2013—2014冬半年北京重污染天气气象传输条件分析及预报指数初建

本文结合地面常规观测资料和空气质量数据,利用聚类分析方法对2013—2014年冬半年北京地区的气象传输轨迹特征进行了统计分析,并通过潜在源区贡献法(PSCF)分析了污染物的潜在源区。结果表明:影响北京的气团主要来自西南、偏东和西北三条路径,其中西南和偏东路径中重污染天气的出现概率分别为56.58%和43.80%,为典型的污染物传输路径。潜在源区分析发现,高PSCF值主要对应西南和偏东轨迹气团所影响的山东西部、河北中南部及天津等地,其形成与下垫面排放及气团移动速度有关。在此基础上,结合PM_(2.5)排放源强度构建传输气象指数,经检验发现与PM_(2.5)浓度的生消变化有较好的一致性,且有约6 h的预报提前量。将传输指数与天气分析相结合,有助于加深对重污染天气成因的理解,并在预报评估中发挥参考作用。     

运城盆地秋冬季PM2.5传输特征和源区分析

利用2017-2019年空气质量监测数据，采用HYSPLIT后向轨迹模式、聚类分析、潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT），对运城市秋冬季大气PM2.5传输路径、对应重污染的天气形势和潜在源区进行分析。结果表明：（1）运城近地层盛行偏东风时污染频率高，弱的偏东风和西南风时，污染物浓度较大。秋冬季PM2.5后向轨迹西北方向最多达53.53%，偏东方向最少为11.25%，偏西方向和西南方向介于两者之间，分别为16.61%和12.06%。（2）不同轨迹对应天气形势不同，西北和偏西轨迹下，500 hPa高度场上为两槽一脊或偏西气流，700～850 hPa受脊前西北气流影响，地面为高压前底部型或均压场型；西南轨迹下，500 hPa高度场上为偏西气流，700～850 hPa运城处于槽前西南气流，地面气压场为高压前底部（底部）或均压场。（3）运城PM2.5潜在源区主要位于陕西南部、四川东部和新疆东南、甘肃的东南部等地区，说明影响运城秋冬季PM2.5的浓度除了来自汾渭平原西南部的颗粒物区域输送，来自西北方向新疆、甘肃的远距离颗粒物传输也是重要来源。     

湖州市PM2.5浓度变化及传输特征分析

基于2014—2018年全国空气质量指数（AQI）和PM_2.5质量浓度数据、美国国家环境预报中心GDAS数据和后向轨迹模式,分析研究了湖州市PM_2.5浓度变化特征,并筛选出5 a内出现的8次重污染天气过程进行输送特征和潜在源分析。结果表明：湖州地区PM_2.5日平均浓度频率分布呈指数分布,高频区主要集中在20—40 μg·m^-3之间。污染主要出现在冬季,夏季、初秋为低浓度值,PM_2.5小时平均浓度的日变化呈主副双峰型分布特征,其中主峰出现在10时,副峰出现在02时,谷值则在18时,其与NO₂和SO₂的变动有关。污染主要通过西北和偏东路径进行中远距离传输,其中西北路径传输对湖州地区影响较大,而偏东路径下气团经过海面,夹带的水汽与颗粒物充分混合,会加剧颗粒物的二次生成和老化过程;西南偏西路径和偏南路径对湖州空气污染也有一定贡献,但存在不确定性,个别过程中偏南路径表现为清洁通道。西北路径上的城市群是主要潜在源区,大值区主要集中在安徽中西部。     

