广州大气中异戊二烯浓度变化特征、化学活性和来源分析

在广州番禺大气成分站(GPACS)应用在线监测仪器对异戊二烯进行长达1年的观测,获得异戊二烯浓度变化特征、大气化学活性和来源规律.结果表明:广州地区异戊二烯日均浓度为1.12 ppbv,由于受光照和温度影响较大,各月日均浓度在0.07~2.72 ppbv范围内波动.异戊二烯在冬季的日变化规律与其他季节不同,呈现双峰值变化,较大峰值出现在下午14:00,主要受光照和温度影响;较小峰值出现在晚上22:00左右,主要受机动车排放影响.采用最大增量活性(Maximum Incremental Reactivity,MIR)因子加权法和等效丙烯浓度法均发现异戊二烯的大气化学活性在监测的VOCs物种中最强,分别占总活性的15.45%和36.74%.通过异戊二烯与机动车标志性物质3-甲基戊烷、顺-2-丁烯的比值发现,广州地区异戊二烯在冬季夜晚主要来源于机动车排放,在秋季和春季夜晚也受到机动车排放影响,而夏季夜晚受机动车排放最不明显.这主要是由于在冬季、秋季和春季,监测点主要受到来自广州城区污染物输送的影响,而在夏季污染物从广州郊区输送使监测点受机动车排放的影响很小.异戊二烯与3-甲基戊烷、顺-2-丁烯在各季节的白天都没有线性关系,表明白天异戊二烯的排放受机动车的影响不大.     

珠三角地区利用PM2.5反演气溶胶数浓度谱方法

大气气溶胶数浓度谱分布(PNSD)对于大气辐射和光学计算至关重要,利用目前普遍观测的气溶胶质量浓度(PM_(2.5))来反演计算PNSD,能有效补充PNSD观测的不足,对于需要PNSD信息的研究工作如大气能见度计算等有重要的实用价值.本文利用2014年11月～2015年1月在广州城市站进行同期连续观测的干气溶胶粒子的PM_(2.5)、PNSD数据进行客观分析,建立了一种使用PM_(2.5)反演PNSD的方法,并评估了该方法的适用性.结果表明该反演算法具有较好地适用性和稳定性,对于积聚模态的PNSD反演效果较好,但对于PM_(2.5)高浓度的反演结果差异较大.该反演方法将为珠三角地区的大气能见度计算和应用提供有利的依据和支撑.     

广州番禺大气成分站一次典型光化学污染过程PAN和O3分析

通过对广州番禺大气成分站（GPACS）的光化学相关污染物（O₃、PAN、VOCs、NO₂、NO）以及气象要素进行观测,分析2010~2016年期间发生在广州地区一次典型光化学污染过程.结果表明,该光化学污染过程期间,O₃和PAN总体体积分数比较高,最大O₃小时体积分数为140.6×10^-9,而最大PAN小时体积分数为4.7×10^-9.NO整体体积分数较低,对O₃的化学滴定和PAN的去除影响较小.NO₂整体体积分数较高、辐射较强和风速较低则有利于O₃和PAN的形成和积累.PAN和O₃具有一定的线性关系（R²=0.55）,而形成PAN和O₃前体物VOCs物种不完全相同影响着它们的线性关系,在生成PAN的VOCs物种中,乙烯、丙烷、异戊二烯和甲苯所占的比例较大,而对臭氧生成潜势较大的物种有异戊二烯、1,3,5-三甲苯、丙烯、间,对-二甲苯以及甲苯.对PA自由基体积分数进行估算,发现它的日均值体积分数在0.11×10^-12~0.16×10^-12范围变化,远高于其它地区,表明此次发生的光化学反应较为强烈.     

深圳地区典型大气污染过程分析

分析了深圳地区2003～2004年发生的6个典型污染过程.基于WRF中尺度气象模式的分析表明深圳地区的空气污染过程主要受副热带高压、热带气旋及变性冷高压脊的影响.HYSPLIT气流轨迹分析说明珠江三角洲上游地区的污染对深圳地区存在影响,当深圳处于海上气团控制时,空气质量较好.     

