东亚沙尘源和人为源气溶胶中磷浓度及溶解度

本文利用冬春季在青岛采集的气溶胶样品,分析了其中总磷(TP)、溶解态磷(DP)、溶解态无机磷(DIP)和溶解态有机磷(DOP)浓度,讨论了沙尘源和人为源气溶胶中磷浓度和溶解度的差异及磷的来源和酸化作用的影响。结果表明,TP在沙尘源样品、人为源的霾样品和雾样品中浓度中值分别为325.5、152.9和142.2 ng/m³,DP对TP的贡献、即磷溶解度的中值分别为8.3%、24.6%和55.5%。人为源样品中较高的DP浓度来自DIP的贡献,DOP浓度在人为源和沙尘源样品中相当。沙尘源样品中TP的矿物和非矿物形式各占50%、DP中非矿物P的占比为70%;人为源样品中非矿物磷在TP中的占比>60%、在DP中>90%。酸化作用对矿物磷的溶解效率远远低于非矿物磷。人为源的雾样品中高磷溶解度主要决定于非矿物磷初始溶解度的贡献(>20%)及其酸化作用的二次提升(10%～40%),人为源的霾样品中磷溶解度主要决定于非矿物磷初始溶解度的贡献,其酸化作用的贡献较小。在沙尘源和人为源样品中,矿物形式磷贡献的溶解度均较小,约为1%～3%。     

青岛多种天气下生物气溶胶中细菌群落特征

为探究雾、霾、沙尘等多种天气下生物气溶胶中细菌群落结构特征,于2017年12月—2018年4月采集了青岛晴天和多种特殊天气下的大气生物气溶胶样品,运用16S rRNA高通量测序方法分析了样品中细菌群落结构。结果表明,在雾、霾、沙尘天均检测到对人体健康存在潜在危害的条件致病菌,其中变形菌门(Proteobacteria)均是优势细菌门,不受天气条件变化影响;霾天时其相对丰度最大。除此以外,沙尘和霾发生时,细菌群落结构显著变化,丰富度和多样性高于晴天,但随霾污染程度的加剧,群落丰富度和多样性下降;雾天多样性下降,丰富度变化不显著。在霾天,不同气团来源中细菌群落结构也存在显著差异。属水平上,霾天不动杆菌(Acinetobacter)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)占主导地位;雾天微球菌(Micrococcus)、副球菌(Paracoccus)和假单胞菌(Pseudomonas)占主导地位;沙尘天的优势菌为芽孢杆菌(Bacillus)。RDA分析显示O₃是影响菌群的主要环境因子。     

青岛陆上观测点的气溶胶光学厚度特征分析及与渤海气溶胶光学厚度的比较

阐述了气溶胶散射对太阳光衰减的影响和对观测数据的统计分析.作者使用手持式五波段太阳光度计和臭氧监测仪对青岛崂山区陆域和渤海海域的大气衰减进行了较长时间的观测.分析表明,对可见光和近红外波段电磁渡的大气衰减贡献最大的是气溶胶散射,气溶胶散射的光学厚度随波长的增大而减小,但是它在大气总光学厚度中占的比例随波长的增大而增加.在青岛崂山区冬季,对应于440nm波长的气溶胶散射光学厚度主要分布在0.4～0.6和1.5～1.6区间,浑浊度系数α主要分布在0.15～0.45区间,埃斯特朗指数β主要分布在1.0～1.4区间.从时间上看,α和β在1d内的变化不大,但逐日变化非常显著.与晴天相比,青岛崂山区冬季雾天的气溶胶散射光学厚度增加了大约一倍,较大的浑浊度系数和较小的埃斯特朗指数表明,雾天的大气具有气溶胶散射的光学厚度大、粒子浓度大和粒径尺度大的特点.通过与海上观测数据的比较可见,青岛崂山区陆地冬季在雾天时的气溶胶分布与渤海夏季时相似,青岛崂山区陆地冬季在晴天无云时的气溶胶分布与渤海秋季时相似.     

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。     

青岛市雾、霾天时空变化特征及影响因素分析

本研究基于青岛市2005—2019年的气象与空气污染数据,主要分析了青岛市雾、霾天区域分布及其年际、季节和日变化特征与影响因素。结果显示,青岛市自2005—2019年近14年来雾天天数缓慢减少(p0.1),雾天天数变化和相对湿度变化具有良好的正相关关系(p0.05)。青岛市各季节霾天天数呈波动变化,在2010—2013年间霾天天数每年均超过100 d, 2008年霾天天数最少,为75 d。雾事件持续时间多为1～2 d,占比为77.5%,而持续时间为1 d的霾事件占60%,持续时间超过3 d的占6.3%。在沿海型站点(市南、大桥三),春夏季雾天天数明显高于秋冬季,过渡型站点(胶南、胶州)和内陆型站点(莱西、平度)则没有该显著差异,暗示了海洋对沿海城市雾天的影响程度。从日变化来看,各站点雾时数的高值主要出现于午夜至早8时,霾时数呈现双峰分布,峰值出现于8:00—12:00和18:00—24:00。相关分析表明,每月雾时数与PM_(2.5)、SO_2浓度、相对湿度呈显著正相关,与O_3浓度呈显著负相关,而霾时数与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2和CO浓度呈显著正相关,与O_3浓度、气温、相对湿度和气压呈显著负相关。     

