泰山大气棕色碳的光吸收特性、吸光贡献及影响因素

棕色碳是大气气溶胶中重要的吸光性物质,会影响大气光化学过程、改变区域气候。本次研究于2017年冬季和2018年春季在泰山顶采集了大气细颗粒物(PM_2.5)样品,在实验室测定了样品中棕色碳和黑碳的光吸收系数,并测定了棕色碳成分硝基苯酚类化合物的含量。测定结果表明,泰山冬、春两季PM_2.5样品中棕色碳的平均吸收系数Abs₃₆₅分别为(4.61±2.42)Mm^-1和(2.38±0.98)Mm^-1,质量吸收效率MAE₃₆₅分别为(0.72±0.12)m²/g和(0.52±0.24)m²/g,棕色碳在365 nm处的吸收系数分别占碳质气溶胶总吸收系数的(32±7)%和(20±9)%。通过对比与相关性分析,发现泰山周边地区人为活动对泰山顶上棕色碳的光学特性有重要影响,泰山冬季受邻近区域煤炭燃烧活动影响很大,排放的大量一次有机物增强了棕色碳的吸光能力和吸收系数,导致泰山冬季棕色碳的吸收系数与吸光贡献显著高于春季。根据测定结果,...     

东莞市黑碳气溶胶污染特征及来源分析

为探究珠江三角洲典型城市东莞市黑碳气溶胶(BC)的污染特征,对东莞市气象局站点2010年1月1日至2010年12月31日观测得到的BC数据进行了处理,并分析了东莞市2010年全年BC的分布特征、日变化规律以及污染来源。结果表明,(1)东莞站点BC浓度的频率分布为对数正态分布,BC的年均浓度为(3.98±3.42)μg/m³,背景浓度为(1.14±1.04)μg/m³。BC浓度湿季相对较低,干季相对较高。与国内各大城市相比,污染程度较轻,与背景站和一些国外城市相比,该站点处的BC污染问题较为严重;(2)BC浓度的日变化呈明显的两峰一谷型,表明BC浓度的日变化特征是由气象条件和交通源的日变化规律共同影响;(3)观测期间,370～950 nm波段的波长吸收指数(AAE_370～950)的频率分布为对数正态分布,年均值为1.02,年变化呈现湿季减小、干季增大的变化趋势;(4)BC浓度和风速的关系表明,BC浓度随着风速的增大而减小,说明风对BC浓度起到稀释扩散的作用;(5)后向轨迹聚类分析结果表明,东莞站点的污染气团主要来自于局地排...     

喜马拉雅珠峰地区冬季大气气溶胶化学组分及光学特征

为了研究喜马拉雅山北坡冬季大气气溶胶化学组分、光学特征及来源,2017年11—12月在珠穆朗玛峰站(QOMS)共采集22个PM2.5样品.结果显示:PM2.5中包括水溶性离子(WSIs)、有机质(OM)、元素碳(EC)在内的所有检测成分,总质量浓度为(3.36±1.06)μg·m-3;有机碳(OC)、元素碳(EC)和水...     

西宁地区大气中黑碳气溶胶浓度的观测研究

对2005年9月至2007年7月在西宁获得的黑碳气溶胶(BC)浓度观测资料及气象观测资料进行了分析. 结果表明, 受当地冬季取暖和冬季逆温出现频率高的影响, BC浓度的月际变化规律明显, 且变化幅度大, BC浓度高值出现在每年10月至次年1月;低值出现在5-8月;日平均浓度为4 240.1 ng·m-3, 其变化范围为957.5～11 045.5 ng·m-3. 受局地人为活动和大气垂直对流扩散等影响, BC浓度日变化表现出明显的双峰值特征, BC高浓度出现在7:00～12:00和18:00～24:00, 而低浓度一般出现在14:00～17:00和02:00～05:00时段. 与相距90 km的瓦里关全球本底站相比, 西宁BC日平均浓度偏高约13倍, 且月际变化差异大, 但与国内部分城市相比还是较低(除西藏拉萨外).     

