黔中气溶胶传输的210 Pb和7 Be示踪:Ⅱ.月及年时间尺度的剖析

自2001年12月连续逐周在贵阳观风山附近对近地面空气210Pb-7Be浓度和沉降量的观测表明:区域性降水和气温制约近地面空气210Pb具高浓度"U"型年分布;降水量和平流层向下输送影响近地面空气7Be月均浓度的季节性变化;210Pb/7Be月均浓度比率受控于210Pb变化和富7Be气团下沉的影响.观风山与瓦里关山之间因纬度和海拔的关系,7Be比率急剧震荡,显示出海洋性贫7Be气团入侵对观风山地区的明显影响.2002-2008年间贵阳观风山近地面空气210Pb的年均浓度(2.8±0.6)mBq/m3,约为全球若干站点中最高平均浓度值的4倍;而7Be的年均浓度(4.8±0.6)mBq/m3,与全球高海拔站点长期观测的平均值相当,大约为北半球中纬度对流层顶部附近7Be浓度值(18.0 mBq/m3)的1/3.8,显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平.2003年,瓦里关山和观风山近地面空气7Be的年均浓度比为3.8,与预期的大气输送和混合作用基本一致.7Be月均浓度的增大趋势反映出受太阳黑子数减少的变化关系,其影响底线大约为4 mBq/m3;7Be年均浓度波动的增大趋势反映出受太阳黑子数降低的可能影响.贵阳观风山降水中7Be和210Pb的体积加权浓度分别为0.72 Bq/L和0.27 Bq/L;年沉降通量分别为0.080 Bq/(cm2·a)和0.031 Bq/(cm2·a).数值模拟显示出全球空气210Pb高浓度区和高沉降通量环带分布,印证了洱海和红枫湖沉积物7Be和157Cs蓄积的模拟结果.     

瓦里关山与观风山近地面空气7Be浓度季节性变化对比

7Be广泛应用于大气物质传输、表土季节性迁移和微粒混合作用的示踪。它在不同地域空气中的浓度分布构成了多领域研究的基础。7Be在对流层空气中的浓度随地表海拔高度而增加。基于瓦里关山和观风山的位置差异和海拔高差,对比观测其近地面空气7Be浓度变化不仅有益于区域尺度的大气和地表环境过程的示踪,而且对全球尺度的研究也将具重要意义。2002-10-09～2004-01-21,利用美国环境测量实验室的低水平核素表层大气采样系统在瓦里关山和观风山同步连续进行每周1个大气气溶胶样品的采集工作。7Be的比活度系用多道能谱仪进行γ谱测定,测量误差小于6%。中美两实验室对逐周样品测量结果表明两实验室的数据具有很好的可比性。两个站点7Be浓度逐周变化趋势总体相似,具有2～6周的短周期波动,波峰与波谷具有良好的对应关系,其高值或低值波动延迟或超前的差异与区域尺度的天气过程传播一致。瓦里关山和观风山7Be的年均浓度分别为(14.7±1.5)mBq/m3和(4.1±0.9)mBq/m3,前者约为后者的3.6倍。近地面空气7Be浓度与同期降水量的比较表明,在周时间尺度上,两者呈现出较好的预期负相关变化;而在月平均尺度上,两地7Be浓度变化比较稳定。位于内陆地区的瓦里关山受低海拔气团上升的影响较小,其空气中7Be浓度变化较真实地反映了中纬度、高海拔地区的背景水平。观风山地区虽然受到低纬度海洋性上升气团的影响,但7Be浓度变化仍然显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平。     

环境210Pb研究新进展

210Pb等核素对于大气物质传输途径、流域侵蚀作用和水体沉积过程有重要示踪价值.认识它们在环境运移过程的作用机理、速率和通量是示踪研究的基本内容.我们最新的研究进展主要有1)取得采样及分析数据的国际可比性;2)揭示黔中地区近地面空气210Pb呈现高浓度U型年分布特征;3)获得青海瓦里及山关顶部7Be的高浓度分布;气流强下沉影响在观风山的滞后性和低海拔气团上升影响在瓦里关山的滞后性;4)模拟显示210Pb在一些地区近地面空气的高浓度分布和在全球的高沉降通量环带分布;5)揭示富营养湖泊出现的微粒清洗效应及210Pbex对湖泊生产力变化的示踪价值.     

深圳市大气210Pb的活度浓度、沉降通量和沉积速率研究

2017年1月至12月,研究分析了深圳市大气气溶胶中210Pb的活度浓度、沉降通量和沉积速率.结果表明,深圳市大气210Pb比活度范围为0.59～4.72 mBq/m3(平均值为1.58 mBq/m3);沉降通量范围为0.45～1.31 Bq/(m2·d)(平均值为0.74 Bq/(m2·d));沉积速率范围为0.09～1.44 cm/s(平均值为0.71 cm/s).研究发现,深圳市大气210Pb比活度冬季高、夏季低,其季节变化受气象条件和不同气团来源综合影响.大气210Pb的沉降通量和沉积速率均与降水量呈明显的正相关关系,提示降雨是大气中210Pb去除的有效途径.     

