对流层大气氧化性研究进展

对流层大气氧化性是对流层大气自我清洁能力的一个重要指标,对流层中大多数痕量气体都是通过氧化过程清除的.回顾近半个世纪以来对流层大气氧化性的研究历史,对流层大气氧化性的研究无论是从测量技术还是模式研究方面都已取得了一定的进展.工业革命以来,由于人类活动的影响,CO、NOx和碳氢化合物等大气污染物排放增多,使得全球对流层大气OH浓度呈下降趋势,未来对流层大气氧化性的变化很大程度上也取决于这些气体的排放情况.利用全球三维大气化学传输模式MOZART研究中国地区对流层大气OH自由基的分布和变化趋势表明,与全球OH自由基变化趋势不同,近10年来中国东部地区OH自由基浓度趋于增加.未来对流层大气氧化性研究的关键问题仍是OH自由基测量技术的提高问题,OH自由基观测结果是完善对流层光化学机制和改进大气化学模式的先决条件.     

贵州喀斯特地区河流的研究--碳酸盐岩溶解控制的水文地球化学特征

测量了喀斯特地区乌江、沅江两大水系的河流枯水期的主元素、Sr2+离子浓度和Sr同位素比值。这些河流的化学组成代表了流经碳酸盐岩地层的河水的化学组成。这些河流及其支流有高的溶解盐,TZ+变化范围为：2.1～6.3 meq/L,高于全球河流的平均值(TZ+=0.725 meq/L)。河水含有较高的溶质浓度,河水水化学组成以Ca2+和HCO-3为主,其次为Mg2+和SO2-4,Na++K+和Cl-+Si分别只占阳离子和阴离子组成的5%～10%。 这些河流的化学和同位素组成主要受其自流盆地的地质特征控制。流经碳酸盐岩地层的乌江水系河流具有较高的Sr浓度（1.1～9.70 mol/L）和较低的87Sr/86Sr比值（0.7077～0.7110）,与流经碎屑岩地层的沅江水系的清水江河流中较高的87Sr/86Sr比值（0.7090～0.7145）及较低的Sr浓度（0.28～1.32 mol/L）形成鲜明的对比。 流域盆地的地理岩性控制了河水的化学组成和同位素组成。对河水的化学计量分析表明河水化学组成受碳酸盐岩溶解控制,而碳酸盐岩主要受碳酸和硫酸作用而溶解。乌江流域受硫酸作用特别明显,表明硫酸主要来源于燃煤或流域盆地硫化物矿物氧化而形成的大气输入。化学元素和同位素比值之间的相互关系表明3个主要来源为：石灰岩、白云岩和硅酸盐岩的风化。同时估计了碳酸盐岩和硅酸盐岩的化学风化速率,结果表明流域盆地的碳酸盐岩风化速率远远高于许多世界大河。岩石风化过程中硫酸的出现或土地的过度使用或土壤植被的退化等都可能是导致流域的碳酸盐岩风化速率如此高的原因。      

鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组马五段白云岩的地球化学特征

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五段属于浅海碳酸盐层系,间夹蒸发岩层。盆地中东部通常含有白云岩,它们是主要油气储集层。一些研究者把它们看成近地表回流白云岩。然而白云岩的岩石学和地球化学表明这些白云岩具有埋藏成因的证据。〓〓马家沟组白云岩（马五段）具有暗红色阴极发光,微量元素Fe为5 500×10-6～6 200×10-6,Mn为170×10-6~210×10-6,稳定同位素氧组分为-7.093‰～-9.932‰PDB,（平均值为-8.671‰PDB）,稳定同位素锶（87Sr/86Sr）为0.709 766～0.708 65（有硅质碎屑物的放射性87Sr的影响）。薄片下可以看到白云石沿着裂缝交代,上述特征表明白云岩可能在埋藏条件下形成。〓〓白云岩稀土元素的分布模式与海水的稀土元素分布有明显的差别,缺少Ce和Eu的负异常,表明交代流体不会是海水或蒸发海水。包裹体的均一化温度为160~220℃,盐度为5wt%～25wt%,暗示白云石化作用温度高,压力大,交代流体为卤水。〓〓密西西比谷型（MVT）矿化作用（方铅矿和闪锌矿）以及共生的低温热液矿物——钾长石、萤石、石英、黄铁矿等表明白云岩具有区域热液特征。     

