东亚地区二氧化碳体积分数变化特征

利用2004年以来东亚地区10个本底观测站大气φ(CO₂)观测资料,分析了各站大气φ(CO₂)的变化特征及其各站之间的差异,讨论了下垫面特征、源汇作用等对φ(CO₂)变化的影响.结果表明:10个本底站大气月均φ(CO₂)有明显的季节变化,高值多出现在冬春等寒冷季节,而低值则多出现在6—9月,属于北半球的夏季;大气φ(CO₂)日变化趋势较为一致,15时(当地时间)前后达到全天最低,随后φ(CO₂)升高,并在日落后继续积累,至清晨7时(当地时间)前后达到全天最高,之后φ(CO₂)随着太阳辐射的增强而逐渐降低,且平均φ(CO₂)水平与下垫面植被量成反比,φ(CO₂)日变化的幅度与下垫面植被量成反比.作为全球基准站之一的瓦里关山站,2004—2008年φ(CO₂)年均值逐年增加,年增长率为2.28×10^-6/a.     

海洋对人为CO2吸收的三维模式研究

文中用包含海洋化学过程和一个简单生物过程的三维碳循环模式模拟了海洋对大气CO₂的吸收,并分析了碳吸收的纬度分布。模拟工业革命以来海洋对大气CO₂的吸收表明:海洋碳吸收再加上大气CO₂的增加只占由化石燃料燃烧、森林砍伐和土地利用的变化而释放到大气中的CO₂的2/3。1980～1989年期间海洋年平均吸收2.05GtC。海洋人为CO₂的吸收有明显的纬度特征。模式计算的海洋CO₂的吸收在总量与纬度分布上与观测结果比较相符。     

江苏地区二氧化碳浓度时空分布特征分析

利用瓦里关和上甸子大气本底站观测的月平均CO₂浓度数据对GOSAT卫星反演的CO₂浓度数据进行验证,结果表明GOSAT产品与台站观测数据有较好的一致性.利用2009年6月—2011年5月GOSAT反演的CO₂浓度数据,分析了江苏地区CO₂浓度的时空变化特征,结果表明:1)975 hPa高度层CO₂浓度高于850 hPa高度层,CO₂浓度的水平变化要小于垂直变化;2)在季节变化上,CO₂浓度冬季最高,夏季最低,这可能与植被光合作用的强弱变化有关;比较前后两年的CO₂浓度数据,夏季和秋季的增速较快,冬季和春季的增速较慢;3)在日变化上,发现徐州和南京站02时CO₂浓度最高,14时CO₂浓度最低,这可能也与植被光合作用的强弱有关.     

CO2浓度渐增对气温影响的敏感性试验

使用辐射对流模式,研究了中纬度冬季气温对于CO₂浓度变化的敏感性。结果表明:气温变幅随CO₂浓度渐增呈现先快后慢的非线性特征;气温变幅具有一定的稳定性。     

基于WRF模式的京津冀地区地表大气CO2浓度的模拟研究

在“双碳”目标背景下，从国家层面到地方层面，区域、城市、行业企业都在制定和实施双碳目标行动计划。CO₂模拟因其客观性和高时空分辨率等优势，在城市碳排放研究中深受重视。本研究以京津冀地区为研究区域，采用Picarro仪器高精度观测的2019—2020年CO₂数据，利用WRF模式进行CO₂传输模拟，分析了CO₂浓度变化的季节特征，评估了模式在城区中心、城郊及背景3个观测站点的模拟效果，并对边界层高度及化石燃料碳排放等可能影响CO₂浓度的因素进行了研究。3个观测站点分别为北京中国科学院大气物理研究所325 m气象塔观测站（北京站）、河北香河观测站（香河站）和上甸子区域本底观测站（上甸子站）。模拟结果表明：上甸子站优于香河站，香河站优于北京站，在冬季尤其明显；CO₂浓度的高值区主要分布在城区、电厂和工业区，尤其是唐山、石家庄和邯郸地区，大量交通、工业排放导致CO₂浓度明显上升，且高值区的范围在冬季最大；就日平均变化和日变化而言，边界层高度与CO₂浓度存在相反变化趋势；3个站点的化石燃料碳排放（FFECO2）与近地面总CO₂浓度存在正相关关系，冬春季的相关性高于夏秋季，且FFECO2的占比从大到小依次为北京站、香河站、上甸子站；CO₂传输模拟的不确定性存在空间差异和季节变化。     

