北京大气细粒子及其成分的浓度变化特征

硫酸盐、硝酸盐是城市的大气细粒子重要组成部分之一。本文利用RCFP仪器针对北京市2004～2007年北京大气细粒子的成分进行了连续的观测与分析发现,硝酸盐年平均下降率为7%,约合0.7微克/立方米;而硫酸盐浓度从2006年的28微克/立方米下降到了18微克/立方米。同时特别分析了2007年8月17日至20日机动车限行期间,北京及周边地区区域气象特征、细颗粒污染物浓度特征,及其主要化学成分的特征,并参照反向轨迹演算发现以硫酸盐为表征的北京周边地区污染物随弱南向气团向北京输移,以湿气团和氯离子为共同表征的东南海陆特性气团随东南气流向北京输移,从而证明偏南气流将北京周边地区的细颗粒物污染物输移向北京的特征。     

北京大气甲烷季变化及发展趋势

近年来北京大气中CH4含量仍在上升,但平均增长率已从1985～1989年的1.76%.a-1,下降到1990～1997年的0.50%.a-1;冬季和夏季两次出现峰值,表现出明显的双峰模态季节变化。但北京大气CH4变化的最大特点是年际季变化不均一,12年中,北京大气CH4共计增长185×10-9混和体积比,其中冬季增长的贡献为69×10-9混和体积比,约占总增长的37%;而夏季的增长贡献不足40×10-9混和体积比,约占总增长的21%。90年代以后,北京大气CH4增长率进一步减慢,主要原因是生物源排放不再增加,而非生物源排放量的增长是大气CH4继续增长的主要原因。     

广州亚运会期间鼎湖山站大气污染特征

为了解广州亚运会期间华南区域大气质量状况以及气象条件对区域本底浓度值的影响,2010年11月对鼎湖山站主要污染物NO_x,SO₂,O₃,PM₁₀和PM_2.5进行了连续在线观测。利用MICAPS,NCEP FNL资料及后向轨迹模拟对观测时段大气污染物变化特征进行了分析。结果表明:观测时期鼎湖山区域NO₂,SO₂和O₃平均体积分数分别为 (7.2±3.1)×10-9,(8.5±3.8)×10-9和 (28.7±9.8)×10-9。PM₁₀和PM_2.5的月平均质量浓度分别达到113 μg·m-3和81 μg·m-3,PM_2.5超标日数达13 d (标准为世界卫生组织第1阶段值,日平均值为75 μg·m-3)。不同时段日变化分析表明,广州亚运会期间高值时段 (定义为PM_2.5质量浓度超过世界卫生组织的IT.1标准的时段) NO_x和O₃平均体积分数为13.2×10-9和20.9×10-9,较2009年同期分别下降了41.3%和10.7%。不利气象要素影响和污染物区域传输作用是形成珠江三角洲区域大气本底 (鼎湖山地区) 细粒子污染偏高的主要原因。     

西双版纳热带季节雨林的土壤呼吸研究

2003年1月~2004年1月,用静态箱-气相色谱法对西双版纳热带季节雨林的土壤呼吸进行了研究.实验设3个处理,处理A:土壤;处理B:土壤+凋落物层;处理C:土壤+凋落物层+地表低矮植物.研究表明,土壤呼吸速率年变化在12~2月呼吸速率最低,7月出现明显的呼吸高峰,4月和10月还分别存在两个小峰.不同处理的土壤呼吸速率不同,实测平均值C>B>A,分别为14642,12807和9532mgCO2·m?2·h?1,差异达到1%显著水平.因西双版纳温度日变化不大,土壤呼吸速率日变化不明显.土壤呼吸速率与土壤含水量呈凸型抛物线型相关,达1%显著水平,水分含量在35%~40%范围时,土壤呼吸速率较大.土壤呼吸速率与5cm地温呈指数相关,达1%显著水平.根据计算,西双版纳热带季节雨林土壤呼吸的Q10为2.03~2.36,与文献所报道的热带土壤Q10接近.根据模型计算得到2003年的土壤+凋落物层+地表低矮植物的CO2排放量为5.34kgCO2·m?2·a?1,其中土壤为3.48kgCO2·m?2·a?1,占65.2%,凋落物层为1.19kgCO2·m?2·a?1,占22.3%,地表低矮植物为0.67kgCO2·m?2·a?1,占12.5%.     

Using synoptic classification and trajectory analysis to assess air quality during the winter heating period in Ürümqi,China

Synoptic patterns identified by an automated procedure employing principal- component analysis and a two-stage cluster analysis, and backward trajectory analysis clustered by the HYSPLIT4.9 model were used to examine air quality patterns over¨ Uru¨mqi, China, one of the most heavily polluted cities in the world. Six synoptic patterns representing different atmospheric circulation patterns and air-mass characteristics were classified during the winter heating periods from 2001 to 2008, and seven trajectory clusters representing different paths of air masses arriving at ürümqi were calculated during the winter heating periods from 2005 to 2008. Then air quality was evaluated using these two approaches, and significant variations were found across both synoptic patterns and trajectory clusters. The heaviest air-pollution episodes occurred when ürümqi was either in an extremely cold, strong anticyclone or at the front of a migrating cyclone. Both conditions were characterized by with light winds, cold, wet surface air, and relatively dry upper air. ürümqi was predominately influenced by air masses from the southwest and from local areas. Air pollution index (API) levels were highest for air masses originating from the southwest with a longer path or for the local area, because of transport from semi-desert/desert regions by strong winds and because of local heavy pollution emissions, respectively. The interactions between these two analytical approaches showed that poor diffusion conditions, together with local circulation, enhanced air pollution, besides, regional air-mass transport caused by strong winds contributed to serious air quality under relatively good diffusion conditions.     

