青岛近海海域气溶胶干沉降通量模拟Ⅱ--几种微量金属的干沉降通量研究

了解元素的地球化学特征,运用改进了湿度计算方法的Williams干沉降模型和同步观测的气象数据,计算了不同粒径气溶胶粒子在青岛海区海水表面的干沉降速率,并结合实验测定的Al,Fe,Mn,Cu,Pb,Zn6种金属元素的平均浓度,估算了它们从2001年5月~2002年4月在仰口(1#)、八关山(2#)和沧口(3#)3个采样点的每月和全年干沉降通量。结果显示,地壳元素Al,Fe,Mn在春、冬季对海域的输入量较大,而人为元素Cu,Pb,Zn则在秋、冬季较高。总悬浮颗粒物和这6种金属元素的干沉降通量在空间上的分布特征为:3#>2#>1#。PM10(空气动力学粒径<10μm的颗粒)颗粒物的干沉降通量远低于TSP(总悬浮颗粒物),仅占TSP干沉降通量的6.6%。PM10与TSP中6种金属元素的浓度比和干沉降通量比表明,Cu,Pb,Zn更容易分布在PM10颗粒物上。除Pb外,PM10及PM10颗粒物中Al,Fe,Mn,Cu,Zn干沉降通量的月际变化和TSP基本一致。     

台湾海峡西部海域大气中金属的特征Ⅰ.金属的浓度和粒度分布

1991～1993年,收集了台湾海峡西部海域上空大气中的181个颗粒样品和2个颗粒分级样品．采用原子分光光度法分析了其中的颗粒金属Al、Fe、Cu、Pb、Cd和Na．台湾海峡西部海域大气中颗粒金属Fe、Cu、Pb、Cd的含量明显低于大陆城市大气中的含量．大气颗粒物中Al、Cu和Pb显示了明显的年变化．Al、Fe、Cu、Pb和Cd表现出明显的季节变化,于季大于湿季,影响大气颗粒金属元素浓度季节变化的主要因素是雨水的冲刷作用和季风．大气中颗粒Fe的粒径分布呈现双峰,Al主要分布在小于2．1μm粒径上,Na主要分布在小于等于3．6μm粒径上,而Cu、Pb和Cd则主要分布在小于等于0．52μm的小颗粒上．     

台湾海峡大气微量金属的化学特征及其入海通量

2006～2007年，利用大容量气溶胶采样器在台湾海峡采集79个大气气溶胶样品．采用ICP—MS分析法测定了样品中Pb、Cu、Cd、V、Zn、Fe和Al等金属元素的含量．分析结果显示，台湾海峡大气微量金属含量呈现出明显的季节变化，对大部分元素而言，含量最低值出现在夏季，而最高值出现在冬季，气溶胶中微量金属的含量变化与海峡的气象条件等因素有关．通过富集因子、相关性分析和因子分析，对微量金属的来源进行了判别．台湾海峡大气微量金属的来源特征为：Cu、Pb、Cd、V主要来自污染源，而Al、Fe、Zn则主要来自地壳源．比较和分析了台湾海峡海域微量金属的大气与河流输入，Cu和Zn的大气输入低于九龙江和闽江的输入，而Pb、Cd的大气输入则超过了这2条河流的输入．     

大气气溶胶中的铁及其溶解度研究综述

生物活性铁(Fe)进入生物地球化学循环中能够调节碳循环,影响海洋初级生产力,间接影响全球气候变化。决定Fe生物可利用度的关键因子是可溶Fe含量,其中大气气溶胶的长距离传输是上层海洋获取生物可利用Fe的重要来源。近年来,对气溶胶中的Fe及溶解度的研究取得了重要进展,包括对不同区域Fe质量浓度和溶解度的观测以及对Fe溶解度影响因素的讨论。基于以上研究成果,汇总了近二十年全球部分陆地和海洋站点观测所得的不同粒径气溶胶颗粒物中的Fe质量浓度及其溶解度数据;重点介绍了气溶胶沉降入海洋前影响Fe溶解度的主要因素,包括Fe的来源、大气物理过程以及大气化学和传输混合过程等,并就各影响因素间的关联及相对重要性展开讨论;对未来气溶胶Fe的研究方向和方法提出建议。     

颗粒物质和微量金属在东海北部的沉积通量

于1990年运用沉积物捕捉器采样,实测了东海北部(32.00°N,126.00°E)海域颗粒物质和微量金属(Cu,Pb,Zn,Cr,Fe,Mn和Al)的海洋垂直通量。结果表明,颗粒物质的沉积通量随深度和季节而变化,明显地受上升流的影响。沉积的颗粒物质以0.45—63μm的小颗粒为主;Cu和Zn主要以有机物形式作垂直转移,Pb,Cr,Fe和Mn主要以弱键结合形式作垂直转移,Al则以硅酸盐的形式作垂直转移。沉积物中,颗粒Cu,Fe,Mn和Al以0.45—63μm的颗粒为主;颗粒Pb和Cr以大于63μm的颗粒为主;0.45—63μm和大于63μm的颗粒Zn在沉积物中占相近的比例。     