基于后向轨迹的秋冬季漯河重污染输送及典型个例分析

利用常规气象数据、颗粒物观测数据、全球大气同化系统GDAS数据、NCEP再分析资料、ERA5再分析资料等,结合数理统计、轨迹聚类、天气学分析等方法对2015—2019年秋冬季漯河重污染特征、污染输送及潜在源区分布进行分析,并通过一次典型重污染个例进行证明。结果表明:近5 a秋冬季漯河重污染过程发生频次高、持续时间长、污染程度重,AQI、PM_(2.5)变化趋势不明显,PM_(10)浓度下降趋势明显,PM_(2.5)/PM_(10)比值逐年递增,以PM_(2.5)重污染为主。秋冬季漯河主要有6种气团输送路径,东北路、偏东路轨迹短、移速慢且高度低,近距离近地层污染输送特征明显,为重要重污染通道;西北路远距离下沉沉降输送和西南轨迹近距离输送下的AQI均值及重污染概率较低,对漯河重污染贡献不高。漯河潜在源区来源复杂、范围广、强度大,其污染潜在源主要分布在河南中东部、尤其是东北部,对应东北路径、偏东路径等气团轨迹。重污染时地面偏北风是其主导风,尤其是2—4 m·s^(-1)之间偏北到东北风最为显著。两次跨区域输送表明,北路或东北路近地层输送是AQI峰值维持发展的重要原因。     

2012年6月巴州一次暴雨水汽输送特征

利用常规观测、自动站逐小时降水资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料及全球同化系统（GDAS）资料,引入基于拉格朗日方法的轨迹模型（HYSPLIT_4.9）并结合欧拉方法定性、定量地分析了2012年6月4日新疆巴州罕见暴雨的水汽输送特征。结果表明,水汽传输的西北路径逐渐建立,将前期聚集在巴尔喀什湖附近的大量水汽输送至巴州境内,为罕见暴雨的发生提供了充足的水汽条件;此次暴雨水汽传输的路径主要有两条,分别为西风气流引导下的偏西路径和经巴尔喀什湖、伊犁河谷和中天山传输到巴州北部的西北路径,两者的水汽贡献率达到了96.20%,其中偏西路径的水汽贡献率要高于西北路径;后向追踪气团轨迹显示罕见暴雨是西北路径通道的干冷气团在传输过程中不断下沉,偏西路径的暖湿气团在传输过程中不断被抬升,最后冷暖气团在暴雨区上空3000m—4000m之间交汇造成的;强降水的水汽主要来自新疆以西的湖泊或海洋,其中以巴尔喀什湖附近的水汽贡献率最大,达到了58%,黑海附近的水汽次之,为25%,而大西洋和挪威海附近的水汽贡献率相对较低,分别为7%和10%;对于新疆巴州而言,3000m(700hPa)高空水汽的分布特征基本可代表整层水汽的分布特征,且暴雨发生前水汽主要汇集在3000m(700hPa)附近。     

2014—2015年上海地区冬夏季大气污染特征及其污染源分析

利用上海地区冬、夏季空气质量数据和常规地面观测数据,分析了2014—2015年冬、夏两季大气污染特征,并通过聚类分析法和后向轨迹模式对污染物输送路径进行统计分析。结果显示：上海市冬、夏两季空气质量均以优良为主,首要污染物分别以PM2.5和O3;来自夏季的西北输送路径对应PM2.5和O3浓度最高,分别为62.8和130.2 μg·m-3,来自冬季的西北和西南方向的输送路径对应PM2.5浓度较高;进而基于潜在源区贡献和污染源排放强度等要素建立了传输指数。总体而言,江苏中南部、浙江中北部以及安徽中南部等地对上海地区夏季空气质量影响较为显著,而冬季周边区域的传输指数范围有所扩大,主要包括河北南部、河南中东部、山东、安徽、湖北中东部、江苏以及浙江中北部等地。     

兰州春季沙尘过程PM10输送路径及其潜在源区

将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF（potential source contribution function）和浓度权重轨迹CWT（concentration-weighted trajectory）,得到影响兰州市春季PMlo质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33％和19．4％,其中有50％以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23．6％和18％。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。     

兰州春季沙尘过程PM10输送路径及其潜在源区

将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4 d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM₁₀日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF(potential source contribution function)和浓度权重轨迹CWT(concentration-weighted trajectory),得到影响兰州市春季PM₁₀质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM₁₀质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33%和19.4%,其中有50%以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM₁₀污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23.6%和18%。影响兰州市春季大气PM₁₀质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。     