上对流层/下平流层大气垂直结构研究进展

大气上对流层与下平流层区域是对流层与平流层之间的过渡区域,热带对流层顸确定了全球整个平流层的化学边界条件,该区域大气的垂直结构及变化对于平流层一对流层交换和上对流层/下平流层大气成分收支有重要影响;该区域也是大气动力、热力和大气成分结构发生巨大转换的区域,辐射过程、多尺度动力学过程、化学过程和微物理学过程等都起着同样重要的作用,对流层顶变化也是人类活动引起气候变化的一个敏感指示因子,因此关于对流层顶的研究(尤其是其精细结构和过程)重新唤起了人们的关注.针对对流层顶的各种定义(包括热力学、动力学和化学成分)以及它们相互之间的关系、对流层顶是一个面还是层以及对流层与平流层之间的转换特征、对流层顶强逆温层的特征及形成原因等基本科学问题,回顾了近年来的一些重要研究进展.     

松辽盆地北部地层水同位素特征及其地质意义

盆地流体是沉积盆地中非常活跃的因子,盆地流体的水文地球化学特征主要是受控于流体-岩石相互作用。本文以松辽盆地北部为研究对象,基于地层水的水文地球化学特征、锶-氢-氧同位素数据分析,初步探讨了水-岩反应与锶-氢-氧同位素的关系。这一研究对于丰富同位素示踪、水-岩相互作用等基础理论具有重要研究意义。分析表明,位于盆地西部地区地层水明显受到古大气降水的影响,中央凹陷地区δ18O正偏移可能是由水岩作用加强引起的。地层水为大气水与原生沉积水的混合,较轻的δD值反映出原始沉积水属陆相沉积水。地层水的87Sr/86Sr值略低而Sr2+含量又较高,是高87Sr/86Sr值流体端元与低87Sr/86Sr值流体端元的混合,即地表来源水与深部水的混合,也更多地受到高Sr2+含量低87Sr/86Sr值的火山-地热水等幔源深部水的补给。     

桂北泗里口老堡组硅质岩的常量、稀土元素特征及成因指示

桂北泗里口老堡组为一套埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期（大约550～540 Ma）深水盆地沉积的硅质岩。它们的SiO2含量普遍高（平均93.8%）;Al2O3含量为0.17%～4.92%,沿剖面自下而上明显增加,上部超过2%;Al/(Al+Fe+Mn)比值多高于0.42;Fe/Ti比值大都小于16.3;Al2O3/( Al2O3+Fe2O3)比值多高于0.4,剖面上部样品的比值为0.8～0.9;Y/Ho比值为26.4～36.9,中、下部样品较高（多高于32）,上部样品的比值接近地壳值（27）;Eu/Eu*平均值为1.0,正异常不明显。剖面下部样品的∑REE含量低（15.9×10-6～27.1×10-6）,具有与现代海水相近的REE配分,没有正的Eu异常,不同于海底的热液流体和与其有关的碧玉的REE配分;中部样品的∑REE含量为26.2×10-6～49.4×10-6,由于所含陆源碎屑的增加,REE配分变得平坦,但仍有海水REE的某些特征;上部样品的∑REE含量为40.5×10-6～59×10-6,显示与平均页岩相似的平坦的REE配分,但∑REE含量仅为平均页岩的大约1/4～1/3。这些常量和稀土元素特征表明,海底热液和陆源碎屑都不可能成为泗里口老堡组硅质岩的重要物源。埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期华南深水盆地厚层硅质岩沉积反映了这一时期大气高CO2浓度,大量陆源化学风化的硅质流入海洋和大量生物的降解可能是造成这些硅质岩形成的基本原因。     

大气中溴的环境地球化学研究进展

溴是大气平流层和对流层中的重要物种,能参与大气中的多种化学过程,对臭氧的损耗影响很大,同时也干扰大气的硫循环和汞循环,在大气化学中起着十分重要的作用.综述了近年来大气对流层和平流层溴的种类和含量、自然来源和人为来源,以及化学性质,并重点总结了活性溴物种BrO在大气中的存在情况及其在臭氧损耗中的作用.最后,提出了目前大气...     

