大气中由NOx形成的HNO3分布的估计

本文根据大气中NO_2形成HNO_3的主要化学反应求解带有化学反应的扩散方程而得到HNO_3生成量的空间分布。HNO_3气体形成后边扩散边被降水清洗带至地面。我们又求解了HNO_3气体的扩散方程,考虑降水清洗从而得到HNO_3被降水带至地面的湿沉降量,得到水平面上HNO_3在24h内的分布,可用来大致估计HNO_3污染程度及范围。     

大气化学研究的若干进展

近年来,大气化学研究工作有着飞跃的发展,现就其中若干方面简介如下: 一、对现今大气的组成、污染物地面浓度以及它们的来源有了新的资料和认识,特别是对背景大气中许多痕量气体,如NH_3、HNO_3、O_3、HCN、CH_4、CO、NO_x、H_2S、SO_2、H_2SO_4、HCl、HNO_2和CH_3Cl等等,有了新的定量资料。这是一大批现代的物理、化学分析等测试方法得到运用的结果。例如,用电磁辐射光谱法测定CH_4、C_2H_4、     

不同SO_2排放情景下PM_(2.5)对NO_x和NH_3的敏感性（英文）

随着大气污染防治计划的实施,我国SO_2排放量从2013年的25.4 Tg下降至2018年的10.5 Tg。SO_2排放的大幅变化是否会影响PM_(2.5)对NO_x和NH_3排放的敏感性尚不清楚。为此,本研究采用GEOSChem全球大气化学传输模式,评估了中国东部不同SO_2排放水平下PM_(2.5)对NO_x和NH_3敏感性的变化。结果表明:2013年, PM_(2.5)对NH_3的敏感性(0.31)比NO_x(0.21)更强。2013～2018年,由于SO_2排放大幅下降, PM_(2.5)对NO_x的敏感性上升至0.33,而对NH_3的敏感性则下降到0.22。因此,在较低的SO_2排放情景下,考虑到PM_(2.5)对NH_3的敏感性降低,进一步消减NO_x排放可能对降低PM_(2.5)浓度有更好的效果。     

华北地区大气氮沉降的空间格局和季节特征（英文）

作为农业集约化和经济快速发展的地区之一,华北地区较高的氮沉降不容忽视。本文利用卫星观测的对流层柱浓度和大气化学传输模型模拟的剖面信息,研究了华北地区氮沉降的空间格局和季节特征。结果表明,华北地区总氮沉降通量为16.3–106.5 kg N ha~(-1)yr~(-1),平均为54.5±17.2 kg N ha~(-1)yr~(-1)。高值区主要集中在城市和农田,低值区主要集中在人类活动较少的森林和草地。在总氮沉降量中,湿沉降量占36%;颗粒物干沉降量占12%;气态干沉降占52%。对于干沉降来说,气态HNO_3和颗粒物NO_3~-在冬季和秋季较高,春季和夏季较低。与之相反,气态NH_3和颗粒物NH_4~+在春季和夏季较高,冬季和秋季较低。这可能是NO_x和NH_3排放源和排放强度的季节差异造成的。另外,气态NO2沉降没有明显的季节变化。湿沉降主要受降水影响,呈现夏季高,冬季低的季节变化。本研究为华北地区总氮沉降提供了客观的空间格局和季节特征的见解。     

亚热带丘陵区稻田周边氨气干沉降研究（英文）

农业源在氨(NH_3)排放清单中占比较大,但农业排放的NH_3是否全部进入大气亟待评估。本文选择亚热带丘陵区双季稻田为研究对象,研究了农田排放NH_3的去向和沉降过程。结果表明,稻田(0.6 ha)下风向100 m范围较高的NH_3浓度主要出现在施用基肥和追肥后15 d内。随着距稻田距离的增加,下风向大气中NH_3浓度呈指数下降。稻田下风向100 m范围内NH_3沉降量约占挥发量的80%,表明近源沉降是亚热带丘陵区稻田排放NH_3的重要汇机制。该机制大幅减少了农业排放NH_3进入大气的总量,应该在清单编制过程中予以考虑,以期客观评价农业排放对大气污染的潜在影响。     

大气本底污染的监测方法、原理及仪器

大气本底污染的监测项目有CO_2、SO_2、H_2S、NO_x、NH_3、CH_4、O_3的总量,干、湿沉降(指降水化学分析,有阴、阳离子,重金属,电导率,酸(碱)度,pH值等),浑浊度,微粒物质,痕量气体等。本文对这些监测项目的监测方法、原理及使用的仪器作一简要的介绍。     