宝鸡2017—2019年冬季PM2.5分布特征及重污染过程分析

利用宝鸡市2017—2019年PM_2.5质量浓度小时数据及相对湿度等气象数据,探讨了宝鸡市PM_2.5质量浓度、相对湿度和能见度三者的关系,并利用HYSPLIT后向轨迹模式对3 a冬季重度及以上污染过程主导来源气团进行了聚类分析。研究发现：宝鸡冬季重度及以上污染过程多发生在1月,期间主导风向为西北风和东南风;PM_2.5质量浓度与能见度在不同相对湿度条件下有不同的拟合幂函数关系,空气相对湿度>80%时,空气中水汽含量是影响能见度的主要因素,空气相对湿度≤60%时,影响能见度的主要因子是PM_2.5质量浓度。2017—2019年冬季宝鸡达重度污染及以上的过程后向轨迹聚类结果略有不同,其中2017年污染以偏北及西南气团近距离输送为主,2018年污染以宝鸡本地积累为主,2019年污染以关中临近城市(西安地区)近距离输送为主;西北路气团移速最快,远距离传输能力最强,偏东路气团移速最慢,远距离传输能力最弱。     

基于PSCF与CWT方法的赣江新区大气污染物潜在源区个例分析

利用TrajStat软件和GDAS全球同化气象数据,对江西省赣江新区2011—2020年四季72 h气团后向轨迹进行聚类分析,并结合PM2.5和O3逐小时浓度数据,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）分析了2016年12月2—10日一次污染天气过程中大气污染物输送对赣江新区上空污染物浓度的贡献。结果表明,赣江新区2011—2020年四季气团后向轨迹中占比最大的均为短支气流,其中春季的短支气流来源于东侧,其他季节均来源于东北方向的安徽省,夏季和冬季的长支气流与季风的季节性变化一致。在2016年12月2—10日的污染天气过程中,赣江新区的PM2.5潜在源区主要分布于江西省北部、湖北省东南部,O3潜在源区主要分布于江西省北部、湖北省南部和湖南省东北小部分地区;同时天气形势显示,赣江新区处在槽后脊前,湖北省东南部存在偏强西北风,为大气污染物向赣江新区的输送创造了条件。     

Products and mechanisms of the gas phase reactions of NO3 with CH3SCH3, CD3SCD3, CH3SH and CH3SSCH3

Products and mechanisms of the reaction between the nitrate radical (NO₃) and three of the most abundant reduced organic sulphur compounds in the atmosphere (CH₃SCH₃, CH₃SH and CH₃SSCH₃), have been studied in a 480 L reaction chamber using in situ FT-IR and ion chromatography as analytical techniques. In the three reactions, methanesulphonic acid was found to be the most abundant sulphur containing product. In addition the stable products SO₂, H₂SO₄, CH₂O, and CH₃ONO₂ were identified and quantified and thionitric acid-S-methyl ester (CH₃SNO₂) was observed in the i.r. spectrum from all of the three reactions. Deuterated dimethylsulphide (CD₃SCD₃) showed an isotope effect on the reaction Deuterated dimethylsulphide (CD₃SCD₃) showed an isotope effect on the reaction rate constant (k_H/k_D) of 3.8±0.6, indicating that hydrogen abstraction is the first step in the NO₃+CH₃SCH₃ reaction, probably after the formation of an inital adduct.Based on the products and intermediates identified, reaction mechanisms are proposed for the three reactions.     