碳同位素技术在碳质气溶胶源解析中应用的研究进展

概述了国内外14C和13C技术在大气碳质气溶胶源解析中应用的研究进展,指出14C在碳质气溶胶源解析研究中具有不可替代的独特优势,联合采用14C和13C技术有利于解决多种排放源的区分问题;随着碳质气溶胶组分分离技术的进步,对有机碳(0C)和黑碳(BC)等组分中14C的研究获得重要进展;除需深入研究13C的分馏机制外,建立各种排放源在不同区域的δ13C值域“特征谱”的重要性也日益突出;结合14C和13C以外的其他示踪剂、模型和分析方法将提供更多关于气溶胶来源的信息,并减小来源贡献率估算的不确定性.     

西南背景区冬、夏季黑碳稳定碳同位素组成及来源

为确定中国西南背景区不同季节细颗粒物中黑碳的浓度水平和来源特征,分别于2018年冬季(1月)和夏季(7月)在贵州普定喀斯特生态系统观测研究站采集细颗粒物样品,测定其水溶性离子成分、黑碳浓度及稳定碳同位素组成(δ¹³C_BC),结合贝叶斯模型探讨黑碳来源贡献。结果表明,采样期间黑碳冬季平均浓度为(1.2±0.6)μg/m³,夏季为(1.9±0.6)μg/m³,接近于其他区域背景点浓度水平。δ¹³C_BC平均值冬季为(-23.4±0.9)‰,夏季为(-24.3±0.8)‰,处于煤燃烧及机动车排放来源的δ¹³C值范围。贝叶斯模型结果表明,机动车尾气在冬、夏季节对黑碳贡献较高,分别为(45.1±14.2)%和(69.5±8.6)%,煤燃烧贡献分别为(41.7±9.8)%和(24.1±7.2)%。结合后向轨迹分析结果可知,西南背景区冬季黑碳来源受燃煤、机动车尾气排放及生物质燃烧共同影响;夏季黑碳污染源主要为机动车尾气和煤燃烧,生物质燃烧较少。     

羰基化合物与还原性氮的液相反应及其对棕色碳贡献的研究进展

棕色碳是一类重要的吸光性有机气溶胶,对全球辐射强迫有重要贡献。其化学成分和形成机制是地球科学研究的前沿和难点。模拟实验结果表明,羰基化合物和还原性氮的液相反应产物在近紫外波段具有较强的吸光性,且化学成分复杂,难以分离和鉴定。本研究回顾了基于实验室羰基化合物和还原性氮的反应速率、反应机制,以及反应产物中吸光组分的化学成分和光学性质;总结了反应条件(反应物种类、浓度、溶液酸度、温度和相对湿度)对反应速率和吸光组分形成的影响;并指出了外场观测和模型研究对这一贡献认识的不足。     

莱州湾海岸带表层沉积物的黑碳及其与POPs的相关性研究

在莱州湾海岸带采集了62个表层沉积物样品,对黑碳(BC)的含量及其空间分布特征进行了研究,同时探讨了BC与持久性有机污染物(POPs)的关系。结果表明:(1)莱州湾海岸带表层沉积物中BC的含量范围为0.02~9.35 mg/g,平均为0.98 mg/g,低于欧美和我国其他海岸带区域;(2)河流沉积物中的BC含量呈现出明显的空间差异,主要是受点源排放、河流本身的特征和沉积物粒度等因素的影响;海洋沉积物中的BC分布不仅受到沉积物粒度的影响,河流输入和沉积速率也是其重要的影响因素;(3)由于POPs的来源和理化性质差异,POPs与BC和总有机碳(TOC)的相关性也存在一定程度的差异,其中六氯苯(HCB)与BC、TOC的相关性最好。就河流和海洋分区而言,海洋沉积物中POPs与BC、TOC的相关性明显好于河流沉积物,但都没有表现出POPs与BC的相关性优于POPs与TOC的相关性的现象。     

岱海与太湖沉积物焦碳和烟炱最近200年历史对比研究

黑碳是不完全燃烧产生的一种难熔的含碳物质的连续统一体,由焦碳（char）和烟炱（soot）组成。岱海与太湖沉积物焦碳和烟炱浓度对比显示,两个湖泊焦碳浓度和通量变化受局地火事件影响,无明显的规律;  而烟炱具有相似的变化历史,主要反映在1970年代后期急剧升高,与中国工业化历史一致。烟炱粒径细小,具区域传输特点,可以通过沉积物指示大气烟炱。结合当前大气气溶胶烟炱浓度,恢复了岱海与太湖地区最近200年来的大气烟炱浓度。其变化趋势与200年来北半球温度对比显示,大气烟炱中的高浓度对应于高温,低浓度对应低温。这种历史关系进一步证实大气烟炱在全球增温中具有极其重要的作用。     

