气团来源对瓦里关地区颗粒物数谱分布的影响

通过对2005年8月到2007年5月在瓦里关全球本底站观测的气溶胶数谱分布资料和同期后向轨迹资料分析,发现气团来源对瓦里关地区颗粒物的数浓度及其谱分布有显著影响.气团起源于瓦里关东北部地区或者途径东北部地区,传输路径较短,传输速度相对较慢,大气中出现较高数浓度的爱根核模态颗粒物;气团来源于瓦里关西部或者两北地区时,传输路径较长,传输速度较快,大气中一般出现较高浓度的核模态颗粒物.     

东北地区夏季大气颗粒物数浓度与粒径分布特征的航测研究

利用飞机航测于2018年夏季在东北吉林省用宽范围粒径谱仪对10 nm～10μm大气颗粒物的数浓度谱进行在线监测,分析大气颗粒物的垂直分布廓线和粒径分布特征。结果表明,东北地区近地面颗粒物数浓度为5.8×10~3～9.9×10~(4)cm~(-3),平均值为(2.7±2.2)×10~(4)cm~(-3);垂直方向上颗粒物数浓度随海拔升高整体呈降低趋势,且垂直廓线存在两种类型:一种是在边界层附近存在较明显的分界线,即在边界层下方,大气颗粒物数浓度随高度升高而显著降低,在边界层上方,大气颗粒物数浓度变化随高度变化不明显;第二种是随高度的升高,城市上空的大气颗粒物数浓度降低,且海拔高度与大气颗粒物数浓度呈现近似线性负相关的关系。在观测期间,颗粒物的粒径大多集中在爱根模态,其峰值位于25～30 nm,后向气流轨迹显示,气团来源于蒙古及内蒙古地区。在四平城市上空观测到1例新粒子生成事件,其核模态颗粒物数浓度为当日其他地区的4倍,后向气流轨迹显示其气团来源于中国辽宁省且受局地气团影响。     

祁连山老虎沟地区夏季大气颗粒物中水溶性离子的变化特征

为了研究青藏高原东北缘老虎沟地区大气颗粒物中水溶性无机离子组分的变化特征,于2016年7月16日至8月11日共采集13个PM_2.5样品和4套粒径分级样品。研究结果显示：非沙尘期间,水溶性离子总质量浓度为2.35 μg·m^-3,主要离子SO₄^2-、Ca²⁺、NH₄⁺和NO₃^-的浓度分别为1.28、0.33、0.32和0.28 μg·m^-3,约占水溶性离子浓度总和的94%;沙尘期间,水溶性无机离子总质量浓度为12.63 μg·m^-3,是非沙尘期间浓度的5倍,主要离子SO₄^2-、Ca²⁺、Cl^-、Na⁺和NO₃^-的浓度依次为5.36、4.77、0.80、0.62和0.61 μg·m^-3,约占水溶性离子浓度总和的96%。分级样品分析结果表明,NO₃^-主要分布在粗颗粒模态,可能是前体物在粉尘表面发生非均相反应产生。在沙尘时期,SO₄^2-主要为粉尘贡献,集中分布在粗颗粒模态。在非沙尘时期,SO₄^2-在粗颗粒模态和积聚模态都有较多的分布。积聚模态的SO₄^2-主要是通过前体物与NH₃发生均相反应产生。据估算,非沙尘时期的二次反应对PM_2.5中SO₄^2-的贡献约为80%。     