应用涡动相关法计算水热、CO2通量的国内外进展概况

目前涡动相关法被认为是国内外测定CO₂、水热通量的最可靠方法。国外应用此方法解决了均匀下垫面假设下森林和农田等生态系统的CO₂、水热通量的计算问题,目前致力于非理想下垫面(真实地形)的CO₂、水热通量的计算。而国内应用涡动相关技术起步较晚,用此方法测定水热通量已有一定的知识积累,但测定CO₂通量还处于资料收集阶段。我国自然生态系统、环境外交和社会经济可持续发展都要求精确查明我国CO₂的时空变化特征和动力学机制,这应是今后研究的重点,并提出了应用该方法存在的主要问题及可能的解决方法,指出值得深入研究的领域。     

膜基—气体吸收耦合分离混合气中CO2性能评价

在膜基—气体吸收耦合实验装置上,评价了疏水性PP(聚丙烯)微孔膜,活化MDEA(N-甲基二乙醇胺)溶液分离混合气中CO₂传质性能,研究了气液流速、吸收剂和混合气的浓度等因素对总传质系数的影响,采用阻力层关联方程模型预测总传质系数K_ov值。结果表明:活化MDEA溶液能提高总传质系数K_ov值,模型的计算值和实验值符合较好。     

锡林浩特草原CO2通量特征及其影响因素分析

利用锡林浩特国家气候观象台开路涡度相关系统、辐射土壤观测系统,测得的长期连续通量观测数据,对锡林浩特草原2009—2011年期间的CO₂通量观测特征进行了分析。结果表明:CO₂通量存在明显的年际、季节和日变化特征。3 a中NEE年际变率达到200 g·m^-2,季节变率最大达到460 g·m^-2,日变化幅度生长季最大达到0.25 mg·m^-2·s^-1。通过不同时间尺度碳通量与温度、水分、辐射等环境因子的分析,认为CO₂通量日变化主要受温度和光合有效辐射影响,而季节变化和年变化主要受降水和土壤含水量的影响。降水强度及时间分布是制约牧草CO₂吸收的关键因素,大于15%的土壤含水量有利于促进牧草生长。     

大气CO2浓度升高及气候变化对作物冠层光合影响的数值模拟

利用美国Licor-6200光合作用测定仪,对黄淮海地区代表性冬小麦品种鲁麦23号叶片光合作用速率进行了较为全面的测定,分别确定了冬小麦叶片光—光合作用响应曲线和CO₂—光合作用响应曲线,在此基础上,建立了叶片光合作用模式,并进而建立了一个具有瞬时时间尺度,空间积分为叶片尺度的冬小麦冠层模式,利用模式分别分析了大气中CO₂浓度升高和温度变化对冠层光合作用的不同影响,并在此基础上进一步进行了综合数值分析。单因子分析表明:晴天状况下,冠层光合速率随CO₂浓度升高而上升,当CO₂浓度由330×10^-6上升至660×10^-6时,冠层光合日总量可增加19.7%;冠层光合速率随辐射增加而增大,辐射量增加10.0%,冠层光合日总量可增加6.7%;冠层光合速率随温度升高而下降,温度升高1℃,冠层光合日总量减少2.9%。多因子综合数值分析表明:在辐射量较大的气候背景下,冠层光合日总量对温度和CO₂变化响应更加敏感。本文的实测数据为研究气候变化对中国农业影响提供了最基本的可靠模型参数,冠层光合模型为未来改进作物模型提供了理论基础。     

[Bmin][BF4]+AMP复合溶液捕集温室气体CO2

采用基于离子液体[Bmin][BF₄]+AMP作为捕集CO₂的复合溶液,在膜吸收-热再生循环装置上,研究了该复合溶液捕集CO₂的过程和传质性能;通过阻力层传质模型,比较了预测值与实验值.结果表明：在相同条件和较高负载下,复合溶液具有较高的传递推动力和更高的传质系数;模型预测值和实验值符合较好,平均误差为12.8%.实验证明复合溶液的传质性能优于单一溶液.     

