太湖梅梁湾藻华暴发-消退周期表层水体溶解性有机质分子特征

人类活动引起的富营养化对太湖的碳循环模式可能产生严重影响,精细描述太湖藻华暴发-消退周期的溶解性有机质分子是了解太湖碳库动态变化的关键.本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱技术,以太湖北部梅梁湾2017年5月至2018年5月的表层水体为研究对象,解析藻华暴发-消退周期溶解性有机质的来源和分子组成特征,进而理解浮游藻类异常增殖对水体溶解性有机质的影响及其在区域碳循环中的角色.研究结果表明,藻华暴发期浮游藻类生产力显著增加,使得表层水体的溶解性有机质从含量到分子组成均发生剧烈改变.含量上表现为溶解性有机碳浓度升高,分子组成上表现为CHO类化合物和以脂肪族类化合物为代表的活性组分占比增加,特征化合物以相对高饱和度和高含氧的小质量数分子为主.而在藻华消退期,随着藻类有机质贡献的减少和有机质降解过程的持续进行,含量上表现为溶解性有机碳浓度下降,分子组成上表现为CHOS、CHONS类化合物和富羧酸脂环类化合物等惰性分子占比增加,特征化合物以大质量数分子和相对低饱和度和低含氧的小质量数分子为主.研究结果表明,太湖水体的溶解性有机质分子组成在藻华暴发期受藻类有机质输入控制,在消退期受藻类有机质降解的影...     

南京市SO2污染浓度时空分布特征及统计预报方法的研究

本文根据南京市六个空气污染浓度监测站的2001年6月至2005年7月的SO2污染浓度监测资料分析南京市SO2污染浓度的时空分布变化特征,结果为6个站浓度值有明显的季节变化特征,且在冬季容易出现南北相反的分布特征。针对目前常用的回归预报方法在选取气象要素时没有考虑其互相之间的相关性的缺点,本文提出了一种建立在EOF展开基础上的首先使预报因子正交化,再与逐步回归方程结合并且资料逐日更新的变系数的新型统计预报模型,经过实际预报检验,预报准确率比较高,有很好的应用效果。     

CAPPS在太原市本地化过程中的改进和应用

该文针对CAPPS在太原市运行的误差问题,在分析其主要原因的基础上,变换地形背景场,依据不同季节、不同天气形势,在模式中增加对综合误差系数和扬尘系数的调节功能,进行多种数值模拟试验。结果表明：在误差分析基础上确定的模拟试验方案,使主要污染物SO2、NOX和PM10的预报值与监测值的相关系数分别提高到0.96、0.91和0.89,最终使CAPPS成为预报准确率稳定在90%以上的业务化数值模式系统。     

岩溶水库热结构变化对水体溶解无机碳及其同位素的影响过程

以中国南方亚热带地区典型的地下水补给型水库——大龙洞水库为对象,于2018年1月、4月、7月、10月、12月分别在上、中、下游三个监测点进行采样,探究水库热结构变化对于水体无机碳及其同位素的影响过程及机理。结果表明：（1）大龙洞水库水体在一个水文年中呈现周期性的混合期—分层期—混合期的热结构变化,4月热分层开始显现,7月逐渐显著呈现完整的热分层,10月以后热分层逐渐消失,水体逐渐实现混合;（2）水体热分层是溶解无机碳（DIC）浓度与碳稳定同位素（δ¹³C_DIC）值变化的主要驱动力。表水层中DIC主要受水—气界面二氧化碳脱气、水生生物光合作用控制,其DIC浓度与δ¹³C_DIC值分别为3.22 mmol·L⁻¹和−9.15‰;温跃层中DIC主要受有机质降解过程影响,其DIC浓度与δ¹³C_DIC值分别为3.43 mmol·L⁻¹和−9.70‰;底水层中DIC主要受碳酸盐沉淀过程影响,其DIC浓度与δ¹³C_DIC值分别为4.32 mmol·L⁻¹和−11.89‰;（3）三种过程伴随水库热结构的变化而变化,驱动DIC浓度及其同位素的变化梯度 G (DIC)与 G (δ¹³C_DIC)的变化,表现为底水层＜表水层＜温跃层。热分层结束进入混合期后,DIC浓度与δ¹³C_DIC值的时空差异均逐渐消失,最终表现出DIC浓度与δ¹³C_DIC值的均一化。     

