中国不同区域大气气溶胶化学成分浓度、组成与来源特征

为获得中国不同区域大气气溶胶化学组成的总体"图景",进一步探讨污染治理方向,需要分区域评估其化学成分浓度水平、组成与来源特征。通过对近地层中国内陆大气气溶胶中6种主要化学成分(硫酸盐、硝酸盐、铵、有机碳、黑碳和矿物气溶胶)至少有1 a观测研究的评估分析,获得不同区域气溶胶化学成分质量浓度水平与组成的评估结果,认识到在气溶胶污染最严重的4大区域(即北京以南的华北与关中平原区域、以长三角为主体的华东区域、以珠三角为主体的华南区域以及四川盆地)的PM_(10)中矿物气溶胶(所占比例在20%38%)、硫酸盐(14%-24%)、有机碳(11%-18%)是3个主要组分;其中华北与关中平原气溶胶污染在中国最重,硫酸盐浓度在35—47μg/m~3(远高于北京(13—18μg/m~3))、有机碳28—45μg/m~3(约是北京(19—22μg/n~3)的1.8倍)、硝酸盐19—22μg/m~3(约是北京(9.9—12μg/m~3)的2倍)、铵14—16μg/m~3(仍然比北京(6.2-8.4μg/m~3)高1倍),黑碳在北京和北京以南城市的浓度差别不大(9.1—12μg/m~3)。这其中燃煤对硝酸盐和有机碳气溶胶的贡献超过50%,农业活动是铵的最重要来源。华东、华南和东北城市区域气溶胶化学成分浓度水平与北京相近,但四川盆地城市站各组分浓度均高于北京,污染较重。西北兰州城市站,除了黑碳浓度低很多、硝酸盐浓度稍高外,其他气溶胶化学成分浓度水平与北京相当。西北偏远区域沙漠站点,各种气溶胶化学成分的浓度都要远低于北京。青藏高原和云贵高原城市站气溶胶化学成分浓度与北京相比也明显偏低。不同区域气溶胶化学组成分析显示,燃煤、机动车、城市逸散性粉尘和农业活动是4个最需要关注的污染源,加强除发电行业外的燃煤脱硫,进一步消减燃煤氮氧化物、一次有机碳和挥发性有机物排放,并有效减少农业活动排放到大气中的氨,更有效限制硫酸盐和硝酸盐的形成是已有大气污染治理对策基础上,未来应特别关注的控制方向。     

长三角临安本底站PM_1中各主要化学成分质量-粒度分布与变化

2013年夏季至2014年春季在中国长三角区域的临安大气本底站利用气溶胶质谱仪(AMS)对PM_1中主要化学成分质量浓度以及质量-粒度分布进行观测,发现观测期间PM_1的平均浓度约为53μg/m~3,其中有机物是最主要的成分(约占47%),其次为硫酸盐(23%)、硝酸盐(16%)、铵盐(12%)和氯化物(1.2%)。PM_1平均浓度冬季最高(84μg/m~3),秋季最低(38μg/m~3)。冬季污染时段PM_1浓度较清洁时段高24倍,其中硝酸盐浓度冬季升高最显著,这与冬季燃煤排放增加和低温有利其形成有密切联系。不同化学成分中,有机物粒度分布峰值粒径最小,硫酸盐最大。冬季各化学成分的峰值粒径在4个季节中最大(约600 nm),可能由于污染物积聚时间较长。夏季各成分峰值粒径最小(400~500 nm),且在夏季清洁时段浓度较其他季节高,局地产生的新粒子贡献可能很重要,伴随着光化学烟雾的气溶胶和臭氧污染在这些区域升高值得进一步关注。     

