陆地生态系统臭氧干沉降的观测和模拟研究进展

近地层臭氧(O³)会对植物的生长和产量均产生一定的负效应。由于人类活动引起的不断升高的近地层O³浓度已经威胁到世界粮食安全。O³主要以干沉降的方式沉降到陆地生态系统,所以需要定量确定陆地生态系统中O³通量、干沉降速率和不同沉降通道的沉降过程,预测其对植物的潜在影响。介绍了目前O³干沉降的主要观测方法及其模拟模型,从4个方面(O³通量和干沉降速率的季节变化、日变化、气象因子等对O³干沉降的影响、不同O³沉降通道的沉降过程)重点评述了不同陆地生态系统O³干沉降观测和模拟的研究进展现状,并对未来的研究工作进行了展望,以期为我国未来开展相关研究工作提供借鉴。     

陆地生态系统酸沉降缓冲能力影响因素

陆地生态系统对酸沉降的缓冲作用主要由土壤和植被完成。影响两者缓冲能力的因素不仅仅局限于土壤的有关性质,故应全面考察影响缓冲能力的各种因素,其中包括土壤、植被和气候因素。     

陆地生态系统含硫气体释放研究进展

由自然生态系统释放的含硫气体在全球硫循环中起着重要作用。陆地生态系统主要的自然硫释放源有湿地、土壤、植被、内陆水体和火山等，由自然源释放的含硫气体主要产生于有机硫化物的降解和硫酸盐的还原，同时受温度、光照等环境因素的影响。文章主要综述了对人类有影响的几种含硫气体(DMS、H2S、COS、CH3SH、CS2和DMDS等)从各种自然源释放的情况，同时简要介绍了环境因素如温度、光照、土壤状况、氧化还原条件等对自然源释放含硫气体的影响，最后结合中国的研究现状，指出今后应开展和加强陆地生态系统含硫气体释放通量监测、释放机理及在大气中的转化等方面的研究，以及在此基础上建立含硫气体释放模型。     

氨的干沉降速率测定

通过对南昌郊区一片樟树林上空氨浓度的实地监测,用微气象学浓度梯度法计算了氨的干沉降速率,在稳定和中性大气情况下,氨的干沉降速率范围为一0.96—2.09cm·s-1,平均值为 0.62 cm·s-1.     

气候变化背景下中国陆地生态系统碳储量及碳通量研究进展

全球气候变化对全球生态系统的结构、功能和过程产生了重要影响,成为各国政府、社会公众以及科学界共同关心的焦点问题。陆地生态系统碳循环又是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心内容之一,影响到经济和社会发展的各个方面。因此,开展陆地生态系统碳储量和碳通量的研究仍将是气候变化研究中的重点内容。总结了近年来国内森林、土壤、草地、农田四种陆地生态系统在碳储量、碳通量方面取得的研究成果和不足：随着遥感、GIS及模型的发展和应用,森林、草地生态系统碳储量的研究精度和范围要高于农田和土壤,而农田和土壤生态系统碳储量的研究多基于典型性样地和大量实验数据,结果受制于样点布设和采样密度;目前,土壤生态系统碳储量结果多基于上世纪80年代全国二次土壤普查数据计算所得,且总有机碳库的估算存在较大差异,土壤有机碳的组分研究中易氧化有机碳库研究滞后于总有机碳,迫切需要对我国现有土壤有机碳进行研究;农田生态系统受人类活动干扰强烈,从一个或几个站点到全国尺度都有对农田土壤有机碳贮量的研究成果,与国外相比,我国试验田的设置时间短,资料积累较少,更多侧重不同施肥方式下农作物产量和农田合理的施肥培肥模式研究,农田土壤有机碳含量关系我国农业生产和粮食安全,对农田土壤固碳机理的研究仍将是今后关注的焦点。各生态系统碳通量的监测取得了一定成果,近年来涡度相关系统在森林、土壤、草地、农田生态系统中得到了广泛的应用。并从气候、人类活动两个因素分析了其对生态系统碳储量、碳通量的影响。针对目前存在的问题,进一步指出了目前国内不同生态系统中碳循环在现状研究、有机碳变化机制、模型建立及气候变化和人类活动影响下的碳库时空格局方面得到加强。     

太原市干沉降中水溶性离子特征

采集了太原市2013年4-12月大气干沉降样品,并使用了离子色谱仪分析了其中的水溶性无机阴阳离子,报道了干沉降中水溶性离子的化学特征、沉降通量和来源分析.结果表明,SO42-、Ca2+和NO3-是太原市干沉降的主要离子,浓度分别为4258.83、2388.45、1048.35 μg·g-1.干沉降中的水溶性离子浓度水平季节变化趋势为秋季>夏季>春季,变化趋势受到排放源和气象因素的影响.降尘通量和水溶性离子沉降通量分别为323.72 mg·（m2·d）-1和21.43 mg·（m2·d）-1.干沉降中硫、氮沉降通量分别为1.55 t·（km2·a）-1和0.39 t·（km2·a）-1,高于国内其他地区的研究结果.水溶性离子的相关性分析和特征比值结果显示,干沉降中的NO3-和SO42-主要受到燃煤排放影响;Ca2+和Mg2+的主要来源除了扬尘外,燃煤也有贡献.     