北京市大气PM2.5中多溴联苯醚污染水平与来源分析

2008年1月、9月和10月在北京城区5个采样点共采集9个大气颗粒物PM_2.5样品。遵循US EPA-1614方法,采用同位素稀释、高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/MS)联用技术,测定了大气颗粒物PM_2.5样品中14种多溴联苯醚(PBDEs)的质量浓度,研究了北京市城区大气颗粒物PM_2.5中多溴联苯醚的污染水平、分布特征及来源。结果表明: 9个大气颗粒物PM_2.5样品中PBDEs的质量浓度范围为2.82~57.94 pg/m³,平均值为15.67 pg/m³,BDE-209的质量浓度为0.34~7.32 pg/m³,PM_2.5样品中PBDEs的质量浓度冬季高于秋季;高溴代联苯醚在颗粒物中的含量高,低溴代联苯醚的含量低;交通源对大气颗粒物PM_2.5中PBDEs的污染贡献值很小,工业污染源贡献大于交通源,从含有溴代阻燃剂的物品释放到大气中的PBDEs对大气颗粒物PM_2.5中PBDEs的污染贡献值最大。     

南海–东印度洋海域微生物气溶胶空间分布特征

通过走航观测对南海–东印度洋海域的大气细颗粒物(PM_2.5)(共49个)进行采集,使用DAPI染色荧光显微技术获得微生物气溶胶浓度,开展微生物气溶胶在该海域空间分布特征的研究。结果显示,微生物气溶胶浓度范围在2.14×10⁴～5.93×10⁶ cells·m^-3之间,空间分布明显不均衡,即东印度洋>海峡>南海。在东印度洋海域,微生物气溶胶浓度变化幅度较大,以赤道为界,总体呈现北高南低的趋势。微生物气溶胶的粒径主要分布在0.37～2.5μm之间。南海、海峡和东印度洋赤道以北样品中原核生物占比较高,约65%;而在东印度洋赤道以南,真核生物占比则升高至近50%。最后,本研究根据东印度洋海域微生物气溶胶的差异,对其来源开展研究,揭示了海洋生物分布、海洋环境要素以及人为源远距离传输等因素对于开放海域微生物气溶胶浓度的影响。     

不同天气类型广东大气超级站细粒子污染特征初步研究

2012年5月至7月期间,以广东大气超级监测站为观测平台,利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)和其他多种环境监测仪器对大气污染现象进行高时间分辨的长期连续观测。以能见度和相对湿度为参考,将天气类型划分为2次灰霾、1次暴雨和多次晴朗天气过程。观测结果表明,SPAMS捕获的颗粒物数浓度与PM2.5和PM1的相关性(R2)分别达到0.538和0.448,呈现出一定的相关性。大气颗粒物浓度在不同天气条件下,浓度变化较大,其中,灰霾天气下,PM2.5和PM1浓度最大小时均值分别达到0.132 ng/m3和0.094 ng/m3。观测结果表明,粒径处于600~800 nm的细颗粒物对该区域的灰霾形成过程起了最为关键的作用。该地区的大气颗粒物类型主要可分为7种:元素碳(EC)、有机碳(OC)、元素-有机碳混合(ECOC)、大分子有机碳(HMOC)、海盐(Na-K)、富钾颗粒(K-rich)和富铅颗粒(Pb-rich)。灰霾天气,各类型颗粒物数量浓度均有一定程度的增加,其中以EC和K-rich的增加最为明显。分析表明,第一次灰霾主要是由于大气光化学反应起到主导作用,而生物质燃烧又增大了灰霾程度;第二次灰霾过程,生物质燃烧产生的影响更大。     