对流层臭氧卫星遥感反演综述

臭氧是地球大气中最重要的痕量气体之一,在气候变化和生态环境中均扮演着至关重要的角色。对流层臭氧作为光化学烟雾的重要成分之一,其浓度变化与人类活动息息相关。基于卫星遥感技术监测对流层臭氧浓度可以帮助我们更好地发现和定量解释对流层臭氧在不同季节、不同时刻以及不同区域的变化特征,探讨臭氧在对流层中的成因机制。随着卫星遥感技术的全面发展,臭氧遥感产品（例如臭氧总量、廓线等）无论在产品精度或是时空分辨率方面均取得了显著进步,然而,由于受较弱卫星信号与复杂下垫面的影响,对流层臭氧遥感产品精度仍无法满足目前对流层大气成分的精细化科学应用研究。主要围绕对流层臭氧卫星遥感,回顾和分析了臭氧卫星遥感载荷的发展历程和现状,结果表明国内外已基于不同谱段（紫外—可见光、热红外和太赫兹）实现了全球及区域臭氧的时空分布探测;讨论了基于不同技术遥感反演算法（直接与间接反演、多波段联合反演、天底—临边协同反演、基于机器学习技术的创新算法等）的特点及适用性,分析表明算法精度的提升包括从复杂大气背景下的辐射传输模拟、基于地面观测的先验信息优化以及仪器定标与信噪比等多方面的工作;展望了卫星遥感在全球和区域尺度提供可靠对流层臭...     

喜马拉雅河流Sr同位素异常源岩研究现状及研究进展

海洋Sr同位素的变化主要是由陆地河流注入的Sr同位素的变化所引起。在全球河流中，流经喜马拉雅山地河流（恒河—布拉马普特拉河）表现出与世界上其它河流明显不同的特点，具有高87Sr/86Sr、高\[Sr\]的特征。恒河—布拉马普特拉河是世界上第四大河流，是当今世界海洋Sr的重要来源。国际上，目前人们对造成喜马拉雅河流Sr异常的原因（来源）的认识，仍存较大分歧。归纳起来，主要有3种认识：一是认为来源于硅酸盐岩；二是认为来源于碳酸盐岩的风化；三是认为来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化。近年来，作者对高喜马拉雅中央结晶岩系河流Sr同位素异常及其源岩进行的研究表明，高喜马拉雅河流Sr同位素受流域地质作用的强烈影响，呈现出高87Sr/86Sr、低\[Sr\]的特点。对岩石和单矿物的研究表明，中央结晶岩系变质岩（片岩、片麻岩）和花岗岩黑云母中的87Sr/86Sr与\[Rb\]成正比并具有高87Sr/86Sr、低\[Sr\]的特征。黑云母矿物具有的易风化性，为高喜马拉雅河流放射性87Sr提供了主要来源。恒河—布拉马普特拉河的Sr异常（高87Sr/86Sr和高\[Sr\]）则可能是反映了流经整个喜马拉雅造山带河流Sr混合平衡后的特征。     

贵州安顺新民二叠系-三叠系界线剖面磁化率变化及古气候环境意义

贵州安顺新民二叠系-三叠系界线剖面磁化率测试结果表明,该剖面二叠系磁化率整体偏低（平均6.4×10-8 m3/kg）,界线之上磁化率快速增加并相对稳定在1.3×10-7 m3/kg附近,与华南其他二叠系-三叠系剖面磁化率变化趋势相同;与陆源孢粉丰度、TiO2曲线的同步变化趋势表明,新民剖面磁化率主要来自陆源物质。结合磁化率、地球化学指标的变化特征,将源区P-T之交古气候划分为3个阶段:阶段Ⅰ（1 2层中部）为化学风化作用较强的温暖潮湿的气候条件;阶段Ⅱ（2层上部 P-T界线）整体处于较强化学风化作用条件下温热潮湿的气候环境,变化较为频繁,表现为温润/湿热交替;阶段Ⅲ（P-T界线之上）物理风化加强,化学风化明显减弱,经短暂“过渡段”,气候总体转变为干热的条件。     