MEASUREMENTS OF REACTIVE NITROGEN SPECIES IN THE EASTERN CHINA DURING THE EXPERIMENT PEM-WEST A

Measurements of NO_x(NO+NO_2),HNO_3,particulate nitrate,and total odd nitrogen NO_y were made at Linatmosphere regional background station during the NASA GTE/PEM-WEST A in the fall of 1991.NO_x and Nwere measured using chemiluminescence detectors.HNO_3 and aerosol nitrate(NO_3~-)were collected by a filter systNO_x concentration exhibits a significant diurnal variation:maximum occurring in the evening and postsunrise wpeak occurring following sunrise.Unlike NO_x,NO_y does not show distinct diurnal variations.From the ratiosday/night NO_x concentration and the diurnal cycles of two kinds of weather conditions,it is clear thatphotochemical production of NO_x varies with solar radiation.NO_x is the major component of total odd nitroNO_y and NO_2 is the major portion of NO_x as well.The regional background concentrations of NO_x,NO_y,aerosoltrate(NO_3~-)and HNO_3 range from 4.77 to 7.02 ppb,9.24 to 10.95 ppb,0.33 to 2.38 ppb and 0.31 to 0.97 ppb in a dayaverage,respectively.In the eastern China,the biomass burning is an important local emission source of nitrospecies.The ratios of NO/NO_2,NO_x/NO_y,HNO_3/NO_y,NO_3~-/NO_y and HNO_3/NO_x are also discussed inpaper.     

一次深对流过程对不同溶解度大气化学气体成分垂直再分布作用的模拟

结合MEIC大气污染物排放源清单,利用耦合了大气化学模式的中尺度气象数值模式WRF-Chem,对2016年5月6日广东地区一次深对流天气过程及其大气化学气体成分变化进行模拟,着重研究深对流系统对大气化学气体成分再分布的影响。结果表明:数值模拟较真实地再现了这次深对流天气过程中大气污染物的时空分布特征。通过计算,评估了这次对流降水对不同溶解度的大气污染气体的湿清除效率,发现湿清除过程对低溶解度大气污染气体CO、NO_2和O_3的湿清除效率几乎可以忽略不计,而对SO_2、H_2O_2和HNO_3的湿清除效率则分别达到50.8%、98.6%和38.2%。随着溶解度的增大,清除效率并不一定增大,这是因为大气物理和化学过程共同影响着气体污染物的清除效率。     

雨雪对大气中硝酸蒸气的清除作用

本文在一些近似条件下推导出雨和雪对大气中HNO_3蒸气的湿清除系数,它们可代表有弱上升气流的大雨带或锋面系统中的平均清除,因此可用于区域模式或中尺度模式中。这些系数与冬季降水采样的离子成分观测一致,表明雪对HNO_3蒸气的清除比雨更有效。     

人工凝结核的实验研究

本文对几种可溶性的物质微粒(NaGl,MgCl_2,NH_4Cl,CaCl_2,P_2O_5,NH_4NO_3,(NH_4)_2SO_4等)和樟脑、矽胶、高岭土、炭黑、生石灰等物质进行了实验研究,测定了它们在不同的空气湿度条件下的凝结增长速度。发现所有上述可溶性核以及樟脑粉末都是活跃的人工凝结核,而炭黑、矽胶、高岭土等在未饱和湿空气中没有发生显著的凝结增长现象,证明这些物质并不是活跃的人工凝结核。     

CMIP5和CMIP3对未来中国近地层风速变化的预估

利用世界气候研究计划的第五阶段模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)提供的参加政府间气候变化专门委员会第五次评估报告(The Fifth Assessment Report of Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC AR5)的23个全球气候模式和第三阶段模式比较计划/第四次评估报告CMIP3/AR4的19个全球气候模式,考虑高排放典型浓度路径RCP 8.5(Representative Concentration Pathway 8.5)和排放情景特别策划SRES A2(Special Report on Emission Scenarios A2)、中等排放(RCP 4.5和SRES A1B)和低排放(RCP 2.6和SRES B1)各3种温室气体排放情景,预估21世纪中国近地层(距地面10 m)风速变化。结果表明:21世纪中国区域近地层年平均风速呈减小的趋势,随着温室气体排放浓度的增加,年平均风速减小趋势的程度依次显著,模式预估风速减小趋势的一致性也依次增加。CMIP5和CMIP3模式的预估结果均表明21世纪中国西部地区(N和SW区)年平均风速呈减小的趋势,东部地区(NE和SE区)年平均风速呈增加的变化趋势。与21世纪前期(2006—2015年)相比,21世纪后期(2090—2099年)中国西部、华北北部至东北南部地区风速偏小,东北北部、华北南部至华南大部地区风速偏大。温室气体排放浓度越大,21世纪后期中国冬季(夏季)风速偏小(偏大)于21世纪前期的范围越大,偏小(偏大)程度越明显。     

