以二氧化碳的形式返回大氣中。
三、CO2監(jiān)測案例
案例一：水體（淡水）CO2監(jiān)測
項目實施單位：香港大學
項目實施人：生物科學學院
項目實施地點：香港南區(qū)的河流
項目監(jiān)測設備情況：
項目的監(jiān)測的目的：評估人類壓力對淡水碳循環(huán)的影響-對香港二氧化碳排放和生物多樣性保護的影響，
項目從兩個方面進行研究
a》人類干擾與碳排放：確定人類對河流集水區(qū)的干擾是否通過改變微生物組成而使碳循環(huán)失衡，以及這是否會改變有機碳的加工速度，從而影響碳排放速度（例如：向大氣中排放二氧化碳）
b》人類干擾與水體生物多樣性的關系：評估人類破壞的碳循環(huán)對河流生物多樣性的影響，并量化有機碳循環(huán)以及人類干擾梯度上相關的淡水微觀和宏觀多樣性
項目的預期結(jié)果運用：
*預測模型建模：該項目收集的經(jīng)驗數(shù)據(jù)將用于構建公共領域的預測模型，
*解決關鍵知識：有助于實現(xiàn)香港生物多樣性戰(zhàn)略和行動計劃的目標，即解決生態(tài)系統(tǒng)功能中關鍵知識（問題）
*管理重點生態(tài)溪流：緩解人為氣候變化，以及管理具有生態(tài)重要性的自然溪流和河流
案例二：土壤不同剖面CO2含量的監(jiān)測
項目實施單位：榆林毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站
項目實施人：榆林定位觀測研究站
項目實施地點：榆林
項目監(jiān)測設備情況：
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采用的傳感器有國外的（CO2),有國內(nèi)的傳感器（土壤多參數(shù)等）
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數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理平臺系統(tǒng)為國內(nèi)獨立開發(fā)的具有知識產(chǎn)權的云平臺系統(tǒng)
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運用組態(tài)功能實現(xiàn)了生態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)實時顯示
項目的監(jiān)測的目的：
案例三：空氣（農(nóng)田）CO2監(jiān)測
項目實施單位：中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所
項目實施人：于老師
項目實施地點：河北邢臺
項目監(jiān)測設備情況：
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本案例采用Lora技術將多個分布在一定范圍的CO2監(jiān)測單元，組網(wǎng)集中起來，然后通過一個集中的網(wǎng)關上傳到數(shù)據(jù)中心，
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數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)收集，處理，歸檔
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可根據(jù)需要，通過數(shù)據(jù)中心下發(fā)指令，對現(xiàn)場設備狀態(tài)進行控制：如啟停，開閉等
項目的監(jiān)測的目的：