大气对流层平流层交换(STE)研究进展

大气平流层对流层交换(Stratosphere-Troposphere Exchange,STE)包括平流层向对流层的输送(Stratosphere-Troposphere Transport,STT)和对流层向平流层的输送(Troposphere-to-Stratosphere Transport,TST)2个过程,通常统称为STE交换过程.其对大气的辐射平衡、化学成分具有重要影响.研究STE对于大气化学、气候变化、平流层对流层耦合模式的发展等领域意义重大.对国内外不同尺度STE的观测、模拟与诊断做了评述,讨论了各种尺度STE的机制,比较了不同诊断方法和模式的性能和特点.着重指出目前天气尺度STE的研究虽然比较充分,但在STE过程中,中小尺度混合、湍流混合等物理过程的机制、诊断以及模拟方法的研究还有待提高.中小尺度强对流引起的TST对对流层污染物向平流层的输送作用和影响越来越受到关注.在全球快速城市化的背景下,研究城市群高污染区域强对流天气引起的TST过程及其影响具有重要的科学意义.     

沉积物-水界面的生物地球化学作用

沉积物－水界面是天然水体在物理、化学和生物特征等方面差异性最显著和负责水体和沉积物之间物质输送和交换的重要边界环境。对沉积物－水界面生物地球化学的定义、研究方法和它在水体微量物质循环中所起的作用、物质迁移方式、典型氧化还原敏感性元素转化反应（Ｃ、Ｏ、Ｎ）、界面扩散通量和表面扩散亚层的意义和估算等进行了讨论。      

BrO formation in volcanic plumes

Volcanoes have only recently been recognized as a potentially major source of reactive bromine species to the atmosphere, following from the detection of bromine monoxide (BrO) in the plume emitted by Soufrière Hills Volcano, Montserrat. However, BrO is not expected to be emitted in significant quantity from magma, presenting a puzzle regarding its formation. We report here new field measurements of the tropospheric plume emitted by Mt. Etna, Italy, which provide the first direct evidence of fast oxidation of halogen species in a volcanic plume, and lead to an explanation of how BrO is generated from magmatic HBr emissions. We show that the timescale of BrO formation (a few minutes after emission into the atmosphere) is consistent with rapid heterogeneous halogen chemistry involving sulphate aerosol in the plume. The model highlights considerable complexity to the oxidative chemistry of volcanic plumes.     

沉积物－水界面的生物地球化学作用

沉积物－水界面是天然水体在物理、化学和生物特征等方面差异性最显著和负责水体和沉积物之间物质输送和交换的重要边界环境。对沉积物－水界面生物地球化学的定义、研究方法和它在水体微量物质循环中所起的作用、物质迁移方式、典型氧化还原敏感性元素转化反应（Ｃ、Ｏ、Ｎ）、界面扩散通量和表面扩散亚层的意义和估算等进行了讨论。     

Summary and Prospects of Numerical Simulation Research of the Atmospheric Boundary Layer

As an important bridge between the underlying surface and the free atmosphere, the atmospheric boundary layer is not only closely related to the development of various weather processes, but also plays a key role in local and regional weather and climate changes. In view of the complexity of the atmospheric boundary layer, the numerical simulation of the atmospheric boundary layer has always been a hotspot and difficulty in the numerical simulation research of the atmosphere. In this paper, the three numerical model development stages of the atmospheric boundary layer in recent decades were summarized and the important advances in arid and semi-arid areas, Tibet Plateau, urban complex underlying surface, and special typhoon boundary layer were reviewed. At present, there are still five scientific problems to be solved urgently, including cloud and boundary layer interaction, boundary layer parameterization, model resolution, boundary layer data assimilation and boundary layer development mechanism. Moreover, it was pointed out that in this field we need to strengthen the understanding of different types of atmospheric boundary layer processes, boundary layer bottom and top interface exchange, boundary layer development mechanism in special regions, improve boundary layer parameterization scheme and give full play to the advantages of LES in boundary layer simulation.     