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.     

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.     

2014—2019年北京和南京地区PM2.5和臭氧质量浓度相关性研究

自2014年以来,中国细颗粒物（PM_2.5）浓度大幅度下降,但臭氧（O₃）浓度逐年缓慢上升,厘清PM_2.5和O₃（P-O）相关性尤为关键.在本研究中,2014—2019年北京和南京PM_2.5年均质量浓度下降幅度分别为-6.86和-6.15 μg·m^-3·a^-1;而日最大8小时平均O₃质量浓度（MDA8 O₃）年均增长幅度为1.50和1.75 μg·m^-3·a^-1.研究期间,北京地区MDA8 O₃质量浓度小于100 μg·m^-3,P-O呈负相关;而当质量浓度大于100 μg·m^-3时,P-O为正相关.通过Pearson相关系数研究P-O两者相关性.在两个城市每月相关性分析中,在每日时间尺度5—9月为强的正相关;而小时时间尺度11月至次年2月趋于负相关.在北京,P-O每月和季节相关性变化大于南京.在日变化中,夏季在16时为强的正相关,春秋两季在13—17时为弱的正相关,而在春、秋和冬季8时,却为强的负相关.     

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.     

Stratospheric and total NO2 column measurements with a modified Canterbury filter photometer

A programme of ground-based stratospheric and total NO₂ column measurements was instituted at the Laboratory of Atmospheric Physics (40.5° N, 22.9° E) in August 1985. We present here the results of the first two years of measurements with a modified Canterbury filter photometer, details of which are given in the text. The stratospheric NO₂ column, obtained at twilight during low local NO₂ levels, shows the seasonal variation with monthly mean values of about 6×10^-15 molec. cm^-2 in the summertime to about 2.2×10^-15 molec. cm^-2 in the wintertime. These measurements compare well with measurements obtained with different instruments by other groups at similar latitudes (about 40° N) but in different places. Also, the asymmetry of the evening-to-morning stratospheric NO₂ over Thessaloniki was found to be on the average equal to 1.58. Total NO₂ column over Thessaloniki has a pronounced seasonal variation with amplitude of 0.68 matm. cm which can be explained partly from measured local NO₂ sources which discharge in the mixing layer and partly from photolysis of the NO₂ reservoir species.     

长三角地区城市O_3和PM_(2.5)污染特征及影响因素分析

O_3和PM_(2.5)是影响长三角地区空气质量的主要污染物。利用2016年33个城市大气环境监测站6项污染物的小时浓度及4个省会城市的气象数据进行统计分析,研究了该地区O_3和PM_(2.5)浓度的时空分布特征及其影响因素。结果表明:长三角地区O_3年平均浓度为50～73μg·m~(-3),平均为61μg·m~(-3);除芜湖和宣城外,其余31城市均存在不同程度的超标状况,超标率为0.34%～18.86%,平均为5.68%。O_3在5月和9月达到浓度高值;四季O_3日变化均呈单峰型,峰值出现在15∶00,夏季O_3峰值浓度最高值为157μg·m~(-3)。O_3浓度沿海城市整体高于内陆城市;夏季宿迁—淮安—滁州片区O_3污染较重。O_3与NO_2、CO显著负相关,且与NO_2相关性较强;O_3与气温、日照时数显著正相关,与相对湿度、降水呈负相关。PM_(2.5)年平均浓度在25～62μg·m~(-3)范围内,平均为49μg·m~(-3);各城市均出现PM_(2.5)超标,滁州PM_(2.5)超标率最大,为23.91%。PM_(2.5)在3月和12、1月达到浓度峰值;其日变化呈双峰型,09∶00—10∶00和22∶00—23∶00达到峰值。冬季徐州PM_(2.5)浓度最高,为102μg·m~(-3)。PM_(2.5)与NO_2、CO、SO_2、PM_(10)显著正相关,与气温、风速、降水负相关。     