青岛夏季不同天气下气溶胶中无机氮磷的浓度及沉降研究

本文于2011年8月连续采集了青岛近岸大气气溶胶TSP(总悬浮颗粒物)样品,运用离子色谱法(IC)测定了可溶性无机氮磷组分的浓度,并估算了其干沉降通量,分析了天气过程对无机氮磷浓度的影响,讨论了大气干沉降对黄海初级生产力的影响。结果表明,夏季青岛沿海地区气溶胶颗粒物、NH+4-N、NO-3-N的平均浓度分别为139.96、9.70、3.08μg/m3,NO-2-N和PO3-4浓度很低,分别在0.15和1.00μg/m3以下;NH+4-N含量约为NO-3-N的3倍,二者之和占总无机氮的99%以上。天气过程显著影响颗粒物及无机氮的浓度和组成,雾天时,颗粒物、NH+4-N、NO-3-N的浓度分别升高到晴天时的1.48、1.98和2.21倍,大风天气下分别为晴天时的1.85、2.84和4.50倍;降雨对气溶胶存在明显的清除作用,对颗粒物和无机氮的清除率分别为7.70%~32.97%和54.16%~64.49%。气象要素和气团来源、路径对气溶胶浓度和组成的影响也十分显著。颗粒态无机氮磷的沉降通量分别为0.55和96.14μg/(m2·d),输入黄海后可产生94.51~138.30mg/(m2·month)的新生产力,对总初级生产力的贡献不大,但特殊天气下大气干沉降引起的新生产力可以在短时间内迅速增加。颗粒态无机氮磷的沉降通量之比为13.7,沉降后不会使黄海磷限制的营养盐结构产生明显变化。     

山东半岛南部近海大气气溶胶水溶性离子的化学组成

为研究陆源输入对中国近海大气气溶胶的影响,于2007年春季和秋季对山东半岛南部近海进行气溶胶采集工作.分析结果表明气溶胶水溶性离子中主要无机离子无显著的季节性变化,其中二次离子(nss-SO2-4,NO-3,NH+4)浓度最高,占总测定离子浓度的80%以上.甲磺酸离子浓度春季明显高于秋季,分别为(0.041±0.022)和(0.012±0.003 1)μg·m-3,导致生源硫酸盐对非海盐硫酸盐的贡献率分别为4.5%和1.5%;另一方面海盐源硫酸盐分别占总硫酸盐浓度的3.3%和3.9%,以上结果表明人为输入源占山东近海大气气溶胶中硫酸盐来源的主要部分.春季与秋季气溶胶中nss-SO2-4/NO-3值分别为1.43和1.34,反映出近年来中国大气中SO2/NOx呈现出下降趋势.由此可见,来自陆源的人为活动输送导致山东南部近海大气气溶胶的化学组成呈现出明显的陆源特征.     

海洋气团对沿海城市大气环境影响与识别研究

本研究通过识别海洋气团特征及沿海城市大气受到海洋气团的影响方式与程度,为评价沿海城市空气环境质量提供科学依据。以青岛市为例,收集大气气溶胶样品中放射性核素~(210)Pb、40K数据及采集时段当地大气颗粒物数据;分析~(210)Pb活度浓度与气溶胶颗粒物浓度变化;对当地当时大气气团进行溯源分析。研究表明:(1)研究期间青岛沿岸地区2015年4月至2016年6月与2016年6月至2017年6月大气污染特征显著不同,前者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物浓度显著相关,而后者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物无相关关系;(2)穿越海洋的陆地气团呈现出高活度浓度、低颗粒物浓度的特征;来自海洋气团的气溶胶呈现出低活度浓度、低颗粒物浓度的特征;(3)海洋气团气溶胶中~(210)Pb活度浓度较低。临近大陆的海洋(黄海、东海)上层大气受到大陆气团的影响,其海洋气团的特征有所减弱。~(210)Pb活度浓度、颗粒物浓度(PM2.5)可作为判断海洋气团的指标,识别"来自海洋的气团"与"经过海洋的气团"。     

北京市大气悬浮颗粒物TSP和PM10的季节变化特征

为了解北京市大气悬浮颗粒物随时间的变化规律,对北京市2000年全年的总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulates, TSP)和可吸入颗粒物(Inhalation Particle Matter, PM10)观测结果进行了统计分析.结果表明:颗粒物浓度春季最高,夏季最低,TSP浓度和PM10浓度有良好的线性关系(相关系数为0.77).通过后向轨迹分析得出,发生在2000年4月6日和25日的2次强沙尘天气的沙尘源地位于蒙古国的东南部和内蒙古的中西部.     