杭州市多环芳烃的干、湿沉降

多环芳烃（PAHs）是一类典型的持久性有机物,在各种环境介质广泛存在。为了研究干湿沉降对空气中PAHs的去除,采集了杭州市6个干沉降尘土样品、9个湿沉降雨水样品、5个湿沉降雪样品和6个地表径流样品,用高效液相色谱法（HPLC）测定了其中15种多环芳烃的浓度水平,比较了这些介质中PAHs的分布特点。结果表明,降尘中15种PAHs的总平均质量分数为4323ng·g^-1;雨水、雪水和地表径流样品中15种PAHs的总平均质量浓度分别为558.4ng·L^-1、765.1ng·L^-1和576.3ng·L^-1。地表径流、雨水、雪水和干沉降尘土4种样品中,都以4环PAHs为主,其次为3环PAHs。降雪比降雨对PAHs的去除效果更好,地表径流中PAHs主要来自雨水。根据杭州市大气降尘通量和降雨量,估算了PAHs的干湿沉降通量。杭州市辖区大气中每年PAHs的干湿沉降通量分别为1419.1kg和2689.8kg,湿沉降是PAHs去除的主要方式,约为干沉降去除总量的2倍。     

农田生态系统大气氮、硫湿沉降通量的观测研究

2007年10月至2008年9月,借助自动降雨收集器(APS-2A)及自动气象观测站(VSALA-M52),在中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)农田区内定位采集雨水样本,探讨了大气氮、硫湿沉降特征,估算了大气氮、硫的湿沉降向农田生态系统的输入通量.结果表明,雨水中氮、硫素的月质量浓度变异较大,全氮(T-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和硫(SO_4~(2-)-S)的月质量浓度,即ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~-N)和ρ(SO_4~(2-)S)分别为1.09～7.84、0.64~6.25、0.34～1.83和0.95～7.64mg·L~(-1),均与降水呈负相关,其中ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性达到比较显著水平(n=11,p<0.10).湿沉降月通量F(T-N)、F(NI_4~+N)、F(NO_3~--N)和F(SO_4~(2-)-S)分别为1.0～7.84、0.64～6.25、0.17～1.54和1.22～9.15 kg·hm~(-2),均与降水呈正相关,其中F(T-N)、F(NH_4~+-N)和F(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性均达到显著水平(n=11,p<0.05).季节上,雨水氮、硫浓度及湿沉降氮、硫通量均呈冬春>夏秋的特性.湿沉降向农田生态系统输入N 35.94 kg·hm~(-2)·a~(-1)和S45.93 kg·hm~(-2)·a~(-1),其中NH4~+-N的年沉降通量为22.92 kg·hm~(-2),占湿沉降氮总量的63.75%.     

北京城区大气多环芳烃的沉降特征

从2006年6月至2007年6月期间采集了北京市区的降尘和大气TSP,分析了其中的PAHs和降尘的粒度。降尘颗粒大部分在100μm以下,体积平均径和中位径D50的范围分别为18.89-53.117μm和11.59-28.98μm。全年降尘平均沉降通量为0.451 9 t/（km2.d）,冬季高,夏秋季低;∑16PAHs的沉降通量平均为4.76 g/（km2.d）,冬季高,夏季低,与同期的大气SO2的API指数显著相关。TSP中的∑16PAHs与降尘中的∑16PAHs具有显著的相关关系,成分谱一致。PAHs的沉降速率变化范围为0.004-5.46 cm/s,夏季高、冬季低。交通沿线∑16PAHs的沉降通量远远高于非交通线的沉降通量。     

Atmospheric Sulfur Deposition onto Different Ecosystems Over China

The regional acid deposition model system (RegADMS) was applied to simulate the air sulfur deposition onto different landuse types over China, in which the dry deposition velocities of SO₂ and sulfate aerosol (SO ₄ ^2– ) were estimated by use of a big leaf resistance analogy model and the wet scavenging coefficients were parameterized in terms of precipitation rate. Investigations show that the annual total sulfur deposition over mainland China is 7.24 mt (1 mt = 10⁶ ton) , in which dry deposition and wet deposition accounts for 56 and 44%, respectively. The sulfur deposition onto agriculture land, grass land, and forest land is 1.09, 3.6 and 1.41 mt, respectively, which sums 6.1 mt and accounts for 84% of the total sulfur deposition. The modeled sulfur deposition was in agreement with the measurement conducted at farmland in Yingtan, a typical read soil region in Jiangxi province of China, during the period of November 1998–October 1999. The total sulfur deposition at the Yingtan site is about 10.3 gm^–2 year^–1 of which 83% is dry deposition. The modeling sulfur deposition at the same site is 8.4 gm^–2 year^–1. Furthermore, the comparison between RegADMS and RAINS-ASIA on modeling regional sulfur deposition shows the consistence of the two models. The correlation coefficient between the simulated sulfur deposition at the medium-large cities reaches 0.72.     