深圳市大气~7Be沉降通量与气溶胶沉积速率

同步分析了2015年1~12月份期间深圳市大气~7Be总沉降通量以及大气气溶胶中~7Be的放射性比活度,并据此计算获得大气颗粒物沉积速率。结果表明,深圳市大气~7Be的沉降通量范围为0.91~4.23 Bq/m~2×d,平均值为1.83 Bq/m~2×d;大气气溶胶沉积速率在0.15~5.10 cm/s之间,平均值为1.35 cm/s。研究发现,大气~7Be沉降通量和沉积速率均与降雨量呈显著的正相关关系,提示湿沉降是大气~7Be清除的主要机制;大气~7Be沉积速率与大气颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))含量呈负相关关系。     

SEASONAL VARIATION OF BERYLLIUM-7 IN NEAR-SURFACE AIR IN QINGDAO,CHINA

本文报道了从2009年8月至2010年7月在青岛市崂山区(36.03°N,120.18°E)以每周3天的采样频率连续采集近地面大气气溶胶12个月,测定近地面空气中7Be浓度值的研究结果.青岛市近地面空气中7Be浓度的变化范围为1.52～14.58mBq/m3,年平均值为6.83±0.40mBq/m3,显著高于全球平均水平.最高值出现在4月,最低值出现在7月.秋季为7Be浓度平均值最高的月份(9.02mBq/m3);其次为春季( 7.39mBq/m3);夏季为最低的月份(4.46mBq/m3).7Be浓度秋季水平高于夏季水平一倍.“春季泄漏”现象出现在4月份.青岛地区夏季受东南季风的影响,近地面空气中7Be浓度偏低.2009年秋季受厄尔尼诺影响,大气环流异常以及台风频发促使平流层底部和对流屡大气的交换,导致近地面空气中7Be的增多.冬季近地面空气中7Be浓度略高于夏季.青岛市近地面空气中7Be浓度的振荡变化与青岛年内气象条件振荡有关,季节性变化明显,反映了东亚季风区大气环流的特点.     

散落核素7Be和137Cs在洱海和红枫湖沉积物中蓄积对比

沉积物柱芯分别采自滇西地区的洱海和黔中地区的红枫(及百花)湖,散落核素7Be和137Cs在沉积物中的蓄积特征对比分析表明,7Be在洱海及红枫湖沉积物中的累计值分别为(237±73)Bq/m2和(783±44)Bq/m2;按校正到沉降年代的数值,1986年以前137Cs的累计值分别为(519±26)Bq/m2及(3704±56)Bq/m2.由模式计算获知,(1)7Be和137Cs在红枫湖沉积物中的蓄积以侵蚀影响为主;在洱海的蓄积受直接散落控制.(2)在洱海和红枫湖地区7Be大气散落累计值分别为(0.07±0.02)Bq/cm2及(0.08±0.01)Bq/cm2;1986年以前137Cs大气散落累计值分别为(0.11±0.01)Bq/cm2及(0.37±0.01)Bq/cm2,显示出滇西与黔中地区之间137Cs散落的地区差异.这一现象可能反映出青藏高原对滇西地区存在着全球性大气扩散污染物散落的屏蔽效应.     

我国西南地区降水中过量氘指示水汽来源

中d小,受沿途降水冲刷作用的影响,降水中稳定同位素比率较低;在旱季,受大陆性气团的影响,我国西南地区降水的水汽主要来源于西风带的输送和内陆再蒸发水汽的补给,空气湿度小,降水中稳定同位素比率和d较大.     

广州不同季风期近地面大气气溶胶中7Be与持久性有机污染物的同步观测

2006年8月-2007年7月,在广州市天河区以每周采集2～3天的采样频率连续12个月采集近地面大气气溶胶样品,同步测定近地面气溶胶中7Be和有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)等持久性有机污染物的浓度值.7Be浓度全年平均值为2.59 mBq/m3,最高值出现在5月(8.5 mBq/...     

岩石土壤及沉积物样品中210Pb-210Bi-210Po的快速联合测定

铀系核素210Pb一210Bi-210Po目前通常采用相对独立的分析技术,三核素分别进行测定,并存在一些技术问题需要解决.文献报道的三核素联测技术需要使用多种昂贵的测试设备和示踪剂,或者制源体系抗干扰能力较弱且分析周期较长.本文研究了210Bi、210Po同时且定量恒温自沉积于铜箔的最佳制源条件,建立了双样-两次铜箔恒温自沉积制源-总α、总β同时计数法快速联合测定岩石、土壤及沉积物样品中210Pb-210Bi-210Po的分析技术.结果表明,当铜镀片面积为3.14 cm2,盐酸浓度为0.5 mol/L,氯化钠浓度为3.5 mol/L,溶液体积为20 mL,恒温90℃,振速为120 r/min,振幅20 mm,制源70 min,210Bi和210Po可同步定量自沉积且210Pb不沉积.在抗坏血酸存在下,大量共存元素不干扰自沉积.方法的精密度优于5％,全程加标放化回收率在99.5％～100.5％之间.该联测技术采用的制源体系抗稳定铋干扰能力较强,回收稳定,分析周期短,仅需一台国产测试设备并无需示踪剂即可完成三核素联合测定,同时也适合于三核素的独立测定.