北京夏季典型PM2.5与O3相继重污染事件分析

根据北京市环境保护监测中心发布的PM2.5和O3小时质量浓度及气象、卫星遥感数据,分析了2013年7月2日至10日北京典型PM2.5及O3重污染过程的质量浓度特征及在大气边界层过程各个阶段的质量浓度演变.结果表明,北京夏季O3质量浓度先于PM2.5达到峰值,而天气型演变是导致这一现象的主要原因.具体过程为:1)重污染初始阶段,高压天气型利于前体物积累,PM2.5及O3质量浓度升高;2)在反气旋中部,由于各种污染物质量浓度较低,对大气紫外波段辐射的吸收较弱,导致该阶段紫外辐射强,因而加快了O3生成的光化学反应,O3质量浓度最先达到峰值;3)在反气旋后部,随PM2.5质量浓度增加,辐射变弱,因此O3质量浓度增加速度下降,而受高压后部影响,区域内PM2.5经东南风输送通道进入北京,导致北京PM2.5质量浓度相继达到峰值;4)在重污染清除阶段,在北方反气旋前部的冷锋清除作用下,PM2.5及O3质量浓度同时降低至谷值.     

内蒙古草原挥发性有机物排放通量的研究

2002年夏季,利用静态箱方法,对我国内蒙古草原生态系统挥发性有机物的排放进行了首次测量,同时观测了太阳辐射、温湿度等参数.结果表明,异戊二烯是草地挥发性有机物排放中的主要成分.异戊二烯的排放有明显的日变化、逐日变化和季节变化规律.因子分析表明,可见光辐射、温度、水汽含量是影响异戊二烯排放的主要因子,而且可见光辐射是控制其排放过程的最主要因子.根据相关分析,在考虑影响异戊二烯的排放因子时,不仅要考虑通常的影响因子--可见光辐射、温度,还要考虑水汽的作用.箱方法的使用不可避免地造成箱内外太阳辐射、温湿度等的差别,因此,必须考虑修正采样箱对挥发性有机物排放通量带来的影响.2002年夏季,异戊二烯排放通量(C)的最大值为1649.3μg/(m²·h).6、8、9月采样期间异戊二烯排放通量的日平均值分别为886.6、707.0、427.2μg/(m²·h).     

长白山温带森林挥发性有机物的排放通量

2010年夏季,在长白山温带森林开展了挥发性有机物(VOC)排放通量以及气象参数、PAR的综合测量.VOC排放通量采用松弛涡度积累(RelaxedEddyAccumulation)技术在森林冠层上进行测量.初步发现长白山阔叶林主要排放α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、香桧烯、月桂烯、蒈烯、柠檬烯、罗勒烯、松油烯、繖花烃、萜品油烯、三环烯等.研究表明,长白山阔叶混交林VOC排放有明显的日变化——早晚较低和中午前后较高.2010年夏季,单萜烯总排放通量的平均值为0.242mg·m·h-2-1,其变化范围为0.005～1.668mg·m·h-2-1;各成分排放通量的平均值(和最大值)分别为α-蒎烯0.072(0.234)、莰烯0.028(0.356)、月桂烯0.027(0.433)、蒈烯0.023(0.173)、柠檬烯0.037(0.197)、罗勒烯0.016(0.168)、萜品油烯0.053(0.320)、繖花烃0.067(0.755)mg·m·h-2-1.研究还发现VOC排放通量与气温之间存在一定的联系.     

云对太阳紫外辐射的影响

云对到达地面的太阳紫外辐射有着重要的影响,根据在香河综合观测站１年的观测资料,利用相关分析,得到了计算云天条件下太阳紫外总辐射的一种经验公式,计算结果比较令人满意。对阴天太阳紫外总辐射的减弱作了简单的分析。     

关于异常降水预报的思考

洪水灾害是我国的一种主要自然灾害,其产生的原因是异常降水。因此,研究并准确确定异常降水无疑具有重要的意义。基于对洪水发生原因以及太阳黑子变化率与降水量关系的分析结果,初步提出了从某一地区能量以及能量连续变化的观点,来分析与降水有关的能量过程。从宏观一能量的角度,来考虑与降水有关的主要过程以及这些过程之间的定量关系,是一种值得探讨的方法。     

多云天气异戊二烯排放通量的计算

根据2002和2003年夏季内蒙古草原的实测资料,发现多云天气下,云通过可见光辐射对异戊二烯排放带来明显影响.研究和提高云量较大条件下异戊二烯排放通量计算的准确性是非常必要和重要的,它将有助于全面了解和准确估算不同天气、所有时段异戊二烯的排放通量.研究表明,对于云量≥6的时段,可以将经验公式中的大气质量(m)取为1,并使用原计算系数来计算异戊二烯的排放通量,其计算值与观测值相对偏差的平均值可降为72%,该方法可以明显降低多云天气下排放通量计算值的不确定性.      