汞矿区大气汞的流通量与汞干湿沉降研究

应用ＦｌｕｘＣｈａｍｂｅｒ技术评价汞矿,矿渣及附近土壤表面汞的流通量,表明,土壤表面汞的流通量平均为１７３．５ｎｇ．ｈ＾－１．ｍ＾－２,矿均为２３６．６ｎｇ．ｈ＾－１．ｍ＾－２,原矿平均为７０ｎｇ．ｈ＾－１．ｍ＾－２。     

大连旅顺口区农田大气活性氮的沉降

2011年对位于黄、渤海分界处的大连旅顺口区大气氮沉降进行为期1年的连续观测.利用露天式长期大气采样系统,按月采集干沉降样品,同时每次降雨后用雨量器收集雨水,用流动分析仪分别测定气态、颗粒态和雨水中活性铵态氮与硝态氮浓度.结果表明,2011年旅顺口区无机氮沉降总量为25.86 kg·hm-2,其中,干、湿沉降分别占总沉降量的31.90%、68.10%.干沉降氮量为8.25 kg·hm-2,铵态氮和硝态氮分别为4.53、3.72 kg·hm-2,分别占总无机活性氮的54.91%和45.09%;干沉降颗粒态活性氮和气态活性氮分别为4.88、3.37 kg·hm-2,占总量的59.15%和41.85%.干沉降的总无机氮量月分布不均,1月份干沉降总无机活性氮量较大为0.77 kg·hm-2,2月份为1.23 kg·hm-2达全年最大,3月份为0.21 kg·hm-2为全年最小,4-12月份波动不大介于0.52-0.78 kg·hm-2,但铵态氮所占比重明显较高.按季节分析,大气干沉降总无机活性氮呈现出秋、冬两季比春、夏两季略高的趋势.全年共降雨706.34 mm,氮素湿沉降年通量为17.61 kg·hm-2,月均氮浓度为10.97 mg·L-1,沉降通量大的月份主要集中在降雨量大的7、8月份,夏季湿沉降氮量占全年湿沉降的一半以上.受黄、渤海共同影响的大连旅顺口区的地理位置特殊,大气沉降活性氮量动态变化受周边地区工业氮排放量与当地农田施氮量的共同影响,研究该地活性氮沉降量可反映出黄渤海区域氮沉降较高的现状.     

广东韶关地区大气氮干湿沉降特征研究

2012 年4 月-2013 年9 月利用自动分离干湿沉降的采样器对广东省韶关市降雨和干沉降进行采集,分析样品降雨量、降尘量及氮营养盐干湿沉降浓度,计算各指标干湿沉降通量,利用沉降通量分析其影响因素及季节性变化趋势,为该地区大气氮沉降的通量预测及其环境管理提供支持,并为其生态环境中污染物的控制与减排提供科学依据.结果表明,观测期间总氮干沉降通量、湿沉降通量和总沉降通量平均值分别为47.73、295.7 和310.5 kg·km^-2·month^-1.氨态氮、硝酸盐氮与有机氮干沉降通量平均值分别为17.39、12.98 和17.37 kg·km^-2·month^-1,其湿沉降通量平均值分别为132.4、117.0 和46.23kg·km^-2·month^-1.总氮湿沉降通量占总氮总沉降通量平均比例为83.19%,说明总氮沉降通量以湿沉降为主.影响因素方面,总氮干沉降通量与降尘量无相关性;湿沉降受降雨量影响较大,所以受雨季影响,韶关地区4-6 月总氮湿沉降负荷较大.成分组成上,干沉降中氨态氮平均占总氮比例35.48%,硝酸盐氮平均占27.96%,有机氮平均占36.55%,因此该地区氮营养盐干沉降中以氨态氮和有机氮为主;氮营养盐湿沉降以氨态氮和硝酸盐氮为主,氨态氮平均占总氮比例46.87%,硝酸盐氮平均占40.64%,有机氮平均比例为12.49%,说明该地区湿沉降同时受到农业活动和工业活动的影响.季节变化上,氮营养盐干沉降通量由大到小依次为冬季、春季、秋季、夏季,湿沉降通量春季较高,夏秋两季较低.     

大气氮湿沉降对青山湖富营养化的影响

针对大气湿沉降氮的区域通量问题,通过2008年春、夏季对临安青山湖区湿沉降中氮素化学形态的分析,揭示了大气氮湿沉降的时间分布特征,通过估算大气氮湿沉降的输入通量,研究湿沉降对湖区水体富营养化的贡献.结果表明,春季青山湖降水总氮浓度范围为(1.30±0.02)—(9.80±0.85)mg·L-1,其中铵态氮占总氮比例最高,为40.7%,硝态氮和有机氮的比例分别为33.5%和25.8%;雨水氮浓度随着降雨强度的增大呈显著下降趋势,铵态氮和硝态氮所占的比例随着降雨的进行会逐渐升高,而有机氮的比例却有不断降低的趋势;青山湖春季大气氮沉降负荷为6.64 kg·hm-2,雨水中平均的氮浓度为(4.86±0.65)mg·L-1,严重超过了水体富营养化0.2 mg·L-1的阈值,对青山湖水生生态系统造成潜在的威胁.