The objective of this study is to produce the $CO_2$ (carbon dioxide) absorption map using KOMPSAT-2 imagery. For estimating the amount of $CO_2$ absorption, the stand biomass of forest was estimated with the total weight, which was the sum of individual tree weight. Individual tree volumes could be estimated by the crown width extracted from KOMPSAT-2 imagery. In particular, the carbon conversion index and the ratio of the $CO_2$ molecular weight to the C atomic weight, reported in the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) guideline, was used to convert the stand biomass into the amount of $CO_2$ absorption. Thereafter, the KOMPSAT-2 imagery was classified with the SBC (segment based classification) method in order to quantify $CO_2$ absorption by tree species. As a result, the map of $CO_2$ absorption was produced and the amount of $CO_2$ absorption was estimated by tree species.
We compared carbon stocks in tree biomass and soils of Quercus acutissima, Q. mongolica, Q. serrata, and Q. variabilis stands. A total of 531 plots (Q. acutissima: 110 plots, Q. mongolica: 177 plots, Q. serrata: 96 plots, Q. variabilis: 148 plots) were examined between 2016 and 2021 to determine the tree biomass and soil carbon stocks throughout the country. The carbon stocks of tree biomass were significantly higher in Q. mongolica (mean stand age, 57 years, 144.9 Mg C ha-1) than in Q. variabilis (mean stand age, 43 years, 123.7 Mg C ha-1), Q. serrata (mean stand age, 43 years, 120.1 Mg C ha-1), and Q. acutissima (mean stand age, 36 years, 113.2 Mg C ha-1) stands. The soil carbon concentration was significantly higher in Q. mongolica (A: 43.1 mg C g-1) than in Q. serrata (31.0 mg C g-1), Q. variabilis (25.31 mg C g-1), and Q. acutissima (24.4 mg C g-1) stands. The soil carbon stocks were significantly higher in Q. mongolica (116.8 Mg C ha-1) than in Q. acutissima (49.3 Mg C ha-1) stands. Total carbon stocks of tree biomass and soil were highest in Q. mongolica (262 Mg C ha-1), followed by Q. serrata (218 Mg C ha-1), Q. variabilis (211 Mg C ha-1), and Q. acutissima (163 Mg C ha-1) stands. Multiple linear regressions were performed to estimate the total carbon stocks of the four Quercus spp., and results showed that total carbon stocks increased with increasing elevation, mean diameter at breast height, and basal areas. Basal area and elevation of Quercus spp. stands were important explanatory variables based on multiple linear regressions for estimating carbon stocks.
In Japan, the primary carbonaceous particles emitted from motor vehicles and waste incinerators have been reduced due to strict regulations against exhaust gas. However, the relative contribution of carbonaceous particles derived from plants and biomass has been increasing. Accordingly, compositional analysis of carbonaceous particles has become increasingly important to determine the sources and types of particles produced. To reveal the sources of the organic particles contained in particulate matter with diameters of ${\leq}2.5{\mu}m$ ($PM_{2.5}$) and the processes involved in their generation, we analyzed molecular marker compounds (2-methyltetrols, cis-pinonic acid, and levoglucosan) derived from the plants and biomass in the $PM_{2.5}$ collected during daytime- and nighttime-sampling periods in summer (July and August) and autumn (November) in Kazo, which is in the northern area of Saitama prefecture, Japan. We also measured $^{14}C$ carbonaceous concentrations in the same $PM_{2.5}$ samples. The concentrations of 2-methyltetrols were higher in the summer than in the autumn. Because the deciduous period overlaps with this decrease in the levels of 2-methyltetrols, we considered the emission source to broad-leaved trees. In contrast, the emission source of the cis-pinonic acid precursor was considered to be conifers, because its concentration remained almost constant throughout the year. The concentration of levoglucosan was considerably increased in the autumn due to frequent biomass open burning. The ratio of plant-derived carbon to total carbon, obtained by measuring of $^{14}C$, in summer $PM_{2.5}$ sample was higher in the nighttime, and could be influenced by anthropogenic sources during the daytime.