东太平洋海隆13°N附近沉积物岩心地球化学特征

对东太平洋海隆(EPR)13°N西侧2个沉积物岩心进行了碳酸盐、常量和微量元素测定。沉积物中Fe和Mn的含量较高,其中,E271站位沉积物岩心中Fe含量8.5%~13.8%,Mn含量1.7%~3.17%;E272站Fe含量6%~13%,Mn含量0.12%~3.31%,显示在EPR 13°N热液活动区西侧25~45 km处热液柱对沉积作用的影响明显。E271和E272站位CaCO3含量分别为5.9%~27.57%和6.67%~38.20%。热液柱的沉积作用,使Cu、Pb和Zn在沉积物中富集,Cu/Fe、Pb/Fe和Zn/Fe比值低于热液喷口处的颗粒物中值,Pb表现出在海水中运移距离较短或者只有少量Pb随热液柱扩散运移。热液柱在E271和E272站位的沉积作用使得Li、Mo和Ni在沉积物中富集,此外,V因为铁氧化物颗粒吸从海水中吸附并沉降到沉积物中。沉积物中Ti和Al有非常好的相关性,其Ti/Al比值为0.05左右,与太平洋深海沉积相比具有更高的铁含量,而U在岩心中的含量与深海沉积相似。     

东北太平洋中国合同区悬浮颗粒物元素地球化学

利用ICP-MS对东北太平洋中国合同区3个测站分层采集的悬浮颗粒物的元素组成进行了测试,对Na、Mg、Al、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Sr、Ba和Pb等12种元素的含量分布及其地球化学特征进行了研究和对比。结果表明,水体中悬浮体总量(TSM)一般低于0.3mg/dm3,12种元素含量从几百到不足0.01μg/dm3。其分布以500和5000m为界可分为3层。元素中Al和Ti可作为陆源元素指标,Sr和Ba可作为生源元素指标,Pb主要来源于人类活动。在西区,Na、Mg和Ca主要为生源元素,Mn、Fe、Co和Cu主要为陆源元素。在东区,Na、Mg和Cu为多源元素,Ca、Mn、Fe和Co以陆源为主。颗粒物物源及供应量是颗粒物和元素含量分布的控制因素。西小区海底火山活动强烈是影响两区元素组分差异的直接因素之一。     

基于PXRF的西南印度洋脊硫化物表层沉积物地球化学找矿研究

海底热液喷发形成的热液羽状流中富含成矿物质,并沉淀在距离热液喷口不等的范围内。对西南印度洋中脊热液喷口附近、距离喷口中等距离、远离喷口的六个表层沉积物样品开展了不同粒度沉积物的便携式XRF（PXRF）分析。结果表明,PXRF可以有效获得的洋中脊钙质沉积物中成矿元素的富集特征。>40目的沉积物样品具有较高的Cu、Zn、Fe、Mn等元素含量,40目以下沉积物中则相对稳定,可能与粗粒沉积物中玄武岩碎屑/玻璃含量较高有关,与镜下鉴定结果一致。以热液喷口为中心,表层沉积物中表现出Cu、Zn、As、Fe、Mn的元素分带,靠近喷口的沉积物中具有较高的成矿元素的含量,并具有较高的Cu/Fe、Zn/Fe比值或者Cu/Mn与Zn/Mn比值。上述结论表明,洋中脊沉积物中成矿元素的含量主要受与喷口的距离的影响,而与粒度的关系不大,洋中脊沉积物地球化学找矿应采用40目以下粒径沉积物作为分析样品。通过PXRF获得的Cu、Zn、As、Fe、Mn等元素含量及其比值特征可以作为海底多金属硫化物沉积物地球化学找矿的指标,该方法满足快速有效识别洋中脊沉积物中地球化学异常的要求。     

南海铁锰结核(壳)的元素地球化学研究

本文利用南海11个铁锰结核(壳)样品的化学分析资料,研究了铁锰结核(壳)中Fe,Mn,Cu,Co,Ni,Pb,Zn,Cr,K,Na,Ca,Mg,Si,P,Al,Ti,Sr,Ba及∑REE的元素地球化学特征。结果表明:(1)铁锰结核(壳)以高Fe,∑REE,低Mn,Cu,Co,Ni等元素为主要特征;(2)铁锰结核(壳)中Fe,Mn间无明显相关,而Fe与∑REE,∑Ce,∑Y呈弱的正相关,Mn与∑REE,∑Ce,∑Y呈明显的正相关,结壳中Fe,Mn与Si,Al,Cu Co Ni呈负相关;(3)结核(壳)中Mn/Fe与Cu/Ni,Ce/La呈负相关,Mn/Fe主要受Mn控制;(4)结核(壳)中Fe,∑REE等元素主要来自南海陆源中酸性岩类的风化、淋滤和沉积。     