兰州—白银地区1987年与2014年表层土壤有机碳储量和碳密度变化趋势及影响因素探讨

土壤碳库研究及碳汇问题是近年来土壤碳循环与全球变化研究的热点领域,土壤是陆地生态系统的核心,研究土壤有机碳储量和碳密度的影响因素对正确评价本区碳循环有重要意义,本文利用土壤类型、土地利用类型、地貌类型、生态系统等影响因素对研究区表层土壤有机碳密度和碳储量进行了评价,分析了兰州—白银地区1987年和2014年土壤有机碳储量、碳密度的变化,其中2014年土壤有机碳储量增加了3.58×106 t,说明这些年土壤固碳效果明显,土地利用方式更合理。认为研究区有机碳碳密度、碳储量在空间上的分布极不均匀,与成土母质、土壤自身理化特性、土地利用方式及自然景观条件、人类活动等因素密切相关,是多因素综合影响的结果。     

太湖水体吸收系数与散射系数的特征研究

湖泊水体光学特性是进行湖泊水体光学及水体光学遥感研究的基础。计算了太湖冬、夏季水体的吸收系数和散射系数,并在分析水体吸收特性的基础上对水体的光学类型进行了分类。结果表明:冬季太湖水体的光学类型属PY型(悬浮粒和黄质共同作用型),即水体的吸收特性受悬浮质和黄质的共同作用,而夏季则属CPY型(浮游藻类、悬浮粒和黄质共同作用型),即水体的吸收特性受悬浮质、黄质和浮游藻类三者的共同作用;不论冬季还是夏季,非色素悬浮粒是影响太湖水体散射特性的主要因子。     

Impact of COVID-19 lockdown on the optical properties and radiative effects of urban brown carbon aerosol

Intensive measurements were conducted in Xi’an, China before and during a COVID-19 lockdown period to investigate how changes in anthropogenic emissions affected the optical properties and radiative effects of brown carbon (BrC) aerosol. The contribution of BrC to total aerosol light absorption during the lockdown (13%–49%) was higher compared with the normal period (4%–29%). Mass absorption cross-sections (MACs) of specific organic aerosol (OA) factors were calculated from a ridge regression model. Of the primary OA (POA), coal combustion OA (CCOA) had the largest MACs at all tested wavelengths during both periods due to high molecular-weight BrC chromophores; that was followed by biomass burning OA (BBOA) and hydrocarbon-like OA (HOA). For secondary OA (SOA), the MACs of the less-oxidized oxygenated OA (OOA) species (LO-OOA) at λ = 370–590 nm were higher than those of more-oxidized OOA (MO-OOA) during both periods, presumably due to chromophore bleaching. The largest contributor to BrC absorption at the short wavelengths was CCOA during both periods, but BrC absorption by LO-OOA and MO-OOA became dominant at longer wavelengths during the lockdown. The estimated radiation forcing efficiency of BrC over 370–600 nm increased from 37.5 W·g^?1 during the normal period to 50.2 W·g^?1 during the lockdown, and that enhancement was mainly caused by higher MACs for both LO-OOA and MO-OOA. This study provides insights into the optical properties and radiative effects of source-specific BrC aerosol when pollution emissions are reduced.     

沉积物中黑碳的提取和测定方法 : 误差分析和回收率实验

介绍了从沉积物中提取黑碳的一种误差较小的改进方法，并对实验误差及引起误差的原因进行了详尽的分析和探讨，同时给出了方法的回收率。经过未均匀处理样品的平行实验，得到实验结果的总体偏差为8．89％，其中个别样品的偏差可达10％－20％；在样品进行了均匀处理后，得到平行实验的总体偏差为3．29％，HCl-HF单步处理的总体偏差为1．96％，而K2Cr2O7氧化处理单步实验的总体偏差为2．50％。其中回收率实验表明，黑碳的回收率可达80％以上。由此可见，所取样品具有代表性，是准确测定沉积物黑碳含量的前提。     

