城市复杂环境下涡度相关通量观测的适用性分析

利用涡度相关技术,于2008—2009年对北京325 m铁塔47 m、140 m和280 m高度处CO2和能量通量进行了观测.研究了涡度相关技术应用于城市环境通量长期观测中的理论问题和方法适用性.结果表明,平面拟合方法受地面建筑物的影响明显,不同的坐标旋转方法所计算CO2通量差异在15%以内,这种差异随着观测高度的增加而减小.稳态检验表明,城市环境下低质量的数据分布没有明显的日变化趋势.CO2通量在各自通量贡献区内明显受到平流输送的影响,47~140 m之间的平流约占140 m日累计CO2通量的33%.白天对流混合,污染物浓度梯度很小,垂直平流不大,水平平流占据了平流输送的绝大多数,夜间水平平流和垂直平流则具有相同量级.     

使用RCFP-IC对南京市不同污染状况下PM_(2.5)中水溶性离子的观测分析

本文使用大气细颗粒物快速捕集系统及化学成分在线分析系统(RCFP-IC)和美国热电污染气体分析系统(EMS系统)对2013年11月16日—12月10日南京地区PM2.5中主要水溶性离子和污染气体进行了观测分析,并结合气象要素数据分析了灰霾天PM2.5中主要水溶性离子的污染特征.结果表明:不同污染条件下PM2.5中水溶性离子分布差异较大,清洁天浓度最大的6种离子排序为SO2-4NO-3NH+4Cl-NO-2K+,霾天(11月20—24日)和雾-霾天(12月1—8日)前6种离子排序分别是SO2-4NH+4NO-3NO-2Cl-K+和NO-3SO2-4NH+4Cl-NO-2K+.受污染源和化学反应的日变化影响,不同离子的日变化特征不同.污染天NO-3、SO2-4和NH+4的浓度是干净天的2.8~5.0倍.不同水溶性离子对能见度的影响不同.     

北京大气颗粒物和重金属铅干沉降通量及季节变化

为了解大气颗粒物和重金属铅(Pb)干沉降通量的变化规律,采用聚氨酯泡沫膜片为代用面联合干湿沉降自动观测设备,于2013年12月~2014年11月在北京城区采集了颗粒物干沉降,利用微波消解和电感耦合等离子体质谱仪对样品中全量Pb和水溶性Pb进行了测试分析.结果表明,北京大气颗粒物和Pb干沉降通量分别为0.84 t·(hm~2·a)~(-1)和7.56mg·(m~2·a)~(-1),呈现出春季冬季秋季~夏季的特征.大气颗粒物中水溶性Pb干沉降通量为3.14 mg·(m~2·a)~(-1),占Pb干沉降总量的43%,这一比例呈现出冬春季高于夏秋季的特征.人为源排放不仅增加了大气颗粒物和Pb的干沉降通量,也改变了水溶性Pb干沉降通量的季节分布.研究结果对科学评估重金属沉降的生态影响和健康效应提供了科学基础,同时凸显了消减人为源重金属排放的重要性.     

天津冬季一次重污染过程颗粒物中水溶性离子粒径分布特征

为研究天津冬季重污染天气过程中颗粒物水溶性离子的粒径谱分布及二次离子生成机制,于2014年1月利用Anderson撞击式分级采样器在中国气象局天津大气边界层观测站内采集颗粒物样品,并使用离子色谱仪分析Na~+、NH_4~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)等8种水溶性无机离子(TWSII).结果表明,采样期间PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度均值分别为(138±100)μg·m~(-3)和(227±142)μg·m~(-3),粗、细粒子中TWSII的平均浓度分别为(34.07±6.16)μg·m~(-3)和(104.16±51.76)μg·m~(-3).细粒子中SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+这3种离子的浓度远高于其他离子,且相关性较好,粗粒子中NO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-浓度较高.随着污染程度加剧,细粒子中TWSII浓度增加明显,粗粒子中则变化不大.水溶性离子的粒径谱分布显示,SO_4~(2-)以单模态分布,优良天峰值出现在0.43~0.65μm,NO_3~-在优良日呈现三模态分布,峰值分别出现在0.43~0.65、2.1~3.3和5.8~9.0μm,NH_4~+呈双模态分布,优良日峰值出现在0.43~0.65μm和4.7~5.8μm,污染日3种二次离子峰值均以0.65~1.1μm的单模态分布为主,与三者之间的热动力平衡过程有关.细粒子中NH_4~+除与SO_4~(2-)和NO_3~-结合外,还与部分Cl~-结合,粗粒子中NH_4~+全部与NO_3~-和SO_4~(2-)结合后,剩余的NO_3~-和SO_4~(2-)与其他阳离子结合.     

临安本底站大气气溶胶水溶性离子浓度变化特征

为研究我国长江三角洲地区气溶胶污染的区域特征,2008年4月、7月、10月和2009年1月,在临安区域本底站利用安德森(Andersen)分级采样器进行了大气气溶胶采样,样品用离子色谱(IC)进行了分析.结果表明,临安区域本底站SO24-、NH4+、K+的浓度在粒径0.43—1.1μm出现峰值;Ca2+、Mg2+的浓度在粒径3.3—5.8μm出现峰值;NO3-、Cl-、Na+的浓度在粒径0.43—1.1μm和3.3—5.8μm出现峰值.气溶胶各个粒径段上的阳、阴离子电荷比均小于2.在降水过程个例分析中,降水之后临安区域本底站的总离子浓度增加了10.9μg·m-3;粒径分布除SO24-和K+有明显变化以外,其它离子没有明显变化.通过霾日和非霾日的浓度变化分析发现,细粒子中SO24-、NH4+的浓度的增加是造成霾天气的主要原因.     