Aqueous Phase Reaction of HNO4: The Impact on Tropospheric Chemistry

We use a global atmospheric chemistry transport model to study the possible influence of aqueous phase reactions of peroxynitric acid (HNO₄) on the concentrations and budgets of NO_x, SO_x, O₃ and H₂O₂. Laboratory studies have shown that the aqueous reaction of HNO_4aq withHSO^– _3aq, and the uni-molecular decomposition of the NO₄ ^– anion to form NO₂ ^– (nitrite) occur on a time scale of about a second. Despite a substantial contribution of the reaction of HSO^– _3aq with HNO_4aq to the overall in-cloud conversion of SO₂ to SO₄ ^2–, a simultaneous decrease of other oxidants (most notably H₂O₂) more than compensated the increase in SO₄ ^2– production. The strongest influence of heterogeneous HNO₄ chemistry was found in the boundary layer, where calculated monthly average ozone concentrations were reduced between 2% to 10% andchanges of H₂O₂ between –20% to +10%compared to a simulation which ignores this reaction. Furthermore, SO₂ was increased by 10% to 20% and SO₄ ^2–depleted by up to 10%. Since the resolution of our global model does not enable a detailed comparison with measurements in polluted regions, it is not possible to verify whether considering heterogeneous HNO₄ reactions results in a substantial improvement of atmospheric chemistry transport models. However, the conversion of HNO₄ in the aqueous phase seems to be efficient enough to warrant further laboratory investigations and more detailed model studies on this topic.     

临安冬夏季SO2、NO2和O3体积分数特征及与气象条件的关系

对临安大气本底站2003-2004年冬、夏季二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)进行了分析.结果表明:冬季NO2和SO2平均体积分数分别为19.48×10-9和35.74 x10-9,而夏季的平均体积分数分别为4.81×10-9和8.12×10-9,冬季高于夏季;O3在夏季的平均体积分数为33.55×10-9,略高于冬季的25.44×10-9;夜间NO2和SO2体积分数比白天高,并且NO2呈明显的单峰单谷型分布,O3也呈单峰型但峰值出现在白天.NO2、SO2体积分数存在着明显的“假日效应”,假日比非假日低,周五高于假日和非假日;但O3体积分数没有明显的假日效应.降水对SO2有明显的清除作用,但对NO2的清除作用不明显.与风向对比发现,夏季高体积分数的NO2、SO2都受到NW、WNW风的影响,冬季则分别受NE和SW、SSW风的影响;而O3受风向的影响较复杂,与局地光化学反应有关.     

The heterogeneous formation of N2O in air containing NO2, O3 and NH3

In a nighttime system and under relatively dry conditions (about 15 ppm H₂O), the reaction mixture of NO₂, O₃, and NH₃ in purified air turns out to result in the formation of nitrous oxide (N₂O). The experiments were performed in a continuous stirred flow reactor, in the concentration region of 0.02–2 ppm.N₂O is thought to arise through the heterogeneous reaction of gaseous N₂O₅ and absorbed NH₃ at the wall of the reaction vessel % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafeart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqaqpepeea0xe9qqVa0l% b9peea0lb9sq-JfrVkFHe9peea0dXdarVe0Fb9pgea0xa9pue9Fve9% Ffc8meGabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaatCvAUfKttLeary% qr1ngBPrgaiuaacqWFOaakcqWFobGtcqWFibasdaWgaaWcbaGae83m% amdabeaakiab-LcaPmaaBaaaleaacqWFHbqyaeqaaOGaey4kaSIaai% ikaiab-5eaonaaBaaaleaacqWFYaGmaeqaaOGae83ta80aaSbaaSqa% aiab-vda1aqabaGccaGGPaWaaSbaaSqaaiaadEgaaeqaaOGaeyOKH4% Qae8Nta40aaSbaaSqaaiab-jdaYaqabaGccqWFpbWtcqGHRaWkcqWF% ibascqWFobGtcqWFpbWtdaWgaaWcbaGae83mamdabeaakiabgUcaRi% ab-HeainaaBaaaleaacqWFYaGmaeqaaOGae83ta8eaaa!59AC!\[(NH_3 )_a + (N_2 O_5 )_g \to N_2 O + HNO_3 + H_2 O\]In principle, there is competition between this reaction and that of adsorbed H₂O with N₂O₅, resulting in the formation of HNO₃. At high water concentrations (RH>75%), no formation of N₂O was found. Although the rate constant of adsorbed NH₃ with gaseous N₂O₅ is much larger than that of the reaction of adsorbed H₂O with gaseous N₂O₅, the significance of the observed N₂O formation for the outside atmosphere is thought to be dependent on the adsorption properties of H₂O and NH₃ on a surface. A number of NH₃ and H₂O adsorption measurements on several materials are discussed.     