三种激光雷达监测污染物分布和输送对比

利用3种不同型号激光雷达在广州番禺大气成分观测站开展外场同步对比观测实验.通过全球地基气溶胶监测网（AERONET）气溶胶光学厚度（AOD）产品验证了3种激光雷达原始信号反演消光系数的可靠性.同时对比探讨了激光雷达低层反演能见度产品与能见度仪的相关性;对比美国国家环境预报中心全球同化系统模式（NCEP-GDAS）模拟结果讨论了激光雷达对混合层高度反演的有效性.最后利用个例分析揭示不同天气型下污染物可能的外源输送和本地积累.量化分析结果表明：3部激光雷达反演的能见度与能见度仪的相关系数均达到0.7以上,混合层高度均与NCEP-GDAS模式计算的混合层高度具有一定的可比性.与模拟结果相比,白天混合层高度在霾天气时相对较低,更能有效的揭示霾天气,亦可反映夜间间歇性湍流特性.应用分析表明：3部激光雷达均能较为一致的监测污染物的输送和本地的累积.外来输送主要以弱冷空气输送型为例,分析个例（2014年11月21~22日、24~25日）表明：后一过程（24~25日）由于夜间混合层高度（MLH）低,导致上层的粒子无法下传,污染物聚集在0.8km,且快速过境了,而前一过程（21~22日）整层输送,导致了近地层相对高的PM_2.5浓度;本地累积主要以冷高出海型为例（2014年11月25日20：00~27日20：00）,逆温与低的地表通风系数共同造成了前一时段（25日20：00~26日20：00）的消光明显高于后一时段（26日20：00~27日20：00）.     

基于微波辐射计分析低能见度的液态含水量特征

利用广州国家基本气象站2013年11月~2014年4月的能见度（Vis）、相对湿度（RH）、微波辐射计液态含水量（LPR）小时资料和云资料,分析了广州地区能见度的时间变化,以及低能见度时液态含水量变化特征.结果表明广州地区Vis<10km的出现频率为66.37%;Vis ≤ 1km只在RH ≥ 95%情况下出现,1km < Vis ≤ 2km只在RH>90%出现,Vis>5km在RH>95%区间出现频率为0,Vis>15km在RH>90%的出现频率为0;低能见度事件出现的频率高低顺序依次为早 > 晚 > 中,与相应时段低空LPR的平均值高低一致,说明低能见度事件与低空大气中高液态含水量存在一定的正相关;当Vis<10km时,大气液态水含量都处于较高的水平,在3000m以下存在一个大于0.02g/m³的高含水量层,液态含水量出现最大值的高度在1550m左右;当Vis ≥ 10km时,大气液态含水量都处于较低的水平,液态含水量出现最大值的高度大约在2000m,未出现有大于0.02g/m³的情况;广州地面低能见度过程不是低云（或低云接地为雾）过程导致的概率基本在50%以上,Vis ≤ 1km情况下LPR值基本为0（微波辐射计没有监测到液态水）,但由于RH>95%接近饱和且出现高浓度的颗粒物,说明广州地区低能见度（Vis ≤ 1km）应为雾霾混合情景.表明只有联合利用微波辐射计的液态含水量、相对湿度与颗粒物浓度等要素变化特征的综合分析才能为雾、雾霾混合与霾现象分辨提供一定的参考.     