太湖大气氮、磷营养元素干湿沉降率研究

分析了2002年7月—2003年6月太湖周边地区太湖站、拖山岛、东山站、无锡、苏州、湖州、常州、金坛等8个站、点大气TN、TP沉降通量和降水化学组成观测资料,测定和计算了水气界面TN、TP的表观总沉降率(RT)、湿沉降率(RW)和干沉降率(RD)。太湖大气TN的年平均RT为4226kg/(km2.a),TP的年平均RT为306kg/(km2.a)。大气TN、TP的年沉降负荷分别占由环湖河道等点污染源输入的N、P总负荷的48.8%和46.2%。指出形成太湖大气TN污染的主要途径是湿沉降,而大气TP污染则主要来自气溶胶等固体物质的干沉降;小雨携带入湖的大气TN、TP污染物通量高于中雨和大雨。TN总沉降率曲线在春季3—5月出现高峰值的现象对太湖水体的富营养化具有潜在的促进影响。     

Trends in the solubility of iron,aluminium, manganese and phosphorus in aerosol collected over the Atlantic Ocean

The solubility of iron, aluminium, manganese and phosphorus has been determined in aerosol samples collected between 49°N and 52°S during three cruises conducted in the Atlantic Ocean as part of the European Union funded IRONAGES programme. Solubilities (defined at pH 4.7) determined for Fe and Al in samples of Saharan dust were significantly lower (medians 1.7% and 3.0%, respectively) than the solubilities of these metals in aerosols from other source regions (whole dataset medians 5.2% and 9.0%, respectively). Mn solubility also varied with aerosol source, but the median solubility of Mn in Saharan dust was very similar to the median for the dataset as a whole (55% and 56%, respectively). The observed solubility of aerosol P was ∼ 32%, with P solubility in Saharan aerosol perhaps as low as 10%. Laboratory studies have indicated that aerosol Fe solubility is enhanced by acid processing. No relationship could be found between Fe solubility and the concentrations of acid species (non-seasalt SO₄²⁻, NO₃⁻) nor the net acidity of the aerosol, so we are unable to confirm that this process is significant in the atmosphere. In terms of the supply of soluble Fe to oceanic ecosystems on a global scale, the observed higher solubility for Fe in non-Saharan aerosols is probably not significant because the Sahara is easily the dominant source of Fe to the Atlantic. On a smaller scale however, higher solubility for aerosol Fe may alter our understanding of Fe cycling in regions such as the remote Southern Ocean.     

气象条件对青岛地区气溶胶光学特性的影响

利用 2 0 0 2年 4月至 2 0 0 3年 10月多波段太阳光度计资料和同期的气象观测资料 ,分析了不同气象条件下青岛气溶胶光学特性的变化。气象条件的转变与青岛地区气溶胶光学特性之间具有很好的响应关系 :南风盛行时会加大光学厚度 ,并增强气溶胶对 >5 0 0nm波段太阳辐射的散射能力 ;轻雾和霾在青岛气溶胶光学厚度中占有较大比重 ,而霾对 <5 0 0nm波段辐射的散射能力较强。     

黄海、东海上空春季气溶胶光学特性观测分析

2003年春季国家卫星海洋应用中心等几家单位在黄海和东海海区进行了为期40 d的二类水体信息测量试验,试验中使用手持太阳辐射计对海区上空大气光学特性进行了观测,并获得了大量晴空天气条件下的大气光学数据.利用本次试验获取的测量数据得到了黄海、东海海区春季的大气气溶胶光学特性,其中包括气溶胶光学厚度和气溶胶粒子谱分布.采用Langley方法对测量得到的太阳直射辐射量进行处理得到了海区上空气溶胶光学厚度,利用得到的气溶胶光学厚度来反演气溶胶粒子谱分布.反演结果表明无云情况下黄海、东海上空的气溶胶光学厚度在0.2~0.4左右,且气溶胶粒子谱分布的变化趋势也很接近;海区上空霾层较厚时测量得到的气溶胶光学厚度明显增大,最大接近0.8;气溶胶粒子谱分布的变化趋势发生了明显的变化.     

Heavy Metals in Atmospheric Air in the Kara Sea Water Area in September–October 2011

Oceanology - The article presents the results of measurements of Pb, Cd, Cu, Zn, Ni, Co Cr, As, and Fe concentrations in atmospheric aerosols in the surface layer over the Kara Sea. The data were...     