闪电产生氮氧化物对青藏高原臭氧低谷形成的影响

为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物（LNO_x）经由光化学反应对O₃浓度变化及夏季O₃低谷形成的可能影响,本文利用2005~2013年由OMI卫星得到的对流层NO₂垂直浓度柱（NO₂ VCD）、O₃总浓度柱（TOC）和O₃廓线以及星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS获取的总闪电数资料,对青藏高原和同纬度长江中下游地区的TOC和NO₂ VCD月均值时空分布特征、闪电与NO₂ VCD的相关性和O₃的垂直分布特征及其与LNO_x的关系进行了对比分析。结果表明,青藏高原的O₃低谷主要出现在夏季和秋季,其TOC值比同纬度长江中下游地区低约10~15 DU（Dobson unit）。青藏高原NO₂VCD总体较小,表现为夏高冬低的分布特征。青藏高原夏季O₃浓度受南亚高压的影响总体呈减小趋势,但因强雷暴天气导致对流层中上部LNO_x浓度升高,并随强上升气流向对流层顶输送,同时通过光化学反应使O₃浓度增加,缩小了青藏高原和同纬度地区的O₃浓度差,减缓了O₃总浓度的下降,抑制了夏季O₃低谷的进一步深化。     

武汉市源成分谱特征研究

通过采集武汉市土壤风沙尘、建筑水泥尘、城市扬尘、餐饮源、生物质燃烧源、工业煤烟尘和电厂煤烟尘等7类源样品,并分析其碳组分、水溶性离子组分和无机元素组分,建立PM₁₀和PM_2.5源成分谱.研究表明,地壳元素Si、Ca、Al以及Fe等是土壤风沙尘的主要特征组分,其中Si是含量最高的成分,也是土壤风沙尘的标识组分.无组织建筑水泥尘中Si和Ca元素含量较高,将Ca元素作为无组织建筑水泥尘区别其他源类的重要元素,而有组织建筑水泥尘中OC、SO₄^2-含量比无组织建筑水泥尘高.城市扬尘中Ca的含量相对较高,表明城市扬尘受到建筑水泥尘影响较多.生物质燃烧源成分谱中OC的含量远高于成分谱中其他组分,另外Cl^-和K的平均含量也较高,K一般为生物质源的特征元素.     

Modified HNO3 seasonality in volcanic layers of a polar ice core: Snow-pack effect or photochemical perturbation?

Using the chemical composition of snow and ice of a central Greenland ice core, we have investigated changes in atmospheric HNO₃ chemistry following the large volcanic eruptions of Laki (1783), Tambora (1815) and Katmai (1912). The concentration of several cations and anions, including SO ₄ ^2– and NO ₃ ^– , were measured using ion chromatography. We found that following those eruptions, the ratio of the concentration of NO ₃ ^– deposited during winter to that deposited during summer was significantly higher than during nonvolcanic periods. Although we cannot rule out that this pattern originates from snow pack effects, we propose that increased concentrations of volcanic H₂SO₄ particles in the stratosphere may have favored condensation and removal of HNO₃ from the stratosphere during Arctic winter. In addition, this pattern might have been enhanced by slower formation of HNO₃ during summer, caused by direct consumption of OH through oxidation of volcanic SO₂.     

The solubility of SO2 and the dissociation of H2SO3 in NaCl solutions

The pK ₁ ^* and pK ₂ ^* of H₂SO₃ have been determined in NaCl solutions as a function of ionic strength (0.1 to 6 m) and temperature (5 and 25 °C). The extrapolated values in water were found to be in good agreement with literature data. The experimental results have been used to determine the Pitzer interaction parameters for SO₂, HSO ₃ ^- and SO ₃ ^- in NaCl solutions. The resultant parameters for NaHSO₃ and Na₂SO₃ were found to be in reasonable agreement with the values for NaHSO₄ and Na₂SO₄. It, thus, seems reasonable to assume that the interactions of Mg²⁺ and Ca²⁺ with HSO ₃ ^- and SO ₃ ^- can be estimated from the values with HSO ₄ ^- and SO ₄ ^- until experimental values are available. Measurements of pK ₁ ^* and pK ₂ ^* in artificial seawater were found to be in good agreement with the calculated values using the derived Pitzer parameters. It is, thus, possible to make reasonable estimates of the activity coefficients of HSO ₃ ^- and SO ₃ ^- ions and pK ₁ ^* and pK ₂ ^* for the ionization of H₂SO₃ in marine aerosols.     