珠江三角洲气溶胶光学厚度的观测研究

利用2004年1月至2007年6月的多波段太阳光度计数据反演珠江三角洲地区的气溶胶光学厚度(AOD),对仪器定标方法和反演结果进行了分析,并以反演结果为基准,比对检验MODIS的AOD产品.分析表明:在使用Langley法进行仪器定标时,用迭代方法进行数据筛选处理,定标结果更为合理.统计结果显示:珠三角区域春季AOD值较大,秋夏季次之,冬季较小;4个站点AOD的季节变化特征具有一致性;珠三角区域AOD的年平均值大于0.7,气溶胶造成的到达地表的直接可见光辐射透过率衰减至少有50%一60%,造成严重的霾天气;从频率分布看,AOD值主要集中在0.4～0.6区间.4个站点的α值在1.2～I.6区间内所占的比例很高.频率分布类似,表明此区域内气溶胶粒子平均有效半径较小且较一致,同属于城市-工业型气溶胶类型;α与AOD没有明显的可辨析关系,通过样本统计和典型个例分析,表明区域内清洁与污染过程气溶胶粒子模态稳定,平均半径变化不大,粒子数浓度上的差别是产生消光效果不同的主要原因.以地面太阳光度计反演的AOD为基准,验证MODIS卫星遥感的AOD,结果表明,MODIS卫星遥感AOD在珠三角区域具有较好的量化精度,并初步建立珠三角区域卫星遥感AOD的订正公式.     

太阳辐射减弱对灌浆期冬小麦光合特性及膜脂过氧化水平的影响

以扬麦13为供试材料,通过大田试验方法研究了太阳辐射减弱对冬小麦灌浆期光合生理特性、保护酶系统及膜脂过氧化水平的影响. 设置了5个太阳辐射减弱处理,各处理的太阳辐射强度分别为自然光照的100%(CK),60%,40%,20%和15%. 结果表明:太阳辐射减弱导致冬小麦叶片的光合生理特性发生明显变化,表现为净光合速率(P_n)减少,气孔限制值(L_s)和蒸腾速率(T_r)显著降低,但胞间CO₂浓度(C_i)却逐渐上升;随着太阳辐射减弱程度的增加,冬小麦叶片的CAT(过氧化氢酶),SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活性均显著增加,表现出较高的抗性,但MDA(丙二醛)含量及EC(电导率)降低,说明太阳辐射减弱未使作物膜系统受到明显伤害;在太阳辐射减弱条件下,冬小麦光合色素的含量增加较明显,但w(Chla)/w(Chlb)下降,对太阳辐射中偏向短波部分波段的吸收能力增强. 综上所述,在太阳辐射减弱条件下,冬小麦灌浆期通过提高保护酶系统的活性避免细胞膜系统的膜脂过氧化伤害,同时提高w(Chlb)以增强光能的利用能力. 尽管如此,由于太阳辐射能量的不足,作物的P_n仍持续下降,且主要是由非气孔因素引起.      

黄河小浪底水库地表水中重金属的时空变化与概率健康风险

小浪底水库地表水重金属污染是我国黄河流域水安全的一个重要问题. 2014～2022年期间,调查了6种重金属（Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd）的时空分布并采用重金属污染指数、内梅罗指数和污染程度对其污染水平进行评价.结果表明,重金属污染水平较低（HPI平均值为18.15）,符合地表水Ⅲ类水质阈值. 6种重金属检出率为91.6%～92.9%,浓度中值范围为0.020(Hg)～1.850(As)μg·L-1.呈现出丰水期浓度低于平枯水期,下游断面浓度较高,且在过去的9 a呈现下降趋势的时空特征.重金属污染主要来源于工农业生产和人为排放.此外,结果发现TN、高锰酸盐指数和NH+4-N与重金属浓度有很强的相关性（P <0.05）,这表明水中重金属的迁移、转化和吸附沉降可能受到相关因素的影响.敏感性分析表明,金属浓度（贡献率为56.56%～92.27%）是重金属健康风险评估的主要影响因素.此外,虽然重金属暴露不会对人体造成不良影响,但在极端条件下实际风险可能较高.总之,研究对公共健康和环境管理都有潜在的应用价值.     

用紫外辐射反演气溶胶单次散射反照率的方法研究

利用紫外辐射监测资料,结合对流层紫外与可见光辐射传输模式,反演气溶胶单次散射反照率(SSA).敏感性试验和误差分析表明:紫外辐照度对SSA敏感;气溶胶光学厚度(AOD)对反演SSA的误差影响最大,波长指数次之,地表反照率和其他因素的影响较小.使用该方法计算的珠三角地区的气溶胶单次散射反照率为0.84~0.99,平均值为0.92,与以往研究相比具有较好的一致性.