大气边界层物理学的研究进展和面临的科学问题

回顾了大气边界层物理学的发展历史，总结了该领域国际上目前所取得的主要研究进展，提出国内外在未来大气边界层物理学研究方面可能面临的一些主要科学问题，还对未来大气边界层物理学的发展方向提出若干建议，同时也指出了大气边界层物理学研究在思想和方法上应该注意的一些相关问题。     

估算闪电产生氮氧化物量的研究回顾与进展

在对流层内,闪电产生的氮氧化物(LNOx)是氮氧化物(NOx)的主要来源之一,这一区域内,由于NOx生命史较长,且控制着对流层臭氧(O3)和氢氧根(OH)的含量,影响着全球大气环境和气候变化.针对LNOx量的估算这一大气化学及雷电物理领域内的研究热点,介绍了NOx的主要来源、LNOx的产生机制及其对气候变化的重要性,详细综述了国内外现有的估算LNOx量的主要方法和估算结果.综述结果表明,目前估算LNOx量采用的研究方法主要有野外观测、实验室模拟、理论模式计算和卫星数据反演,主要通过观测或假设得到单位能量产生的NOx量,或单位通道长度产生的NOx量,同时通过观测或假设得到一次放电通道产生的总能量或一次放电的总通道长度,进而外推或数值模拟某一局地区域或全球的LNOx.由于不同地区、不同雷暴、甚至不同的闪电个体之间的显著差异导致不同的研究者估算LNOx时采用的参数值不同,进而使得LNOX估算量的结果差异较大,不确定性增大.近30年LNOx较为精确的产量计算结果平均值为5.2(2.8 ～9.1) Tg/a.最后提出,今后需继续对比分析利用先进的观测手段得到NOx和闪电的野外观测和卫星观测数据,进一步认识LNOx的产生机制,得到针对不同地区、不同强度的雷暴和不同的闪电个体估算NOx的参数取值,进一步减小估算LNOx时所用到的各个参数的不确定性.在此基础上,利用大气化学数值模式模拟局地或全球LNOx的产生和演变及其对其他空气成分的影响和作用,进一步认识LNOx在全球气候变化中的作用.     

Advances in Research of Mineral Chemistry of Magmatic and Hydrothermal Biotites

Biotite is an important hydrated ferromagnesian silicate mineral in igneous rocks and porphyry deposits. The determination of chemical compositions of biotite plays an important role in both igneous petrology and ore forming processes. This paper summarizes research results of magmatic and hydrothermal biotites exemplified by the Lakange porphyry Cu–Mo deposit and the Qulong porphyry Cu deposit in the Gangdese porphyry–skarn metallogenic belt, Tibet. Biotite mineral chemistry can provide critical insights into classification, geothermometer, geothermobarometry, oxygen fugacity, petrogenesis and tectonic setting, evaluating magmatic-hydrothermal process by halogen and halogen fugacity ratios, and distinguishing between barren and mineralized rocks. Biotite provides the latest mineralogical evidence on metallogenic prognosis and prospecting evaluation for porphyry Cu polymetallic deposits or magmatic hydrothermal deposits.     

上层海洋-低层大气科学研究计划

海洋和大气是地球系统的重要组成部分，其在全球气候变化中具有重要作用。上层海洋与低层大气研究（SOLAS）作为IGBPII第一个新的核心计划，以海洋中深度在100 m以上的水层和 1 000 m以下的大气边界层为主要研究对象，通过多学科的交叉研究，以揭示海洋与大气相互作用的物理和生物地球化学过程耦合及其在气候变化中的作用。SOLAS科学计划得到了世界各国的积极响应，已有16个国家向国际SOLAS科学委员会提交了SOLAS进展状况的国家报告。我国也制定了自己的科学研究计划重点研究中国近海的大气物质入海、海洋温室气体排放、海-气界面上的物质和能量交换过程及其对气候和环境的影响和反馈。