层状云酸化数值模拟

发展、设计了一个一维时变参数化微物理过程的暖性层状降水云化学模式,研究云雨酸化机制及 SO_2、HNO_3、和 H_2O_2的云内雨洗清除和云下冲刷清除。结果表明,SO_2被 H_2O_2的氧化是SO_2氧化的最主要途径;S(Ⅳ)→S(Ⅵ)转化率及氧化和清除的相对重要性随时间演变不断变化。模式结果在一定程度上与实测资料相符。     

名词解释

温室气体(Greenhouse gas,GHG)温室气体是指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云所射出的红外辐射谱段特定波长辐射的气体成分。该特性会导致温室效应。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)     

广州冬季大气消光系数的贡献因子研究

2008年1月1～31日和2月6～24日在广州城区每天采集一个PM2.5样品,对样品进行有机碳、元素碳及水溶性离子分析,利用美国IMPROVE能见度方程计算得到广州冬季大气消光系数.结果发现:冬季PM2.5 日均值质量浓度为89.0±53.4/μg·m~(-3),OC(Organics Carban)质量浓度为16.9±11.9μg·m~(-3),EC(Element Carbon)质量浓度为5.9±3.4 μg·m～(-3),水溶性离子总浓度为43.9±23.5μg·m~(-3).冬季大气消光系数均值为342±185 Mm~(-1).广州冬季大气消光系数主要贡献者为(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3、POM(Par-ticular organic matter)、EC和NO_2,对消光系数的贡献率分别为36.3%、14.5%、26.6%、17.4%和5.2%.     

热带深对流云对CO、NO、NOx和O3的垂直输送作用

利用2005年11月至2006年2月ACTIVE (Aerosol and Chemical Transport in tropIcal conVEction) 外场试验期间在澳大利亚北部达尔文地区取得的CO、O3、NO和NOx飞机探测资料, 并结合HYSPLIT后向轨迹模式结果, 分析这几种气体成分在对流卷云砧内外的分布情况, 并探讨热带深对流云对于污染气体的垂直输送作用。分析结果显示, 在孤立对流云卷云砧中, 云砧内部O3、NO、NOx浓度均大于云外; 而CO则不同, 只有在近地面浓度高时才如此, 在近地面浓度较小时, 卷云砧内部的浓度反而小于云外。进一步分析造成这两类气体分布差异的原因, 发现CO主要借助深对流云将对流层下层以及对流云周围环境中的CO夹卷并动力垂直输送到对流云顶部卷云砧中, 而对于O3、NO和NOx来说, 除了上述作用以外, 还可能与对流云内部其他物理机制(如闪电), 造成新的O3、NO和NOx有关, 这些新生气体随着风暴内部强烈的上升气流被最终输送进云砧中。     

大气微量气体人为扰动的气候效应

众所周知,微量气体的存在能影响大气的热力结构。微量气体的主要作用是调节太阳辐射和热发射。太阳辐射的主要气体吸收介质是对流层的水汽(H_2O)和平流层的臭氧(O_3)。水汽吸收主要是在近红外谱区,而O_3的有效区是在紫外和可见光区(图1)。     