植物源挥发性有机物采样和分析方法研究进展

植物源挥发性有机物(BVOCs)排放量约占全球总VOCs排放的90%，其排放易受环境因子(温度、光照、土壤水分、饱和水汽压差、风速、风向、O₃和CO₂浓度等)的影响，对采样和分析要求极高，而BVOCs样品的精准采集与分析是获取BVOCs排放因子的基础。该文综述了国内外BVOCs采样和分析方法，根据采样系统是否能控制或模拟环境因子(温度、湿度、光照强度、空气湍流、二氧化碳浓度等)，对采样叶室的适用性进行了分析。其中光合仪-动态封闭系统可精准控制温度、光照强度、二氧化碳浓度，易使空气形成自然交换且便于外场测量，适用于大多数植物BVOCs排放测量。依托高塔、系留球、飞机等开展测量的开放式采样系统适用于外场的长期观测。PTR-MS、PTR-TOF-MS、Vocus-PTR-TOF等在线分析系统逐步得到应用。微型传感器已应用于BVOCs的快速检测，碳同位素分析法已应用于BVOCs合成转化过程中组分的探究。对采样和分析系统发展的研究，将为精准获取BVOCs排放因子并评估其环境效应提供依据。     

光合有效辐射在大气中的衰减

2004年9月～2006年10月,在华北地区的4个站点开展了太阳辐射、气象参数等的综合观测,得到了光合有效辐射PAR、总辐射Q等的变化特征.水汽和散射因子对于PAR/Q和PAR有明显的影响.基于能量观点,建立了实际天气PAR小时累计值(时累)的经验模式,获得了较好的计算结果.水汽因子对于PAR在大气中的传输有一定的作用,应给予重视.计算表明,华北地区受水汽因子衰减到达地面的PAR以及占地面PAR的比例分别为7.99W.m-2和4.24%,受散射因子衰减到达地面的PAR以及占地面PAR的比例分别为172.36W.m-2和95.76%.华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中PAR分别为15.33、309.30W.m-2,这一能量损失表现出明显的季节变化和区域差别.敏感性实验表明,地表PAR对于水汽因子、散射因子的变化有不同的响应,PAR对散射因子的变化比对水汽因子的变化更敏感.水汽因子与PAR之间的关系与水密切相关,水汽因子项的真正含义应该是大气中的各种物质成分(气、液、固态)对于PAR的直接吸收和间接利用(通过化学和光化学反应,包括均相和非均相过程)的总和.利用PAR经验模式计算了大气顶的PAR,计算误差为-3.5%.在目前及未来研究中,应该重视和考虑消耗于大气中的且与水汽有关的这部分能量.基于能量观点分析实测资料并研究大气中的物理化学过程及其规律是一种行之有效的方法.     

鼎湖山臭氧、氮氧化物和太阳可见光辐射相互关系的研究

给出了１９９６年了在广东肇庆鼎湖山自然保护区对太阳可见光 段辐射，地面臭氧、ＮＯ、ＮＯ２浓度的观测结果，对影响地面臭氧、ＮＯ、ＮＯ２的主要因子进行了分析，并得到了较好的结果，晴天条件下，地面臭氧浓度、ＮＯ、ＮＯ２浓度有明显的日变化；阴天条件下，地面臭氧浓度、ＮＯ、ＮＯ２浓度的日变化要复杂一些。     

亚热带森林植物挥发性有机物(BVOCs)排放通量与大气甲醛之间的关系

陆地植物是大气中挥发性有机物的主要来源,准确获得中国典型生态系统,特别是亚热带森林植物挥发性有机物的排放通量,对碳循环、空气质量、大气化学和光化学等方面的研究都是一项具有重要意义的工作。2013年5月—2016年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)和梯度技术在江西省亚热带人工林冠层上测量了植物挥发性有机物(BVOCs,包括异戊二烯和单萜烯)的排放通量,同步测量了气象参数、太阳辐射(总辐射、直接辐射、光合有效辐射PAR)等。基于冠层尺度BVOCs排放经验模式和测量数据,计算了2013年1月—2016年12月亚热带人工林BVOCs的排放通量。2013—2016年,通量塔100 km内异戊二烯的年排放量分别为1.2×10~5、2.4×10~5、2.1×10~5、1.6×10~5 kg,单萜烯的年排放量分别为2.1×10~5、2.1×10~5、1.9×10~5、2.0×10~5 kg。4年间,亚热带森林甲醛柱浓度表现出显著的季节变化,夏季高、冬季低,与BVOCs的排放特征基本一致。结合分析卫星测量的甲醛HCHO(molec·cm-2)柱浓度月平均数据,发现亚热带人工林BVOCs排放通量(mg·m~(-2)·h~(-1))与HCHO柱浓度(c_(HCHO))月均值之间存在良好的线性关系:异戊二烯排放通量F_1=1.29×10~(-16)c_(HCHO)-0.77、单萜烯排放通量F_2=1.02×10~(-16)c_(HCHO)-0.21、BVOCs排放通量F=2.31×10~(-16)c_(HCHO)-0.98。因此,基于卫星测量的HCHO数据,可以估算BVOCs排放通量,异戊二烯、单萜烯和BVOCs的计算偏差低于30%。该研究可为获取大范围BVOCs排放通量提供一种新方法,也为卫星数据的广泛应用提供了借鉴。