中美城市群颗粒物岛现象与健康暴露风险对比

随着城市化程度的不断提高,PM2.5污染逐渐呈现出城区高、郊区低的颗粒物岛(UPI)现象.通过对6个处于不同城市发展阶段的典型城市群,即美国的波士顿-华盛顿(波士华)、五大湖和圣地亚哥-旧金山(圣圣),中国的京津冀、长三角和珠三角城市群,研究UPI影响与2000―2015年美国、中国城市群发展过程中PM2.5的暴露风险...     

奥运会及残奥会期间北京市区大气颗粒物污染特征及微观形貌类型

2008年8月和9月,北京市成功举办了第29届奥运会和第13届残奥会,对这段时间在北京市区(中国矿业大学校园综合楼五层,距奥运村3 km)采集的大气颗粒物的质量浓度和微观形貌类型进行了研究。结果表明:奥运会期间,北京市区大气PM10和PM2.5的日均质量浓度分别小于国家PM10二级标准(150μg/m3)和美国EPA的PM2.5二级标准(65μg/m3),12 h的质量浓度范围分别为7.64~81.63μg/m3和1.91~54.59μg/m3;残奥会期间,12 h的PM10质量浓度范围为33.83~106.36μg/m3,没有超标,PM2.5质量浓度变化范围为15.29~88.30μg/m3,其中出现了3 d超标天,分别为9月6日、7日和14日;从奥运期间PM2.5/PM10的比值(0.26~0.86,大部分值大于0.5)可以看出,奥运期间北京大气颗粒物以细粒子为主。与往年相比,颗粒物质量浓度出现大幅下降趋势。场发射扫描电镜观察显示,奥运会和残奥会期间样品的微观形貌类型主要有球形颗粒、烟尘集合体、不规则矿物和未知颗粒,其数量-粒径分布主要呈单峰分布,峰值均在0.1~0.2μm范围,其中球形颗粒明显占多数。各种分析数据均显示,残奥会期间样品比奥运会期间样品污染要严重。     

模拟扰动条件下太湖沉积物的再悬浮特征

采用沉积物再悬浮振荡器在0.2~0.5N/m2的切应力和60~1800s的持续振荡时间下,对太湖沉积物原状芯样的再悬浮特征开展模拟实验研究,揭示切应力大小和外力作用时间对沉积物再悬浮的影响。实验结果表明,振荡初期,上覆水中悬浮物浓度上升速率较快,随振荡时间延长,上升速率减缓,浓度趋于稳定;且浓度上升速率随切应力增加呈显著增大趋势。此外,悬浮物沉降通量随振荡时间而增大,而再悬浮通量呈相反变化趋势,两者的时间变化曲线逐渐接近,最终达到动态平衡。室内模拟试验观测值与太湖现场观测结果的对比表明,该模拟装置能够在室内可控条件下较好地反映太湖沉积物再悬浮特征。     

长江悬浮颗粒物中磷的赋存形态

2006年9~10月在长江采集悬浮颗粒物样品,应用改进后的SEDEX法对磷的赋存形态进行了分析.结果表明,自生磷灰石磷是长江悬浮颗粒物中磷的主要赋存形态.涪陵至万州江段,碎屑磷灰石磷的含量较高,弱吸附态磷和有机磷含量较低,磷的赋存形态主要受悬浮颗粒物含量的影响;香溪至葛洲坝下江段,弱吸附态磷和有机磷含量较高,碎屑磷灰石磷含量较低,磷的赋存形态主要受浮游植物生长及泥沙粒径的影响;城陵矶至大通江段,有机磷、碎屑磷灰石磷和铁结合态磷含量较高,弱吸附态磷含量较低,磷的赋存形态主要受泥沙粒径和洞庭湖输入的影响.长江悬浮颗粒物中生物可利用磷占颗粒态磷的45.6%,长江上游水体中生物可利用磷含量较低,下游含量较高.     

Behavior of different phosphorus species in suspended particulate matter in the Changjiang estuary

Suspended particulate matter (SPM) collected in the Changjiang (Yangtze River) estuary in June 2006 was separated into five fractions via water elutriation: clay-very fine silt (<8 μm), fine silt (8–16 μm), medium silt (16–32 μm), coarse silt (32-63 μm) and sand (>63 μm). The SPM and fractionated particles were sequentially analyzed by a modified SEDEX sequential extraction method to obtain six species of phosphorus: exchangeable or loosely-sorbed P, organic P, Fe-bound P, authigenic P, detrital P and refractory P. The results indicated that all particulate phosphorus species except for detrital P were negatively correlated to particle size; a high detrital P content was found in coarse silt and very coarse silt. From the inside of the river mouth to the gate of the river mouth, organic P, Fe-bound P and refractory P in the suspended particles decreased and a higher amount of exchangeable P appeared around the gate of the river mouth. From the gate of the river mouth to the sea, exchangeable P and organic P in suspended particles increased distinctly. The total particulate P flux into the estuary from the Changjiang River was about 45.45×10⁸ μmol/s during sampling. Of this, about 8.27×10⁸ μmol/s was associated with the “truly suspended” fraction. The bio-available particulate P flux was about 13.58×10⁸ μmol/s. Of this, about 4.24×10⁸ μmol/s was transported by “truly suspended” particles.     