桑沟湾不同形态锰的分布、季节变化及影响因素

利用催化动力学分光光度法和两步提取法对2011年4月（春）、8月（夏）、10月（秋）和2012年1月（冬）桑沟湾海域溶解态无机锰(DIMn)和表层沉积物中的锰的含量进行测定。结果表明,桑沟湾4个季节（春季至冬季,后同）DIMn浓度呈现出近岸高、远岸低的分布特点,其平均浓度分别为(60.5±43.1) nmol/L、(42.0±30.5) nmol/L、(23.4±11.2) nmol/L和(18.2±13.5) nmol/L,呈现出明显的季节变化,即春季最高,夏季、秋季次之,冬季最低;与相邻的俚岛湾和爱莲湾相比,桑沟湾春季、夏季DIMn的浓度较高,秋季、冬季则没有显著性差异。桑沟湾表层沉积物中总Mn在4个季节的含量分别为(861±308) mg/kg、(915±322) mg/kg、(589±108) mg/kg、(653±185) mg/kg,表层沉积物中醋酸提取态Mn在4个季节的含量分别为(500±272) mg/kg、(502±232) mg/kg、(322±81) mg/kg、(345±91) mg/kg,两者均表现出近岸高、远岸低的分布特点。醋酸提取态Mn的含量在春季、夏季要显著高于秋季、冬季。悬浮颗粒物的吸附和浮游生物的利用是影响桑沟湾DIMn浓度与分布的重要因素。桑沟湾DIMn的源主要包括河流及地下水输送、大气输送、沉积物−水界面释放;汇主要包括养殖生物的清除、向黄海的输送等。简单箱式模型收支计算结果显示,桑沟湾DIMn的源略大于汇,表明除了养殖生物的清除和向黄海的输送,桑沟湾DIMn还存在其他汇。本研究的结果为桑沟湾DIMn的生物地球化学循环的深入认识提供了基础数据。     

Seasonal dynamics of light absorption by chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in the NW Mediterranean Sea (BOUSSOLE site)

We analyze a two-year time-series of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) light absorption measurements in the upper 400 m of the water column at the BOUSSOLE site in the NW Mediterranean Sea. The seasonal dynamics of the CDOM light absorption coefficients at 440 nm (a_cdom(440)) is essentially characterized by (i) subsurface maxima forming in spring and progressively reinforcing throughout summer, (ii) impoverishment in the surface layer throughout summer and (iii) vertical homogeneity in winter. Seasonal variations of the spectral dependence of CDOM absorption, as described by the exponential slope value (S_cdom), are characterized by highest values in summer and autumn at the surface and low values at the depths of a_cdom(440) subsurface maxima or just below them. Variations of a_cdom(440) are likely controlled by microbial digestion of phytoplankton cells, which leads to CDOM production, and by photochemical destruction (photobleaching), which leads to CDOM degradation. Photobleaching is also the main driver of S_cdom variations. Consistently with previous observations, a_cdom(440) for a given chlorophyll a concentration is higher than expected from Case I waters bio-optical models. The total non-water light absorption budget shows that surface waters at the BOUSSOLE site are largely dominated by CDOM during all seasons but the algal bloom in March and April. These results improve the knowledge of CDOM absorption dynamics in the Mediterranean Sea, which is scarcely documented. In addition, they open the way to improved algorithms for the retrieval of CDOM absorption from field or satellite radiometric measurements.     

春季水华对南黄海总溶解态无机砷生物地球化学行为的影响

利用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)对2007年3月30日至4月23日南黄海海域总溶解态无机砷(TDIAs,[TDIAs]=[As5+]+[As3+])的含量进行了测定,其中针对水华中心区域(BM1站)进行了25h的连续观测,以探讨春季水华对有毒类金属元素砷的生物地球化学行为的影响。结果表明,TDIAs的浓度范围为7.9~22.3nmol/L,平均值为(17.8±1.9)nmol/L。TDIAs在南黄海的分布主要表现为由近岸向外海逐渐升高的趋势,最大值出现在南部海域底层海水中。近岸海域表、底层TDIAs的含量相当,而中、南部海域由于存在明显的密度跃层,表、底层TDIAs的浓度具有显著性差异。2007年3月31日至4月1日研究区域西南部受到沙尘天气和降雨的影响,表层海水中TDIAs的含量显著升高。研究区域中、南部海域在观测期间暴发了典型的黄海春季水华,通过大面观测和对重点区域的连续观测可以发现,水华期间TDIAs的分布和磷酸盐类似,与Chl a呈现出较好的负相关关系(r=0.51,P0.05,n=39)。经初步计算,浮游植物水华对10m以上表层水体中TDIAs的清除量约为2.4nmol/L,占表层保有量的15%左右。通过箱式模型计算得出黄海TDIAs的停留时间约为(18.2±8.5)a,远远低于大洋。通过对该海域砷、磷摩尔比值的计算可以发现,南黄海砷、磷摩尔比值约为大洋中的20倍左右,这可能会引起浮游生物对砷酸盐的大量吸收和转化,从而带来潜在的生态危机,需要引起足够的重视。     