参加“欧洲和全球气溶胶网络发展与合作会议”总结

2009年4月在瑞典中部Emmetten召开了两个连在一起的会议。一个是4月28～29日召开的有关欧洲和全球气溶胶网络发展与合作会议（Workshop on Collaboration and Development of European and International Aerosol Networks） ,一个是在4月30日至5月1日召开的全球大气观测气溶胶科学指导委员会会议（Aerosol GAW SAG meeting） .作为Aerosol GAW SAG 的委员,中国气象科学研究院张小曳研究员被邀请参加了这两个会议。     

奋斗的另一面

最后一课。 社会心理学教授躺在讲台上的摇椅中,悠闲地告诉他的学生们:“奋斗这个词已被讲滥了,它通常是指一种强硬的人生态度,主张不屈不挠,勇往直前。但事实上,人面对社会乃至整个自然界,是极其渺小、无力的,因此,不要因为年轻的激情而被‘奋斗’这个词误导。” 学生们很惊奇,这样的谬论竟然由导师躺在摇椅上讲出来,活像某个小品中的场景。教授显然看懂了台下的情绪,笑呵呵地点燃一支香烟,说:“在我看来,奋斗包含两个层面---积极斗争和消极适应。请大家随我走一趟。” 数十号人马浩浩荡荡地开拔进教授家门前的草坪上。教授指着一…     

有关中国黄土高原黄土物质的源区及其输送方式的再评述

仅通过对黄土的研究来认识黄土物质的源地和输送方式、沉降过程往往需要假设和推测一些问题,不够直接和全面,借助对沙漠和大气中沙尘粒子本身的研究则可以更清晰地认识它们.文章在以往对黄土物质源区、输送和沉积过程研究的基础上,对有关这些问题的研究进展,特别是2000～2006年以来的进展给出了进一步的评述.结果表明:蒙古源区、以塔克拉玛干沙漠为主体的中国西部沙漠源区和以巴丹吉林沙漠为中心的中国北部沙漠源区贡献了亚洲沙尘释放总量的约70%,它们可视为亚洲沙尘的3个贡献量最大的源区,也可视为是黄土高原黄土物质的主要源地;有关亚洲沙尘的输送,在接近其源区的区域其沙尘浓度峰值在1km及其以下,在中国内陆其峰值通常在1～3km高度,在日本等东亚区域在2～4km高度,在太平洋中部峰值位于4～5km高度,在美国西部在5～7km的位置.通常,亚洲沙尘的区域尺度输送主要受近地面层东亚冬季风的控制,沙尘穿越太平洋的跨洲输送模式与全球尺度的大气环流变化紧密相关,特别是受中纬度西风带的影响.关于黄土高原黄土物质的沉降和堆积,近地面层东亚冬季风起到的是控制性的作用,沙尘在黄土高原的沉降以干沉降为主.晚第四纪黄土-古土壤中的90%以上是亚洲沙尘粒子的沉积物,不到10%受到了再作用过程的影响.     

最近140 ka以来黄土元素地球化学演化及其古气候意义

通过对黄土高原南缘白鹿塬黄土剖面8种主要元素含量的测定,研究了该地区元素地球化学的演化及其指示的古气候意义.最近140 ka以来的氧化物演化序列中,Al2O3、 K2O、 MnO和TiO2的变化趋势与磁化率相同,在黄土中高,在古土壤中低,表明黄土中风尘物质的风化程度明显弱于古土壤,这与野外观察的黄土地层变化相一致.Na/Al和Fe/Al分别作为指示粉尘沉积物的风化成熟程度和粉尘来源物质变化的地球化学指标,它们的演化与深海SPECMAP和GRIP冰心中氧同位素曲线对比良好,表明中国北方干旱与半干旱区的古气候变化主要受控于地球轨道的变化,与全球气候变化具有一致性.另外,剖面中Fe/Al比值的地球化学演化对气候变化的反映很敏感,表现出高频震荡的变化特征.     