青岛地区海雾分布及大气边界层条件分析

青岛地区海雾多发,观测表明海雾对沿海地区影响范围不尽相同,特别是海雾影响内陆的机理尚缺乏研究。本文利用观测资料及数值模式统计了青岛地区4月-7月海雾分布特征,并对不同影响范围海雾典型个例进行对比分析,结果表明:海雾发生日数自沿海向内陆递减。胶州湾沿岸雾日数比黄海沿岸明显减少,胶州湾东北部的雾日数要少于胶州湾西北部。海雾多发生于高空形势稳定,低层偏南流场的天气条件下。大气边界层内逆温层的的范围大致影响着海雾的分布。只影响沿海的海雾,地面为偏南风,风速在3~8 m/s之间,内陆风力减弱不明显。500 m以下大气边界层内风速切变大。湍流作用使海雾向内陆推进过程中倾斜抬升为低云,地面雾区减弱。能够影响内陆地区的海雾,多出现在地面风力较弱的情况之下,大部分在1~3 m/s之间。500 m以下大气边界层内风速切变小,大气边界层内湍流强度不强,使沿海到内陆的逆温层能够始终维持,沿海海雾在弱南风影响下延伸影响内陆地区。     

Atmospheric iron deposition and sea-surface dissolved iron concentrations in the eastern Atlantic Ocean

Atmospheric iron and underway sea-surface dissolved (<0.2 μm) iron (DFe) concentrations were investigated along a north–south transect in the eastern Atlantic Ocean (27°N/16°W–19°S/5°E). Fe concentrations in aerosols and dry deposition fluxes of soluble Fe were at least two orders of magnitude higher in the Saharan dust plume than at the equator or at the extreme south of the transect. A weaker source of atmospheric Fe was also observed in the South Atlantic, possibly originating in southern Africa via the north-easterly outflow of the Angolan plume. Estimations of total atmospheric deposition fluxes (dry plus wet) of soluble Fe suggested that wet deposition dominated in the intertropical convergence zone, due to the very high amount of precipitation and to the fact that a substantial part of Fe was delivered in dissolved form. On the other hand, dry deposition dominated in the other regions of the transect (73–97%), where rainfall rates were much lower. Underway sea-surface DFe concentrations ranged 0.02–1.1 nM. Such low values (0.02 nM) are reported for the first time in the Atlantic Ocean and may be (co)-limiting for primary production. A significant correlation (Spearman's rho=0.862, p<0.01) was observed between mean DFe concentrations and total atmospheric deposition fluxes, confirming the importance of atmospheric deposition on the iron cycle in the Atlantic. Residence time of DFe in the surface waters relative to atmospheric inputs were estimated in the northern part of our study area (17±8 to 28±16 d). These values confirmed the rapid removal of Fe from the surface waters, possibly by colloidal aggregation.     

茂名地区海雾含水量的演变特征及其与大气水平能见度的关系

2008年3月16—19日,在广东茂名博贺海洋气象科学试验基地,利用美国DMT公司生产的FM-100型雾滴谱仪,连续观测了海雾的雾滴谱、数浓度等微物理量。在此基础上分析了海雾液态含水量的演变特征,并结合同期的气象观测与分析数据,进行了海雾中低能见度成因的天气学分析。研究表明,海雾发展过程中含水量有着上下起伏变化的特点;直径10μm以上雾滴的增多是含水量增大的主要原因;随着含水量的增大,雾滴谱分布有向大雾滴方向增宽的趋势,其峰值高度也不断增大。在相同的含水量区间,不同的大气能见度样本表现出明显不同的谱分布特征;在相同高数浓度区间的情况下,导致大气能见度降低的主要原因是含水量的增大。而海雾过程中低能见度的出现,是众多天气因素共同影响的结果:地面天气图上的均压场范围更大,大气低空及地面风速小,大气低层处于弱不稳定状态,以及高湿度层主要在近地层等等。     

中国近海大气气溶胶的时间和地理分布特征

通过对中国近海10个航次气溶胶观测资料的统计分析得出:(1)从黄海、东海至日本以南海域气溶胶中地壳元素年平均浓度明显减小,在春季尘暴多发期间地壳元素浓度离到岸距离接指数规律递减.污染元素气溶胶浓度分布与陆源排放量和离岸距离有一定关系.(2)海上陆源气溶胶浓度的季节分布为:春季最大,秋冬次之,夏季最小.受日本排放源的影响,日本以南海域污染元素浓度最大值出现在冬季.(3)Se元素浓度与海洋源密切相关.海盐元素从黄海、东海至日本以南海域浓度逐渐增加,主要受周围海况影响,与风速呈现一定程度的正相关.影响近海气溶胶浓度的主要因素有陆源气溶胶排放量、降水分布和大尺度天气形势.