Models-3空气质量模式对兰州市污染物输送的模拟

较详细地介绍了美国环保总局的第三代空气质量模式系统Models-3的特点,并且针对兰州市冬季采暖期污染严重的特点,选取2002年12月份的个例,将兰州市最新的大气污染源资料加入模式中．对模式进行调试并检验了该模式对兰州污染的模拟性能。从模式对SO2,NO2和O3等几种大气污染物浓度的模拟结果与监测资料对比分析,表明该模式系统较好地模拟出了SO2,NO2的空间分布格局,模拟结果与监测结果比较吻合,而且模式模拟的污染物浓度场比较均匀;模式模拟的O3的日变化规律与资料分析结论基本一致,也符合O3的生成机理。因此该模式系统对于复杂地形条件下的城市污染物输送具有一定的模拟能力。     

A River Water Quality Model for Chlorophyll and Dissolved Oxygen that Accommodates Zebra Mussel Metabolism

The development, testing and application of a dynamic two-dimensional (longitudinal-vertical) mass balance model for dissolved oxygen (DO) and chlorophyll (Chl) for rivers is documented that for the first time accommodates both the oxygen demand and filtering effects of zebra mussels. The test system is a phytoplankton-rich section ( 15 km long) of the Seneca River, NY, that is believed to represent an upper bound of the impact of this exotic invader. Changes in common measures of water quality of the river brought about by the zebra mussel invasion are reviewed and related longitudinal patterns in DO, Chl, and Secchi disc transparency are documented. Model testing is supported by comprehensive measurements of DO, Chl, and various forcing conditions over a three-month period, and independent determinations of several model coefficients. Wide variations in the areal consumption rate of DO (ZOD; g·m^–2·d^–1) and filtering rate (m³·m^–2·d^–1) of zebra mussels, as determined through model calibration, occurred over the study period. Values of ZOD in areas with dense zebra mussel populations at times (e.g., > 50 g·m^–2·d^–1) were an order of magnitude greater than the sediment oxygen demand associated with organically enriched deposits. The value of determinations of these fluxes from model calibration procedures is evaluated within the context of the limitations of protocols presently available to support independent specification of these rates. Model analyses are conducted to evaluate the relative magnitude of source and sink processes for DO and Chl, the potential operation and implications of feedback from low DO levels on oxygen consumption by zebra mussels, and the sensitivity of model simulations to selected sources of uncertainty and variability. Model projections of oxygen resources of the river are presented in a probabilistic format in evaluating reductions in zebra mussel biomass that would be necessary to eliminate violations of standards and regain assimilative capacity.     

贵州百花湖分层晚期有机质降解过程与溶解N2O循环

百花湖是一个具有季节性分层的富营养小型湖泊,在秋季湖水倒转期经常发生水质恶化事件,碳氮循环出现异常。文章研究特选择在秋初,湖泊分层开始消失时,测定了湖水中不同深度的N₂O,CH₄,CO₂,有机和无机碳同位素以及其他化学参数变化。结果发现:采样时百花湖在约6m和16m深度附近出现了两个温度不连续层(SDL和PDL),并影响到有机颗粒的沉降和分解。相对而言,有较多的有机质在这两个层内发生降解,但降解的途径有所不同,上部主要是有氧降解,下部则主要是无氧降解过程。N₂O的产生和消耗与有机质的降解过程完全对应:PDL层以上,ΔN₂O与AOU的线性关系反映了N₂O主要形成于硝化作用;PDL层以下反硝化作用导致N₂O严重不饱和;PDL内位于硝化作用和反硝化作用过渡带的N₂O峰,显然是硝化与反硝化联合作用的结果。PDL层内较大的CH₄浓度变化梯度,说明嗜甲烷细菌可能通过氧化NH+4贡献了部分N₂O。百花湖秋、冬季表层湖水N₂O都是过饱和的,都是大气N₂O的源,依据分子扩散模型计算湖泊N₂O的释放通量在12～14μmol/m·day之间,秋、冬季没有明显的差别。秋季底层湖水的反硝化作用是湖泊N₂O的汇,其消耗通量与表层的释放通量基本相当。