大气颗粒物中磷的含量及可溶性

磷是生命体必需的营养元素之一,其缺乏能够限制生态系统的初级生产力与碳循环,并间接影响全球气候。远海与热带雨林等地区磷的主要来源为大气沉降,但是目前关于不同区域大气颗粒物中磷的浓度、来源与可溶性的科学认识还具有较大不确定性。本文总结了大气颗粒物中不同形态磷的提取和测量方法,评述了近年来大气颗粒物中磷的含量及水溶性的观测结果,并讨论了该领域的未来发展方向。     

大气环境卫星污染气体和大气颗粒物协同观测综述

空气污染作为一种重要的环境问题,直接影响人们的日常生活和身体健康。随着污染气体和颗粒物观测技术的逐步成熟,基于卫星平台的近地层大气污染物监测得到了快速的发展。本文概括性描述了大气环境关注的污染气体和大气颗粒物的主流遥感方法,对各方法的适用场景及优缺点进行了评述。尽管差分吸收光谱方法对污染气体的监测十分有效,但最优估计算法可进一步从多光谱信息中提取部分污染气体（例如：臭氧O3、一氧化碳CO等）的分层信息,有助于更细致地刻画污染气体在整层大气中的垂直分布。对于大气颗粒物遥感方法,采用不同的技术手段进行地气解耦是算法的核心问题,增加光谱、角度、偏振以及时间序列信息都可有效增加算法的地气解耦能力。基于对污染气体和大气颗粒物反演算法的总结,从污染气体和颗粒物协同观测的角度对卫星平台及传感器的发展历程进行了梳理,论述了紫外、红外以及可见光波段的传感器协同观测的优势,展望了未来静止卫星星座的高时空分辨率大气污染监测能力以及中国卫星的贡献。还探讨了以近地面大气污染物监测卫星探测技术及遥感算法亟待解决的问题以及未来的可能发展方向。     

东海秋季典型站位沉降颗粒物通量

2002年9月在东海的长江口、中陆架区和浙江近岸上升流区三个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。在对颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)和总颗粒碳(PC)元素分析基础上,采用颗粒物通量模型对沉降通量进行了研究。镜检发现细小无机颗粒物和大颗粒聚合体是三个站位沉降颗粒物的主要形式。大颗粒聚合体有住囊类、粪球聚合体、硅藻聚合体和混杂聚合体四种类型。研究结果显示,东海中陆架区和浙江近岸上升流区沉降颗粒物中POC、PON和PC的百分含量均呈现随水深增加明显降低的趋势,但在长江口,这些成分的含量低且上下均匀。长江口观测到的是大风后的一个实例,存在强烈的再悬浮,各水层颗粒物沉降通量平均(±SE)高达(319.02±65.33)g/(m2.d),尽管如此,沉降颗粒物有机态C/N值却很高(18.0±0.9),明显受陆源颗粒物的影响。POC净沉降通量在浙江近岸上升流区为961mg/(m2.d)(水深55m),在东海中陆架区为123mg/(m2.d)(水深88m),可见浙江近岸上升流区是POC向海底转移的重要区域之一,其垂直转移能力明显高于东海中陆架区。在上升流区域和中陆架区,POC的输出比率大约分别为48%—77%和15%—21%。浙江近岸上升流区和东海中陆架区底层颗粒物再悬浮比率分别为66.50%和88.52%。研究显示,浙江近岸上升流区的水体底层颗粒物受底部平流的影响比东海中陆架区相对较强。     

海洋雾状层的成因及其对海洋碳循环过程的影响

海洋雾状层既是陆源物质进入海底的输送通道,又是海洋水体中沉降颗粒及底部再悬浮颗粒物的停留场所。雾状层物质来源主要有陆源、生源以及海底表层沉积物的再悬浮,不同海区、不同层位的雾状层的物质来源有所差异;雾状层的成因具有复杂性,既有物理作用,又有生物及化学作用,大量研究表明,海底洋流、内波(潮)等物理作用是雾状层形成的主要控制因素。雾状层中碳的存在形态主要有颗粒有机碳(POC)、溶解有机碳(DOC)、胶体有机碳(COC)以及无机碳,雾状层与其上下海水之间、雾状层与海底表层沉积物之间不同形态碳在生物-化学-物理动力系统作用下不断发生物质交换与迁移,对海洋碳循环生物地球化学过程起重要的控制作用,是整个海洋碳循环的一个不可忽视的环节。     

东海陆架海水和沉积物中藻类生物标志物的分布特征与比较

对东海内陆架杭州湾附近的季节性水体悬浮颗粒物和表层沉积物中的主要藻类生物标志物进行分析，如菜籽甾醇、甲藻甾醇和长链烯酮，分别对应于硅藻、甲藻和定鞭藻，分析探讨水体颗粒物和沉积物中藻类生物标志物的分布特征及控制因素。研究结果显示，东海内陆架表层沉积物中藻类生物标志物空间分布特征明显，由杭州湾近岸向海，含量随水深增加而增加；颗粒物中生物标志物含量的季节变化突出，夏季样品的含量最高。生物标志物的时空变化主要受控于藻类生产力的变化。由于营养盐丰富，高初级生产力主要分布在远离河口的冲淡水和外海海流交汇的水域；夏季由于长江冲淡水携带营养盐影响扩大，近岸浮游植物生产力最高。此外，结果还显示表层沉积物与颗粒物中优势甾醇有显著差异，颗粒物中菜籽甾醇占优势，而表层沉积物中甲藻甾醇占比更大。除了通常解释的颗粒物中有机质主要反映局部地点的瞬时性，而表层沉积物中有机质反映更广区域的多年平均性，我们认为沉积物中可能发生的菜籽甾醇后期氢化作用改造有巨大影响，导致沉积物中菜籽甾醇含量相对甲藻甾醇大量降低。本研究结果强调沉积物中生物标志物沉积历史的复杂性，理解表层沉积物中生物标志物的相对变化对于沉积记录中生物标志物的准...