Biochar is charred materials generated during pyrolysis processes in the absence of oxygen using biomass, resulting in high carbon contents. In recent years, biochar has attracted more increasingly due to its potential role in carbon sequestration, renewable energy, waste management, soil amendment for agricultural use, and environmental remediation. Since biochar has a long-term stability in soil for thousands of years, biochar can be carbon negative compared to carbon-neutral biomass energy that decomposes eventually. Moreover, when biochar is applied to soil, crop production can be largely improved due to its high pH and its superior ability to retain water and nutrients. This paper review the research trends of biochar including the principles of carbon sequestration by biochar, its physico-chemical properties, and its applications on agricultural and environmental area.
Kim, Hyosun;Jung, Jinsang;Lee, Jinhong;Lee, Sangil
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.31
no.1
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pp.28-40
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2015
To investigate the seasonal variations of carbonaceous aerosol in Daejeon, OC (organic carbon), EC (elemental carbon) and WSOC (water soluble organic carbon) in $PM_{2.5}$ samples collected from March 2012 to February 2013 were analyzed. $PM_{2.5}$ concentrations were estimated by the sum of organic matter ($1.6{\times}OC$), EC, water-soluble ions ($Na^+$, $NH_4{^{+}}$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, $Cl^-$, $SO_4{^{2-}}$, $NO_3{^{-}}$). The estimated $PM_{2.5}$ concentrations were relatively higher in winter ($29.50{\pm}12.04{\mu}g/m^3$) than those in summer ($13.72{\pm}6.92{\mu}g/m^3$). Carbonaceous aerosol ($1.6{\times}OC+EC$) was a significant portion (34~47%) of $PM_{2.5}$ in all season. The seasonally averaged OC and WSOC concentrations were relatively higher in winter ($6.57{\times}3.48{\mu}gC/m^3$ and $4.07{\pm}2.53{\mu}gC/m^3$ respectively), than those in summer ($3.07{\pm}0.8{\mu}gC/m^3$, $1.77{\pm}0.68{\mu}gC/m^3$, respectively). OC was correlated well with WSOC in all season, indicating that they have similar emission sources or formation processes. In summer, both OC and WSOC were weakly correlated with EC and also poorly correlated with a well-known biomass burning tracer, levoglucosan, while WSOC is highly correlated with SOC (secondary organic carbon) and $O_3$. The results suggest that carbonaceous aerosol in summer was highly influenced by secondary formation rather than primary emissions. In contrast, both OC and WSOC in winter were strongly correlated with EC and levoglucosan, indicating that carbonaceous aerosol in winter was closely related to primary source such as biomass burning. The contribution of biomass burning to $PM_{2.5}$ OC and EC, which was estimated using the levoglucosan to OC and EC ratios of potential biomass burning sources, was about $70{\pm}15%$ and $31{\pm}10%$, respectively, in winter. Results from this study clearly show that $PM_{2.5}$ OC has seasonally different chemical characteristics and origins.
An experimental study was carried out to investigate gasification process of wood sawdust in the I-dimensional downdraft fixed bed gasifier. The preheated air was used oxidizer and steam were used as a gasifying agent. The operating parameters, the supplied air temperature and steam were used. The oxidizer temperature was varied from 500K to 620K and vapor was added. The gasification process was monitored by measuring temperature at three position near the biomass using R-type thermocouples and the syngas composition was analyzed by gas chromatograph. The change of hydrogen and carbon monoxide, carbon dioxide, methane was observed. Overall, the volume fraction of hydrogen and methane were increased widely as increasing the oxidizer temperature and adding steam.