大气氧化能力量化研究

大气氧化能力(AOC)通常是指大气通过氧化过程去除大气中微量气体成分的速率总和。在对流层和近地层大气中,AOC主要表观为对污染气体的清除能力或净化能力,亦称大气氧化性。AOC是地球大气自洁净的核心能力,但一直缺乏对其内涵的深入认知和对其指标的量化描述。本文作者通过承担国家重点研发计划“区域大气氧化能力与空气质量的定量关系及调控原理”研究等项目,从大气化学基本理论入手,对AOC开展了系列研究,并在其量化表达方面取得了突破性进展。本文将围绕“大气氧化能力量化研究”这一科学问题,对这些进展进行简要的描述。首先在深入认知AOC内涵的基础上,分别从大气化学的热力学和动力学基本原理出发,构建了大气氧化能力表观指数(AOIe)和潜势指数(AOIp),并通过二者归一化指数日变化闭合研究,发现了非均相化学过程对AOC的贡献不容忽视。随着PM_2.5污染的加重,无论夏季还是冬季,AOIe亦随之增加,但在冬季AOIp则出现了相反的情景,表现出AOIp的变化受气象条件的影响更大。AOC闭合研究思路用于大气OH自由基的储库分子HONO“未知源”研究,发现了北京大气HONO的重要非均相来源,阐...     

中国土壤热通量的时空分布特征研究

利用中国生态系统研究网络(CERN)的17个野外台站2004～2007年的实测土壤表层热通量资料,分析了土壤表层热通量的季节和空间变化规律。土壤热通量从2月份开始由负值转变为正值,9月份左右开始由正值转变为负值,在3～8月份土壤热通量的值都为正值,12月至次年1月土壤热通量都为负值。空间分布上,东北地区和西北地区季节变化明显,年变幅比较大,长江流域地区夏季增加幅度小,年变化幅度也比较小,青藏高原地区四季都相对为低值地区,年变幅比较小,总的空间变化趋势是春夏季北高南低,秋冬季节南高北低。土壤热通量年合计值在东北黑土地地区、西北荒漠地区、黄土高原陕北地区和四川盆地地区是高值区,长江流域下游和黄河流域中下游冲积而成的区域为负值区。研究结果为进一步研究土壤的生态环境形成和变化提供了参考依据。     

土壤温度和湿度对冬小麦田土壤空气 CO2浓度的影响

通过同步观测耕层土壤空气CO2浓度廓线、土壤温度和土壤含水量,主要研究和讨论了华东地区典型稻麦轮作农田旱地阶段的土壤空气CO2浓度的变化规律,及土壤温度和含水量对它的影响.结果表明:麦田土壤空气CO2浓度与植物生长密切相关.土壤空气CO2浓度受土壤温度的影响较为显著,且深层的相关性要明显大于浅层.观测阶段的麦田土壤含水量介于30%和44%之间,与土壤空气CO2浓度有较好的相关性(相关性R2=0.61,统计显著性p＜0.001).土壤空气CO2浓度与土壤含水量呈正相关性的原因可能是:高土壤含水量导致的低充气孔隙度降低了土壤空气CO2扩散速率,从而导致土壤空气CO2聚积,浓度升高.在0～30 cm土层中,上层土壤气体中的CO2向上垂直扩散要比下层土壤快.土壤温度对土壤空气CO2浓度的影响大于土壤含水量.     

保定市大气颗粒物中含碳组分粒径分布

北京-天津-河北地区工业城市保定大气颗粒物(Particulate matter,PM)污染严重,保定大气颗粒物尤其是细粒子和超细粒子污染严重,其中含碳组分具有重大贡献,PM1.1、PM2.1和PM2.1-9.0中含碳气溶胶总量(total carbonaceous aerosols,TCA)分别占到(49±20)%、(45±19)%和(19±7)%。PM9.0中的含碳气溶胶主要富集在PM2.1乃至PM1.1中。颗粒物浓度谱分布及含碳气溶胶富集量呈显著季节变化,由于采暖过程秋冬季各粒径段有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的浓度均增加,秋、冬季节细颗粒物中OC浓度可高达44.0±38.3、78.5±30.2μg m-3,EC浓度分别为3.5±1.6、8.5±6.8μg m-3。各个季节OC和EC在总悬浮颗粒物(total suspended particulate,TSP)中的几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)均集中在较小粒径段。粗颗粒物中OC的GMD在春夏季较高,秋季减少,而冬季最低。而粗颗粒物中EC的GMD则是冬季最高,夏季最低。保定0.4μm的颗粒物中OC/EC比值4个季节的水平较为稳定,春、夏、秋、冬季OC/EC比值分别为5.2、3.5、4.1和5.4,来源主要为交通和燃煤。其余几个粒径段的颗粒物的来源更为复杂,其来源主要为燃煤、木材和生物质。     

太湖流域单季稻的甲烷排放研究

根据1994～1996年太湖流域单季稻的CH4排放的观测资料,分析了该地区稻田CH4排放的日变化的一些统计特征,对排放的季节变化和年际变化及相关因子对排放的影响进行了分析和研究。结果表明:太湖地区单季稻的CH4排放的特征值为0.07～0.11 g/(m2·d),而且存在巨大的年际变化,其中1995年的排放是1994年和1996年的5～7倍。与NH4HCO3相比,施用尿素使甲烷的排放增加10%～70%。晒田使CH4的排放减少,土壤的扰动则使CH4的排放增加。文中对CH4的排放与水稻的生长的关系及温度的变化对排放的影响也进行了讨论。