北京郊区秋季灰霾天气下细颗粒物化学成分及其混合特征研究

于2014年11月在北京郊区利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)高时间分辨率观测了大气中细颗粒物的化学成分。通过Art-2a对单颗粒化学成分进行分类,主要包括8类颗粒物:有机碳(OC)、元素碳(EC)、元素碳有机碳(ECOC)、钾二次颗粒(K-Sec)、钠钾二次颗粒(NaK-Sec)、矿尘颗粒(Dust)、左旋葡聚糖颗粒(Lev)、含铅颗粒(Pb)。清洁期(2014年11月5日15:00至2014年11月15日0:00, PM_2.5平均质量浓度27.4μg/m^3)和灰霾期(2014年11月19日0:00至2014年11月30日10:00, PM_2.5平均质量浓度116.4μg/m^3)对比研究发现,清洁期OC颗粒占比最高,占总颗粒数的33.0%,其次是EC和ECOC颗粒,分别占总颗粒数的29.7%和16.4%;灰霾期OC颗粒物显著增加,比例高达46.1%,其次是ECOC,增至22.4%,而EC颗粒降至18%。此外,灰霾期二次组分HSO_4~–、NO_3~–的信号强度与二次组分数浓度均大于清洁期,表明灰霾期无机盐(HSO_4~–、NO_3~–)在颗粒物中的贡献增大。通过分析相对湿度与SO_2、NO_x和含硫酸盐、硝酸盐颗粒之间的关系,发现含硫酸盐和硝酸盐颗粒数浓度随环境湿度增加而增加,表明液相反应对硫酸盐生成有促进作用,同时相对湿度的增加可能对硝酸盐的形成有一定的贡献。混合状态分析表明,含碳气溶胶与HSO_4~–和NO_3~–的混合程度较强,与铵盐混合程度较弱。研究结果反映二次气溶胶形成特别是有机物颗粒的增加对于北京市灰霾形成具有重要的贡献。     

大气微纳米颗粒物界面反应与矿物协同演化意义

综述了大气气溶胶颗粒物的特征、颗粒物的界面反应与矿物协同演化意义;重点介绍了大气颗粒物粒径分布和矿物成分,以及常见有毒有害气体的界面反应产物特征与关键化学过程;总结了矿物颗粒在大气气溶胶形成过程中汇聚、调控、催化的作用,以及颗粒物与大气中SO₂、NO_x的协同反应机制;分析了微纳米颗粒对二次有机气溶胶形成的影响,以及大气矿物相颗粒界面反应产物组合及协同演化作用.可为进一步研究大气颗粒物与大气中痕量污染气体反应形成二次气溶胶进而影响大气化学组成的过程提供指导,对深入探讨大气矿物颗粒表面特性在复合污染物中多介质反应的微界面化学过程,矿物尘-污染物气溶胶体系在雾-霾形成、转换、新生粒子和阻断行为的复合作用具有重要的环境学意义.      

玉龙雪山地区大气降水中粉尘颗粒物特征研究

以在玉龙雪山地区采集的大气降水样品为主要研究载体,分析了大气降水中粉尘颗粒物随时间的变化特征和影响大气降水中粉尘含量的潜在因素. 结果表明：大气降水中颗粒物浓度和典型粉尘特征化学离子含量的变化具有很好的一致性,且季风期末大气降水中的微粒含量显著升高,显示了明显的季节性变化特征. 丽江市和甘海子盆地大气降水中粉尘化学离子含量(SO₄^2-,Mg²⁺,Ca²⁺,K⁺,NH₄⁺,NO₃^-,粉尘浓度)之间具有较好的相关性,反映了这些离子共同的来源. 降水中pH值和电导率的变化很大程度上受到粉尘活动的影响,海盐气溶胶粒子对玉龙雪山地区大气降水中典型粉尘微粒(除Cl^-和部分Na⁺之外)的沉降没有贡献. 此外,降水化学和微粒分析表明,丽江市区的大气环境不排除人为活动的影响.     