Jiseon Park;Jaewook Lee;Yongwoon Lee;Youngjae Lee;Won Yang;Taeyoung Chae;Jaekwan Kim
Clean Technology
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v.29
no.3
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pp.193-199
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2023
Biomass has been used to secure renewable energy certificates (REC) in domestic and overseas coal-fired power plants. In recent years, biofuel has been diversified from traditional wood pellets to non-woody biomass. Non-woody biomass has a higher content of alkaline metals such as K and Na than wood-based biomass, resulting in a lower melting point and an increase in slagging on boiler tubes, which reduces boiler efficiency. This study analyzed the effect of kaolin, an additive commonly used to increase melting points, on biomass co-firing to coal through thermochemical equilibrium calculations. In a previous experiment on biomass co-firing to coal conducted at 80 kWth, it was interpreted that the use of kaolin actually increased the amount of fouling. In this study, analysis showed that when kaolin was added, aluminosilicate compounds were generated due to Al2O3, which is abundant in coal, and mullite was formed. Thus, it was confirmed that the amount of slag increased when more kaolin was used. Further analysis was conducted by increasing the biomass co-firing rate from 0% to 100% at 10% intervals, and the results showed non-linear liquid slag generation. As a result, it was found that the least amount of liquid slag was generated when the biomass co-firing rate was between 50 and 60%. The phase diagram analysis showed that high melting point compounds such as leucite and feldspar were most abundantly generated under these conditions.
Cool-temperate broad-leaved deciduous forests are one of dominant forest cover types in Asia monsoon climate regions. However, our understanding of how much storages carbon in these ecosystems is limited. We studied carbon storage in three cool-temperate broad-leaved deciduous forests at Jirisan National Park, Korea. The biomass of trees in the three stands on an average was $112tC\;ha^{-1}$ and ranged from 107 to $119tC\;ha^{-1}$. The total amount of soil organic matter at a depth of 30 cm in the three stands on an average was $66tC\;ha^{-1}$. In addition, the total carbon stocks of biomass and soil was approximately $178tC\;ha^{-1}$, ranged from 167 to $184tC\;ha^{-1}$. Above values among three stands did not show the valuable difference at Jirisan National Park. The amounts of carbon storage in three ecosystems at Jirisan National Park, were higher than those of other studies significantly, except Seoraksan National Park.
Organic carbon distribution and carbon budget of a Quercus variabilis forest in the Youngha valley of Mt. Worak National Park were investigated. Carbon in above and below ground standing biomass, litter layer, and soil organic carbon were measured from 2005 through 2006. For the estimation of carbon budget, soil respiration was measured. The amount of carbon allocated to above- and below-ground biomass was 56.22 and 13.90 ton C ha$^{-1}$. Amount of organic carbon in annual litterfall was 2.33 ton C ha$^{-1}$ yr$^{-1}$. Amount of soil organic carbon within 50 cm soil depth was 119.14 ton C ha$^{-1}$ 50 cm-depth$^{-1}$. Total amount of organic carbon in this Q. variabilis forest was 193.96 ton C ha$^{-1}$. Of these, 61.43% of organic carbon was allocated in the soil. Net increase of organic carbon in above- and below-ground biomass in this Q. variabilis forest was estimated to 7.68 ton C ha$^{-1}$ yr$^{-1}$. The amount of carbon evolved through soil respiration was 6.21 ton C ha$^{-1}$ yr$^{-1}$. Net amount of 1.47 ton C ha$^{-1}$ yr$^{-1}$ was absorbed from the atmosphere by this Q. variabilis forest.
Information on forest volume, forest coverage and biomass are important for developing global perspectives about CO$_{2}$ concentration changes. Forest biomass cannot be directly measured from space yet, but remotely sensed greenness can be used to estimate biomass on decadal and longer time scales in regions of distinct seasonality, as in the north. Hence, in this research, numerical methods were used to estimate forest biomass in higher northern regions. A regression model linking Normalized Difference Vegetation Index(NDVI), to forest biomass extracted from SPOT/4 VEGETATION data and PAL 8km data in regional and continental area (N40-N70) respectively. Statistical tests indicated that the regression model can be used to represent the changes of forest biomass carbon pools and sinks at high latitude regions over years 1982-2000. This study suggests that the implementation of estimation of biomass based on 8-km resolution NOAA/AVHRR PAL and SPOT-4/VEGETATION data could be detected over a range of land cover change processes of interest for global biomass change studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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