A study of the formation of N2O in the reaction of NO3(A2E′) with N2

The rate of formation of N₂O via the thermochemically favourable reaction of NO₃(A²E) with N₂, which would represent an additional source of stratospheric N₂O and therefore NO_x, has been investigated. Mixtures of NO₂+O₃ in synthetic air were photolysed at 662 nm. No evidence was found for the production of N₂O via this pathway, the upper limit for the quantum yield of nitrous oxide formation being % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafeart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2D% aebbfv3ySLgzGueE0jxyaibaiiYdd9qrFfea0dXdf9vqai-hEir8Ve% ea0de9qq-hbrpepeea0db9q8as0-LqLs-Jirpepeea0-as0Fb9pgea% 0lrP0xe9Fve9Fve9qapdbaqaaeGacaGaaiaabeqaamaabaabcaGcba% GaeqOXdy2aaSbaaSqaamaaBaaameaadaWgaaqaamaaBaaabaGaamOt% amaaBaaabaGaaGOmaiaad+eaaeqaaaqabaaabeaaaeqaaaWcbeaatu% uDJXwAK1uy0HMmaeHbfv3ySLgzG0uy0HgiuD3BaGqbaOGae8hzIqOa% aGimaiaac6cacaaI2aGaaiyjaaaa!4E60!\[\phi _{_{_{_{N_{2O} } } } } \le 0.6\% \]. However, a dark conversion of NO_x to N₂O was observed and is attributed tentatively to a heterogeneous reaction on the wall of the reaction vessel. This process, although most likely to be insignificant in the atmosphere, needs to be taken into consideration in laboratory investigations or field studies of N₂O emission or deposition.     

厌氧条件下土壤反硝化气体(N2、N2O、NO)和CO2排放——氦环境培养—气体同步直接测定法的应用初探

反硝化过程是维系闭合氮循环所必需的氮素形态转化环节。土壤反硝化过程速率及产物比的直接测定是研究氮循环过程机理的基础,但却是一个难题。为解决此难题,德国卡尔斯鲁厄技术研究所与中国科学院大气物理研究所最近合作新建了一套通过氦环境培养-气体同步直接测定土壤反硝化气体--氮气（N2）、氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化碳（CO2）排放的系统和与之配套的三阶段培养方法。为检验该新建系统和配套方法测定土壤反硝化过程的准确性和可靠性,以华北地区广泛分布的盐碱地农田土壤（采自山西运城）为研究对象开展实验室培养试验,在初始可溶性有机碳（DOC）供应比较充足约300 mgC kg–1干土（d.s.）的条件下,测试了不同初始土壤硝态氮含量水平（10、100 mgN kg–1d.s.左右,分别表示为10N和100N）的反硝化气体和CO2排放过程。结果显示：100N的反硝化速率（定义为N2、N2O 和NO 排放速率之和）显著高于10N 处理（统计检验显著水平p＜0.01）;两个处理的反硝化产物均以N2为主（质量比分别占77%和75%）,产物的NO/N2O摩尔比分别为1.2和1.5,N2O/N2摩尔比均为0.19;土壤反硝化气体动态排放速率及相关指标的测定结果表明,培养土壤中消失的硝态氮被回收81%～87%,培养前后的氮平衡率达92%～95%。因此,该新建方法测定土壤反硝化速率和产物比的结果具有很好的可靠性,为定量研究土壤反硝化过程提供了有效的直接测定手段。研究中检测到的土壤反硝化产物NO/N2O摩尔比大于1,不同于以往用液体培养基纯培养反硝化细菌得出的NO/N2O摩尔比远小于1的结论。这意味着,不能用NO/N2O摩尔比小于1与否来推断土壤排放的N2O和NO是主要来源于反硝化作用还是硝化作用。