基于加密探空观测的成都市一次重霾污染过程中大气边界层气溶胶垂直结构分析

基于2017年1月4日至7日成都市一次重霾污染过程的系留汽艇探测的低层大气气象要素和大气颗粒物垂直探空加密观测资料,分析了大气边界层结构及气溶胶垂直分布。结果表明,此次重霾污染期间,大气边界层昼夜变化特征基本消失。稳定边界层结构出现25次,对流边界层结构仅出现3次,大气边界层结构趋于稳定,边界层高度普遍在700 m以下。霾污染发生、维持及消散阶段大气边界层气溶胶垂直结构具有明显差异。霾污染发生阶段,大气边界层气溶胶粗、细粒子主要集中在300m高度以下,近地面层大气气溶胶粒子累积触发霾污染事件;霾维持阶段,大气颗粒物粒子浓度数垂直方向趋于一致,大气边界层稳定结构中存在强的大气垂直混合作用;在霾消散阶段,较高处的气溶胶粒子浓度最先下降,且下降幅度最大,表明对流层自由大气作用对霾污染消散具有影响。大气边界层风速的增大加剧了大气传输扩散。温度与大气颗粒物浓度在近地层呈负相关关系,在100m高度以上呈正相关关系。大气边界层低层偏冷,高层偏暖的稳定大气热力层结减弱了大气污染物的垂直扩散。相对湿度的增加有利于气溶胶粒子的吸湿增长和液相化学反应,加剧了霾污染。     

黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川积雪中不溶微粒组成特征及环境意义

2005年9月下旬,在黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川平衡线附近挖取了6个雪坑,固定层厚采集了89个雪冰样品,分析了样品的δ¹⁸O值及不溶微粒的浓度、粒径,研究了耶和龙冰川中不溶微粒的时空分布特征及环境意义。结果表明：雪冰样品中不溶微粒浓度平均值为1.1×10⁵个·mL^-1,PM₁₀占到总粒子的99%;以微粒数浓度为权重计算的平均粒径分布在1.1~1.8 μm之间,说明耶和龙冰川积雪中不溶微粒以细粒子为主;不溶微粒的粒度谱分布不符合正态分布规律,粒子浓度的众数出现在小粒径;微粒源区输入和大气环流强度是控制积雪中不溶微粒特征的主要因素。源区输入和风场强度均较大时,积雪中不溶微粒浓度及粒径均较大;源区输入较弱而风场强度较大时,积雪中微粒浓度有所增加,粒径增加更加显著。结合HYSPLIT-4模式研究发现,在耶和龙冰川积雪中不溶微粒的浓度及粒径随雪坑深度的变化可以反映气团强度的季节变化,夏季降水增加使微粒的季节变化更加显著。西风携带的塔克拉玛干沙漠和中亚干旱区尘埃是耶和龙冰川春、秋季节积雪中不溶微粒的重要来源。     

西昆仑山冰芯记录指示的塔克拉玛干沙漠南缘对流层中上部近百年大气尘埃变化趋势

钻自西昆仑山崇测冰帽海拔6530 m的18.7 m冰芯提供了近百年间的尘埃沉积记录.冰芯记录覆盖的90 a间尘埃表现出持续下降的总趋势,大体可以分为3个阶段,即1930年之前,1930-1960年和1960年之后,尘埃浓度的降低是量级上的.几个突出的尘埃阶段出现在1900年代早期、1910年代、1920年代后期和1940年代早期,它们分别以约2.5×10⁶、2.7×10⁶、2.5×10⁶和1.5×10⁶粒·mL^-1的高浓度为特征,而1970年代则表现出相对较低的浓度(5×10⁵粒·mL^-1).就年份来看,突出的高尘埃浓度出现于1906,1915,1919和1943年.根据微粒的粒径资料分析,局地输入的尘埃分量约占总值的17%,剔除后可以得到中、大尺度范围的大气尘埃沉积通量.根据后60 a资料建立的通量平均值为913μg·cm^-2·a^-1,大气尘埃随时间的每10 a下降速率为-124μg·cm^-2,它可反映塔克拉玛干沙漠南缘对流层中上部的大气尘埃通量半个多世纪以来的变化趋势.     