晚新生代风尘沉积的稀土元素地球化学特征及其古气候意义

通过西峰巴家咀剖面晚新生代风尘沉积中的红粘土、黄土、古土壤的稀土元素、分布模式、特征参数的研究，并与晚第三纪红色沙漠风成砂、晚第三纪河流相细砂岩、第四纪沙漠风成砂、现代尘暴粉尘、中国黄土以及青藏高原远源西风粉尘进行对比分析，结果表明，晚新生代风尘沉积物均具有轻稀土适度富集、缓右倾斜型、Eu负异常的REE分布模式；晚第三纪红色沙漠是红粘土的主要物源之一；红粘土和典型的风尘物质－现代尘暴粉尘及中国黄土有相似的沙漠物质来源和形成过程，与基岩明显不同，这为红粘土的“风成说”而非“残积说”提供了新的证据。巴家咀红粘土的堆积过程与第四纪黄土相似，东亚季风环流而非西风环流控制着沙漠区粉尘物质的输送。     

中国大气气溶胶及其气候效应的研究

介绍了2006年新立项的国家重点基础研究发展计划项目“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”的目的、意义、关键科学问题等。该项目预期在中国大气气溶胶理化和光学特性的时空分布特征、气溶胶数值模拟及大气灰霾数值预报方法、气溶胶直接—间接辐射特性、气候效应等方面开展系统的研究,从而降低气溶胶气候效应研究中的不确定性,提高气候预估的可信度。同时提高描述和预报区域大气污染的能力。不仅在全球气候变化这一重大科学问题上做出相应的贡献,也为国家环境外交、区域大气灰霾污染控制提供科学支持。     

灵新煤矿导水裂隙带发育高度数值模拟研究

煤矿的开采利用给国民经济发展带来巨大的收益,但也引发了许多环境地质问题,特别在煤层开采过程中,煤层上覆基岩变形破坏形成的裂隙通道极易发生矿井涌（突）水事故,时刻威胁着井下工人的生命安全。本文以灵新煤矿051505工作面为研究对象,利用Flac3D数值模拟软件,对14号主采煤层上覆基岩导水裂隙带高度进行了模拟研究。模拟结果表明：当煤层开采厚度为2.5 m时,导水裂隙带发育最大高度为59.5 m。同时选取经验公式法对导水裂隙带高度进行了计算。最终通过钻孔实测法得到的结果与前两种方法对比分析,数值模拟结果与钻孔实测结果基本吻合,认为数值模拟方法能够高效、简单、合理达到预测导水裂隙带高度的目的,也为同类矿井安全、绿色生产提供一定的借鉴。     

水饱和孔隙介质中平面震电波电磁特性的定量模拟

震电效应在地球物理测井和勘探领域拥有十分广阔的前景.为了研究孔隙介质中的震电效应,本文基于毛管模型中渗流场和电流场耦合理论,利用Pride震电理论对震电耦合波传播特性进行了定量模拟;对震电横波、震电快纵波、震电慢纵波的传播速度、衰减常数、电场强度、电流密度以及电荷密度进行了比较,定量分析了其随孔隙度、离子浓度、阳离子交换量的变化规律.分析结果表明:随着频率增大,三种震电耦合波波速、衰减常数以及电流密度与固相速度比值的模值增大,震电横波电场强度与固相速度比值的模值减小,震电快纵波、慢纵波电场模值增大.当频率相同时,震电快纵波波速最大、衰减常数最小,震电慢纵波波速最慢、衰减常数最大,震电横波的波速和衰减常数大小居于快、慢纵波之间;频率不变时,震电慢纵波电场强度与固相速度比值的模值最大,快纵波次之,横波最小;中低频时,震电横波电流密度与固相速度比值的模值略大于慢纵波;高频时,震电慢纵波略大于横波,快纵波一直最小.溶液浓度和阳离子交换量对三种震电波的波速和衰减常数影响很小;溶液浓度越大或阳离子交换量越小,三种震电波电场强度、电流密度与固相速度比值的模值越小,震电快纵波和慢纵波电荷密度与固相速度比值的模值也越小,但是相位几乎都不变.