武汉市大气干湿沉降中溶解态黑碳的季节分布特征

本研究采集了武汉市城区2018年3月至2019年2月的大气总沉降及湿沉降样品,使用苯多羧酸法测定溶解态黑碳含量,并结合气象条件分析溶解态黑碳沉降通量季节变化特征及其影响因素。结果表明,总沉降中溶解态黑碳月浓度范围为0.12～0.83 mg/L,均值为0.40 mg/L,湿沉降溶解态黑碳浓度范围为0.04～0.18 mg/L,均值为0.10 mg/L;溶解态黑碳总沉降和湿沉降年通量分别为269 mg·m^-2·a^-1和65 mg·m^-2·a^-1。溶解态黑碳总沉降通量季节变化为春季>冬季>夏季>秋季,湿沉降通量季节变化为冬季>春季>夏季>秋季。溶解态黑碳湿沉降通量主要受降雨量影响,而总沉降通量除受降雨量影响外还受风速、风向和空气质量等因素的共同影响。     

基于MODIS数据的北疆积雪黑碳和雪粒径反演及时空变化分析

积雪是地球上反射率较高的自然表面,对于中高纬度地区的水文和能量收支平衡发挥着重要作用。表层积雪中的黑碳和雪粒径变化可以显著影响积雪反照率,造成积雪对太阳辐射吸收的变化,进而对区域气候变化和水文循环产生反馈作用。利用遥感技术对季节性积雪表层黑碳和雪粒径进行定量评估,可以获取时空上连续系统的雪表黑碳浓度和雪粒径变化情况,这也是许多气候和水文模型的输入因子。以中国主要季节性积雪区北疆为研究区,基于MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）数据的3（0.47 μm）、2（0.86 μm）和5（1.24 μm）波段,采用SGSP（Snow Grain Size and Pollution Amount）算法反演2000-2018年积雪期的雪表黑碳浓度和雪粒径,并结合地面观测数据对于反演结果进行了精度验证,综合分析北疆雪表黑碳浓度和雪粒径时空变化趋势。结果显示,SGSP算法能够同时反演雪表黑碳浓度和雪粒径,并且验证结果表明纯雪像元上反演结果具有较好的精度;2000-2018年北疆雪表年均黑碳浓度和年均雪粒径都随时间变化呈现微弱下降趋势;受地理位置和局部污染源的影响,北疆积雪黑碳浓度空间分布复杂,天山北坡经济带平均黑碳浓度最高,伊犁地区平均黑碳浓度最低,雪粒径的空间分布显示塔城地区平均雪粒径最大,伊犁地区最小。     

透闪石质玉中黄玉与糖玉致色成因差异研究

采用常规宝石学仪器并结合电子探针、电子顺磁共振谱及紫外-可见光谱等测试方法,对软玉中不同深浅的黄玉与糖玉样品进行了系统分析,以探讨其致色原因及其差异。分析结果表明,黄玉的致色原因主要为O^2-→Fe³⁺的电荷转移跃迁及Fe³⁺的⁶A₁→⁴T₂（D）跃迁,糖玉则主要由Fe³⁺的⁶A₁→⁴E （D）、⁶A₁→⁴T₂（D）谱项跃迁与Mn³⁺的Jahn-Teller效应致色。黄玉中O^2-→Fe³⁺的电荷转移跃迁导致可见光区的412~500 nm处吸收,是形成与控制黄玉颜色的重要因素;而糖玉因含有Mn³⁺致使黄绿色光被吸收而显示出黄绿色的补色。此外,Fe²⁺—Fe³⁺的荷移与Fe²⁺（⁵T₂）+Fe³⁺（⁶A₁）→Fe²⁺（⁵E）+Fe³⁺（⁶A₁）跃迁也对糖玉和黄玉的致色具有贡献。     

构造煤特征及其二氧化碳突出的地质分析

根据窑待三矿皮带斜井矿井地质工作实践，研究了该斜井构造煤结构特征，并阐述了其与二氧化碳突出机理的关系，地质构造，煤体结构及煤厚变化是二氧化碳突出的三项重要因素和必要条件，根据构造煤的分布规律和厚度变化可以对三矿二氧化碳突出危险区进行预测。