伊宁市降水化学成分及来源分析

降水是大气中主要和次要污染物的重要收集器,是大气中颗粒物和气态污染物最好的清除剂。本文利用离子色谱分析了2011年伊宁市90个降水样品,结果表明,该区降水pH月均值在5.27—7.1之间,年均值为6.26,电导率变化范围为34.64~63μs·cm~(-1),年均值为45.7μs·cm~(-1)。降水中主要离子浓度排序为Ca~(2+)SO_4~(2-)NH_4~+Mg~(2+)Cl~-NO_3~-Na~+F~-K~+,Ca~(2+)是最主要的阳离子,年均值为421.76μeq·L~(-1),SO_4~(2-)是最主要的阴离子,年均值为149.09μeq·L~(-1),表明伊宁降水中的致酸物质主要是硫酸盐。总离子浓度季节变化特征表现为春夏季高,秋冬季低,总离子浓度明显低于乌鲁木齐和沈阳,与北京类似,远高于杭州、广州,表明伊宁降水污染比北方城市轻,但是陆源贡献远大于南方城市。FA平均值为0.003,表明99.7%的降水酸度被碱性成分中和,NF计算结果表明Ca~(2+)的中和能力最强,其次是NH_4~+。从相关分析和因子分析来看,F~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、NH_4~+主要受人为源的控制,Ca~(2+)、K~+主要来源于土壤和浮尘,Na~+、Mg~(2+)主要来源为土壤盐碱化、风化、干旱浮尘等自然源。     

几种枸橼酸铁铵的品质分析

日照记录迹线是枸橼酸铁FeC_6H_5O_7通过太阳直接辐射(光化作用)还原成枸橼酸亚铁FeC_6H_5O_7H后,立即与铁氰化钾K_3[Fe(CN)_6]_2(赤血盐)发生化合反应,生成铁氰化亚铁Fe_3[Fe(CN)_6]_2(滕氏蓝)。它是很稳定的络合物,着色力强,不溶于水,但能被强碱分解成氢氧化铁Fe(OH)_3故反应必须在酸性介质(这里是枸橼酸)中进行。枸橼酸铵(NH_4)_3C_6H_5O_7在反应前     

Acidity of Aerosols during Winter Heavy Haze Events in Beijing and Gucheng,China

We investigated the acidity and concentrations of water-soluble ions in PM_(2.5) aerosol samples collected from an urban site in Beijing and a rural site in Gucheng, Hebei Province from November 2016 to January 2017 to gain an insight into the formation of secondary inorganic species. The average SO_4~(2–), NO_3~–, and NH_4~+ concentrations were 8.3,12.5, and 14.1 μg m~(–3), respectively, at the urban site and 14.0, 14.2, and 24.2 μg m~(–3), respectively, at the rural site.The nitrogen and sulfur oxidation ratios in urban Beijing were correlated with relative humidity(with correlation coefficient r = 0.79 and 0.67, respectively) and the aerosol loadings. Based on a parameterization model, we found that the rate constant of the heterogeneous reactions for SO_2 on polluted days was about 10 times higher than that on clear days, suggesting that the heterogeneous reactions in the aerosol water played an essential role in haze events.The ISORROPIA II model was used to predict the aerosol pH, which had a mean(range) of 5.0(4.9–5.2) and 5.3(4.6–6.3) at the urban and rural site, respectively. Under the conditions with this predicted pH value, oxidation by dissolved NO_2 and the hydrolysis of N_2O_5 may be the major heterogeneous reactions forming SO_4~(2–) and NO_3~– in haze.We also analyzed the sensitivity of the aerosol p H to changes in the concentrations of SO_4~(2–), NO_3~–, and NH_4~+ under haze conditions. The aerosol p H was more sensitive to the SO_4~(2–) and NH_4~+ concentrations with opposing trends, than to the NO_3~– concentrations. The sensitivity of the p H was relatively weak overall, which was attributed to the buffering effect of NH_3 partitioning.     

全球闪电活动与对流层上部NO及O3的相关性分析

为了解闪电对对流层上部微量气体的贡献,利用全球水资源和气候中心(GHRC)提供的1995年4月—2006年6月的闪电卫星格点资料,以及高层大气研究卫星(UARS)上的卤素掩星试验(HALOE)1991年10月—2005年11月的观测资料,分析了全球闪电与对流层上部NO和O3体积分数的时空分布特征及其相关性。结果表明:全球闪电12、1、2月集中在南半球,6—8月集中在北半球,全球闪电的季节分布与NO、O3类似;NO体积分数在350 h Pa附近达到最大,该高度的南半球NO体积分数变化范围为7×10-12~11×10-12、北半球为3×10-12~17×10-12;450~300 h Pa,北半球夏季O3体积分数呈明显增加趋势,且同一高度上夏季的值比年平均值大25%左右,南半球夏季O3体积分数高于冬季,但差异并不大。结论进一步证明了闪电与对流层上部NO及O3的密切关系,也为研究全球气候变化提供有力证据。