北京大气颗粒物碳质组分粒径分布的季节变化特征

为了解有机碳(OC)和元素碳(EC)在北京大气颗粒物中的季节变化、粒径分布和来源,于2010年3月—2011年2月采用惯性撞击分级采样器采集大气颗粒物样品,热光碳分析仪测定其中有机碳和元素碳质量浓度.结果表明,OC在粗细粒子中含量相当,EC主要存在于细粒子中,在<2.1μm颗粒物中分别占(52±11)%和(70±22)%.OC存在明显的季节变化,冬、夏季高于春、秋季,而EC则表现为冬、秋季大于春、夏季.OC和EC粒径分布呈"双峰型",细粒子段峰值分别位于0.43—1.1μm和0.43—0.65μm,粗粒子段峰值均位于4.7—5.8μm.四季峰值对应的粒径段、峰宽和峰高存在差异.OC与EC粒径分布和相关性的季节变化表明,冬季OC与EC的主要来源为燃煤排放,夏季EC的主要来源为机动车尾气.     

北京温榆河流域耐药大肠杆菌的调查研究

采用滤膜法结合大肠杆菌显色培养基,调查了北京地区温榆河流域氨苄青霉素、四环素、磺胺(磺胺甲厄唑-甲氧苄啶联用)和左旋氧氟沙星4 类抗生素耐药大肠杆菌的发生情况.结果表明,温榆河流域总大肠杆菌数为10³~10⁷ 个/L,耐药大肠杆菌数为0~10⁶ 个/L;大肠杆菌对氨苄青霉素、四环素和磺胺耐药率分别为10%~35%、5%~25%、10%~35%,而使用时间最短的左氧氟沙星耐药率则低于15%;受渔场排放影响的采样点,四环素耐药大肠杆菌数量显著高于该点其他抗生素耐药大肠杆菌数量,而左氧氟沙星耐药大肠杆菌数量百分比相对较高的采样点推测可能源于人类排放.     

北京地区一次大气环境持续严重污染过程中SO2的垂直分布分析

在2004-09-27～2004-10-12期间,以325m气象与环境观测塔为平台,使用43CTL型高精度脉冲荧光SO₂分析仪,分别布置在观测塔8m、47m、120m和280m 4层观测平台,对大气中的SO₂气体浓度、PM₁₀和PM_2.5粒子质量浓度及同步气象因素进行了垂直梯度、连续观测.结合气象数据分析了观测期间大气中SO₂气体浓度的垂直梯度分布及变化形势,进行了SO₂浓度与混合层高度变化、海平面气压变化,风速、风向变化等要素的相关分析,观测到在实验期间大气边界层中SO₂浓度由上向下递减分布的现象.由于地形与污染源分布的影响,北风最有利于污染扩散等状况.观测期间捕捉到一次主要由气象因素造成的大气环境严重持续污染及污染清除的全过程.     

耕作制度对川中丘陵区冬灌田CH4和N2O排放的影响

采用静态暗箱/气相色谱法连续2 a田间原位测定,研究川中丘陵区冬灌田CH₄和N₂O的排放特征和不同耕作制度对冬灌田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明,1a只种1季中稻冬季灌水休闲的冬灌田(PF),在水稻生长期,CH₄平均排放通量为(21.44±1.77)mg·(m²·h)^-1,非水稻生长期为(3.77±0.99)mg·(m²·h)^-1,分别大大低于以前文献报道的在西南其它地方观测值;全年CH₄排放量以水稻生长期CH₄排放量为主,非水稻生长期CH₄排放量仅占全年总排放量的23.2%.冬灌田N₂O排放通量年均值为(0.051±0.008)mg·(m²·h)^-1,且主要集中在水稻生长季,非水稻生长期N₂O排放量仅占全年总排放量的8.1%.在采用水旱轮作制后,冬灌田CH₄排放量大大降低,稻-麦轮作(RW)和稻-油菜轮作(RR)全年CH₄排放量分别为PF的43.8%和40.6%.但冬灌田改为水旱轮作制后,N₂O排放量显著增大,RW和RR的N₂O年排放量分别是PF的3.7倍和4.5倍.综合考虑冬灌田在采用不同耕作制度后排放CH₄和N₂O的全球增温潜势(GWP),无论是短时间尺度还是长时间尺度,采用3种耕作制度全年所排放的CH₄和N₂O所产生的综合GWP都为:PF RW≈RR.在20a、100a和500a时间尺度上,PF分别约是RW和RR的2.6、2.1和1.7倍.冬灌田改为水旱轮作制度后能大大减少CH₄和N₂O所产生的综合GWP.     

北京大气PM10中水溶性氯盐的观测研究

氯盐是大气气溶胶中重要水溶性无机盐,对2004年全年北京大气可吸入颗粒中氯盐的变化进行了监测,结果表明北京大气中可溶性氯盐的年均值在(3.1±1.7)μg·m^-3,采暖期平均浓度为(4.6±2.1)μg·m^-3,非采暖期平均浓度为(2.6±1.6)μg·m^-3.最低值出现在5月,为(1.3±0.8)μg·m^-3;最高值出现在12月,为(5.8±5.3)μg·m^-3.日变化在秋冬季多为白天浓度低,晚上浓度高,夏春季多呈现上午高,下午低的特征;季节变化呈现秋冬季高,春夏季低的特点.