基于Landsat-8影像的北极地区入海冰川流速监测

Landsat-8 OLI因其空间分辨率较高、重复周期适中、高辐射分辨率、高图像获取率（图像质量）的特点,在北极地区大范围冰川流速监测研究中有较大优势。利用2017/2018年格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛、北地群岛、法兰士约瑟夫地群岛、德文岛5处北极区域的Landsat-8全色波段数据,采用特征追踪方法提取入海冰川消融期流速。结合MEaSUREs冰川流速数据,分析了198条北极地区入海冰川流速的空间分布特征及其影响因素,同时探究了格陵兰岛Kangerlussuaq冰川流速随时间变化特征。结果表明：与北极其他区域相比,格陵兰岛前缘流速在5~10 m·d^-1及10~20 m·d^-1的入海冰川在数量上最多,最大流速达到了31.62 m·d^-1。而格陵兰岛内部的冰川流速存在差异,北海岸入海冰川平均流速最慢（1.99 m·d^-1）,东海岸平均流速（6.13 m·d^-1）大于西海岸（4.14 m·d^-1）。这种流速空间分布差异可能由冰川规模、冰床地势、海流作用、冰盖消融情况等多种因素共同导致。2018年3—10月期间,Kangerlussuaq冰川前缘流速为21.02~22.87 m·d^-1,整体流速为10.02~11.39 m·d^-1。冰川流速在6—7月和9—10月出现峰值,在8—9月出现低谷,主要缘于冰川融水导致的运动加速和冰川物质平衡变化。     

基于海冰分析图获取北极固定冰分布的方法研究

对北极沿岸地区固定冰的分析研究,将有助于更全面认识北极海冰的变化趋势,并为进一步探索北极航道的开发利用提供数据支撑。基于美国国家冰中心发布的2008-2018年逐周/逐两周海冰分析图发展了一个数据转化处理方法,准确提取了全北极逐周的固定冰分布格点数据。分析该时间序列发现,北极平均固定冰范围为（9.0±6.3）×10⁵ km²,呈现出（-1.0±3.9）×10³ km²·a^-1的减小趋势;4月份固定冰范围最大,多年平均值为1.6×10⁶ km²,处于北极冬季的1-6月份的范围均高于百万平方公里,而7-10月份为北半球夏季,几乎无固定冰存在。将MODIS图像作为基准数据对不同月份的七组结果进行对比验证,结果显示：结冰末期和融冰前期的平均偏差较小,如2012年3月12日的固定冰外缘线平均偏差为-0.8 km;而融冰末期的偏差较大,如2009年9月14日的固定冰外缘线平均偏差为-9.4 km;但所有月份的验证误差都小于格点网格的大小（25 km）,因此认为该方法是可行的,得到的格点数据可以代表固定冰的真实分布情况。     

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.     

新疆天山山区降雨的微物理结构特征

使用GBPP-100型雨滴谱仪,于2001年6月12日至7月31日在天山北坡的小渠子气象站和牧业气象试验站,对27次降雨过程进行了雨滴谱观测,共获取了4 719个雨滴谱样本。通过观测资料分析新疆中天山山区积状云、层状云、积状-层状混合云降雨的微物理结构特征。观测分析表明,天山山区降雨雨滴的平均直径0.41~0.55 mm,以积状云最大,混合云次之,层状云最小。最大平均直径0.88~1.12 mm、平均雨强1.18~2.78 mm·h^-1、平均含水量5.23~11.62 g·m^-3,混合云的这三个特征量均为最大。三类云的雨强与数密度呈正相关。积状云、层状云降雨的雨滴谱服从M-P分布,混合云服从Γ分布。由于山区地形的作用,使云中降雨粒子的生长时间受到限制,天山山区降雨小滴浓度高、尺度小,人工降雨潜力大。     

塔里木河中游滞洪区的形成及其对生态环境的影响

塔里木河位于我国新疆内陆干旱区,是我国最大的内陆河,全长1321km.近40a来,在阿克苏河、叶尔羌河、和田河、开都河 孔雀河四条源流出山口天然来水量未减少,且在20世纪90年代增加7%的情况下,由于源流区人类活动的影响和粗放型农业,补给塔里木河水量以年平均2500×10⁴m³的速率减少,加之中游区新生滞洪区耗水严重,进入下游的水量锐减.20世纪70年代以来又被大西海子水库几乎全部拦蓄,导致最下游320km河道断流近30a,地下水位下降,植被衰退,沙漠化进程加快,"绿色走廊"危在旦夕,生态环境恶化,已影响到流域人类的生存安全.     