等离子体发射光谱法中微量雾化器的应用

应用电感耦合等离子体发射光谱法测定环境或生物样品如悬浮颗粒物、浮游植物和沉积物提取物中金属元素时常面临试样较少的问题。在等离子体发射光谱仪上使用微量雾化器,利用金属元素标准溶液对仪器工作条件如雾化器压力、射频功率、输出泵速、辅助气流量进行了实验,获得最优工作条件为:雾化器压力0.2MPa,射频功率1 150W,输出泵速25r/min,辅助气流量0.5L·min-1。在该工作条件下,与常量雾化器的信号强度、背景值、方法检出限进行比较,信号强度略有降低,背景值明显降低,检出限与常量雾化器相当。应用微量雾化器对海洋沉积物提取样、浮游植物消解样、悬浮颗粒物消解样中的Al、Fe、Mg、Mn、Ti、Ba、Sr、Co、Cu、Ni进行了测定,结果与常量雾化器所测值进行了对比,发现无明显差异,且其背景值降低,减小了元素测定的背景干扰。样品消耗量仅为常量雾化器的1/3或更少,分析效率得以提高,是解决少量环境样品测试的有效方法。     

海洋大气化学及其观测工程技术展望

海洋大气化学是一门海洋化学与大气化学交叉的新兴学科,是研究海洋大气中化学物种(Chemical Species)含量、迁移变化、来源辨别及海气交换通量,以及预估人为和自然影响对全球气候变化和区域海洋生态系统影响的科学。海洋大气化学的进步也得益于海-气系统观测体系建设及其工程技术的创新,其中包括对微量要素的测量、复杂形态的辨别和原位探测等技术的突破。我国的海洋大气化学研究起步于20世纪80年代,通过中国沿海观察站、近海和大洋走航线和断面站以及南北极建立考察站等的立体观测平台,针对海洋大气化学关键过程即大气-海洋生物地球化学循环,开展碳、氮、硫、磷、铁等的迁移变化及其海气通量的观测。在碳、氮的海-气循环及海洋酸化机制,硫的海-气交换的气粒转化及气候效应等研究领域,取得了一批新的认知和引起国际学界关注的成果,促进了学科进步,建成了一个从近岸、大洋到极区的立体观测体系。     

热红外波段大气透过率和程辐射的估算方法

文中对M ONTRAN模型内嵌6种大气模式的主要特性差异进行分析,并以中纬度夏季大气模式为例,分析了主要参数(如水汽、臭氧以及气温等)对估算热红外波段大气透过率和程辐射的影响。论文最后对利用探空数据构造完整大气模式进行了研究。     

Effect of air-sea temperature difference on the momentum exchange between air and sea for fetch-limited cases

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｉｒ－ｓｅａ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｍｅｎｔｕｍ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｉｒ　ａｎｄ　ｓｅａ　ｆｏｒ　ｆｅｔｃｈ－ｌｉｍｉｔｅｄ　ｃａｓｅｓＣｈｅｎｇＺｈａｎａｎｄＷｕＳｈ...     

黄海海域一次典型大气波导过程分析

对2005年6月2日至3日出现在黄海海域的大气波导的产生、维持、消亡进行了分析,认为此次大气波导的产生主要是由于海表水温低于气温,且近地面层受低压前部及南部的影响,湿度大,高空受低压槽后部的影响空气干燥,导致湿度突降层出现而产生了大气波导,此后由于低空没有明显的天气形势影响,低空湿度依然很大,高空仍由低压槽后部控制,使大气波导得以维持,当高空受低压槽槽线控制时大气波导逐渐消亡。     

Atmospheric correction of SeaWiFS imagery for turbid coastal and inland waters

A practical algorithm of atmospheric correction for turbid coastal and inland waters is provided. The present algorithm uses the property that the water-leaving radiance at 412 nm increases very tittle with the increasing of water turbidity. Thus, in very turbid coastal and inland waters, the radiance at 412 nm can be used to estimate the aerosol scattering radiance at 865 nm. The performance of the new algorithm is validated with simulation for several cases. It is found that the retrieved remotely sensed reflectance is usually with error less than 10% for the first six bands of SeaWiFS. This new algorithm is also tested under various atmospheric conditions in the Changjiang River Estuary and the Hangzhou Bay where the sediment concentration is very high and the standard SeaWiFS atmospheric correction algorithm creates a mask due to atmospheric correction failure. The result proves the efficiency of this simple algorithm in reducing the errors of the water-leaving radiance retrieving using SeaWiFS satellite data.     