三亚地区冬春季大气污染特征观测研究

为了研究海南省三亚地区冬春季大气污染状况,于2011年12月—2013年4月的冬春季节在三亚鹿回头村(监测点位于三亚市郊,三面临海,周围没有工业污染源)开展了大气主要污染物(NO_x、O₃、PM_2.5)的连续监测,利用观测数据对三亚地区冬春季大气污染变化特征进行分析.结果表明:三亚地区大气污染物浓度均低于国家一级标准的浓度值,NO、NO₂、NO_x、O₃、PM_2.5质量浓度的日平均值(平均值±标准差)分别为(2.1±2.2)、(5.2±3.4)、(7.3±3.8)、(59.8±28.4)和(17.5±14.3)μg·m^-3.在污染物的日变化方面,NO_x、PM_2.5呈现典型的双峰型,其峰值分别出现在08:00和17:00,峰谷在13:00;O₃的日变化为单峰型,峰值出现在13:00.通过后向轨迹分析发现,三亚地区大气污染物受局地源排放和外源输送的共同影响,来自陆地的气流易造成污染物的积累,而来自海上的气流则有利于污染物的清除.     

Coastal rainwater hydrogen peroxide: Concentration and deposition

Correlation analysis between rainwater component concentrations (hydrogen peroxide, hydrogen ion, nitrate, nonseasalt sulfate and chloride ion) was used to investigate patterns of variation in hydrogen peroxide concentrations in rain collected in Wilmington, North Carolina, a coastal southeastern United States location, between October 1992, and October 1994. Rainwater hydrogen peroxide concentrations in general correlated positively with the pollutant components (hydrogen ion, nitrate and non-seasalt sulfate). This pattern suggests that destruction of hydrogen peroxide by sulfur dioxide is not the dominant factor controlling the concentration of hydrogen peroxide in this rainwater, with the possible exception of winter rain from coastal storms where an inverse correlation between hydrogen peroxide and nonseasalt sulfate was observed. Sequential sampling indicates rapid production of hydrogen peroxide and incorporation into rain within time periods of hours during summer daytime rains.Rain is an important transport mechanism for removal of atmospheric hydrogen peroxide, which may affect the oxidizing capacity of surface waters that receive the rain. During this study time, the annual deposition of hydrogen peroxide by rain was 12 mmole m^-2 yr^-1. An average rain event added approximately half of the resident amount of hydrogen peroxide to the shallow lakes typical of eastern North Carolina; extreme rain events can triple the amount normally present. The episodic nature of rain contributes to the variability in hydrogen peroxide concentration in surface waters. Higher hydrogen peroxide concentrations and greater rainfall amounts cause wet deposition of hydrogen peroxide to be approximately seven times greater during the warm season than the cold season.     

2007和2008年夏季北京奥运馆大气PM10与PM2.5质量浓度变化特征

为了监测北京奥运主场馆附近大气颗粒物的污染状况以及评估奥运污染源减排措施对北京大气颗粒物质量浓度变化的影响,利用颗粒物在线监测仪器TEOM于2007年和2008年夏季,在奥运主场馆附近的中国科学院遥感应用研究所办公楼楼顶对大气颗粒物PM₁₀和PM_2.5进行了连续同步观测。结果表明,2007年夏季监测点附近大气PM₁₀与PM_2.5质量浓度的平均值分别为153.9和71.2μg·m^-3,而2008年夏季PM₁₀与PM_2.5质量浓度的平均值分别为85.2和52.8μg·m^-3。与奥运前一年同时段相比,奥运时段大气PM₁₀和PM_2.5的质量浓度分别下降44.5%和25.1%。对比分析奥运前后的2次典型污染过程发现,空气相对湿度的增加和偏南气流输送的共同影响易造成大气颗粒物的累积增长,而降雨的湿清除作用和偏北气流则会使大气颗粒物浓度迅速降低。在相近的气象条件下,奥运前后的污染过程中,大气细粒子的日均增长速率分别为25.1和13.9μg·m^-3·d^-1,而大气粗粒子的日均增长速率分别为20.8和2.2μg·m^-3·d^-1,奥运时段污染累积过程中大气粗、细粒子的增长速率分别显著低于和略低于奥运前同时段污染过程中颗粒物的增长速率。污染源减排措施的实施是奥运期间大气颗粒物质量浓度降低的主要原因,从控制效果来看,奥运期间实施的污染源减排措施对大气粗粒子的控制效果明显好于大气细粒子。