中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析

对2003年7月15~9月28日间中国第二次北极科学考察沿线所采集的气溶胶样品进行分析,获得了Na⁺、NH₄⁺ 、Ca²⁺、Cl^-、MSA、SO₄^2- 等11种离子的浓度数据(文中使用当量浓度).根据相关分析, 可将11种离子分为3类: 海盐源离子, 包括Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-; 人为源, 包括NH₄⁺ 、NO₃^-; 其它源, 包括 CH₃COO^-、MSA、C₂O₄^2-. 气溶胶以海盐气溶胶为主, Cl^-、Na⁺ 离子分别是阴阳离子中含量最大的离子, (Na⁺ +Cl^-)对气溶胶载量(所测定的阴阳离子的总和)的贡献平均为60.2%, 占气溶胶总量的一半以上. NH₄⁺ /SO₄^2- 的比值的平均为0.45, 根据当地的大气环境和气溶胶的离子平衡, 认为气溶胶样品中NH₄⁺ 和 SO₄^2- 主要是以 NH4HSO4的形式结合. 根据考察沿线 NO₃^- 浓度的变化, 把考察沿线大致分为3个区: 日本海区, 中值为15.2 neq·m^-3; 鄂霍次克海及白令海区, 中值为1.8 neq·m^-3; 北冰洋区, 其浓度较低, 中值为0.4 neq·m^-3. 考察沿线白令海是MSA的高产区.     

中国首次北极科学考察沿线气溶胶可溶性成分的分析

中国首次北极科学考察沿线采集的大气气溶胶样品可溶性成分分析表明,大气气溶胶的平均载量为195neq·m^-3,Na⁺和Cl^-的贡献为0%,NH₄⁺和SO₄^2-的贡献为27%,nssSO₄^2-对SO₄^2-的贡献为8%.气溶胶中阴、阳离子总量基本相当,大气环境呈中性.气溶胶中可溶性成分具有较强的纬度变化特征.根据离子的变化态势可将离子分为3大类,即1)Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺;2)NH₄⁺,NO₃^-;3)MSA.Na⁺和Cl^-具有较好的线性关系,Cl^-/Na⁺的当量浓度比为1.01,小于其在海水中的比值1.1.NH₄⁺和NO₃^-的浓度随纬度的增加呈现减少的趋势,说明在低纬度近海岸地区人类活动的污染相当强烈.MSA的浓度在白令海区出现高值,与Shemya(52°N,174°E)站夏季浓度1.79±0.83neq·m^-3(170±79ng·m^-3)相当.通过与不同海区夏季释放DMS的通量对比,进一步证明了低温有利于DMS向MSA的转化.     

西南极乔治王岛冰芯研究——冰雪层定年、微粒记录及离子迁移

在分析南极乔治王岛冰帽大冰穹顶部降水和成冰条件的基础上,利用冰芯上部层物理特征参数确定的5个年层及其附近气象站相应的降水记录,结合多年降水资料将大冰穹45m冰芯划分为15个年层.应用此年层剖面,证实了微粒含量的两个异常峰值分别对应于1987年Deception岛和1980年的SealNunataks两次火山喷发.乔治王岛冰帽属于温性冰帽,大、小冰穹冰芯阴阳离子受沉积后融水渗浸淋溶作用的影响.对冰芯阴阳离子的淋溶次序分析显示,大冰穹为SO₄^2->Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺>Cl^->Na⁺>NO₃^->Br^-,而小冰穹为Mg²⁺>Ca²⁺>SO₄^2->K⁺>Cl^->Br^->Na⁺.