大地形对正压扰动演变影响

本文着重研究大地形对正压大气迭加在非均匀纬向基本气流上挑动演变的影响。用WKBJ方法推导了正压扰动的频率和频散关系以及波作用量所满足的方程。当基本流场定常且存在无限长的东西向山脉时,则有波作用量守恒。据此,获得了正压不稳定的必要条件:即在所考察的平面域内至少在某点或某些点上含地形效应的某一物理量等于零,扰动就可能得到发展。对波包动能的倚时变化的讨论得知,在无摩擦正压纬向非均匀基流的情形,地形对扰动动能并无直接影响,即导波和曳波分别在西风急流的南侧和北侧得到加强,并分别在西风急流的北侧和南侧强度减弱。扰动的发展由扰动的结构所决定。导波和曳波的波长缩短总伴同其轴线倾向于东西向相联系,而它们的波长伸长总是与其轴线倾向于南北向同时发生。还指出,正压扰动的加强(或减弱)与波长的伸长(或缩短)不是必然的联系,它的成立是有条件的。     

跨南大洋经向断面的大气垂直剖面特征研究

基于中国第29次南极科学考察期间获取的GPS探空观测数据,分析了东南印度洋和西南太平洋经向断面大气垂直结构的基本特征、季节变化和纬向差异。不同断面的大气垂向结构差异显著,但也具有共同特征,4000 m以下低空的气温和湿度明显高于高空,而低空风速明显小于高空风速,8000 m以上高空各个观测要素的垂直变化较小,整个断面主要以西风为主,整个垂直剖面湿度异常偏高(偏低)的区域通常对应上升(下沉)气流。给出了3个观测断面的大气锋面位置和类型,P1断面的大气锋面在47°~50°S,P2和P3断面的大气锋面在52°~58°S,P1和P2的锋面属于暖锋,P3的锋面由于气旋的影响分类不明显。东南印度洋大气剖面结构具有明显的季节变化,秋季和春季相比,秋季具有风速小,气温高特征,大气锋面更加偏南。东南印度洋和西南太平洋断面的大气剖面结构差异明显,二者相比,东南印度洋具有风速大、气温高及相对湿度小的特征,但大气锋面位置相同。     

海洋和大气数据多模式动态可视化系统的设计和实现

为了实现海洋和大气数据多模式动态可视化,本系统使用VC++和CG着色语言进行开发,渲染引擎基于OpenGL三维图形标准。提出了一系列面向海洋和大气数据的模式分析方法,包括:探针功能、线模式、面模式、体模式、矢量模式和动态时间序列分析等,实现了将海量多维海洋大气数据转换为三维空间或动态演变的图像,同时完成用户交互处理操作。并将可视化技术应用于长时间序列的海洋大气数据,通过实时动态的可视化图像来体现海洋大气数据的动态变化过程。结果表明,该系统可实现常见海洋和大气数据的多模式动态可视化。     

青岛沿海复杂地形低空风场、湍流特征与大气污染的关系

本文根据青岛台东区低空气象探测资料和主要大气污染物浓度资料,首次探讨青岛沿海复杂地形的低空风场、湍流特征与大气污染的关系.结果发现,冬季盛行风在低空复杂地形下易产生与上空完全相反的回流,使得部分污染物在回流区内往返积累;夏季存在海陆风环流,海风入侵高度约300m,且易与低空风向的回流相混合,加剧大气污染.该区的湍流较强,能较好地扩散大气污染物,各种扩散参数比国标高.最后提出治理建议.     

DMS and its oxidation products in the remote marine atmosphere: implications for climate and atmospheric chemistry

DMS emitted into the atmosphere over the global oceans has a range of effects upon atmospheric composition (mediated through various oxidation products) that may be significant with regard to issues as important as climate regulation, and the trace gas oxidation capacity of the marine atmospheric boundary layer. The roles played by DMS oxidation products within these contexts are diverse and complex, and in many instances are not well understood. Here we summarize what is known, and suspected, about the couplings between the marine atmospheric sulfur cycle, other atmospheric chemical cycles, and the dynamics and microphysics of the marine atmospheric boundary layer. This overview focuses heavily on measurements carried out in clean Southern Ocean air masses in association with the Australian Baseline Air Pollution Station located at Cape Grim (40° 40′ 56″S, 144° 41′ 18″ E), Tasmania. The data confirm that in the remote marine atmosphere, DMS is a central player in a variety of important atmospheric processes, reinforcing the need to understand quantitatively the factors that regulate DMS emissions from the ocean to the atmosphere.