大气活性氮沉降临界负荷研究进展

氮沉降增加是全球变化最重要特征之一,它对全球尺度的粮食生产、碳氮循环及环境质量均具有重要影响,如何有效防控氮沉降增加已成为国内外关注的热点问题。氮沉降临界负荷作为描述生态系统不受氮沉降损害的特定数值,为氮沉降污染防治提供了有益参考。目前,国内外关于氮沉降临界负荷的研究已取得了较大进展,但尚缺乏对氮沉降临界负荷及其定量方法的系统总结。因此,本文总结了氮沉降临界负荷的研究方法以及这些方法在国内外典型生态系统的应用,探讨了该领域目前存在的问题及发展趋势,以期为今后开展相关研究工作提供参考和借鉴。     

闽南地区生态环境对酸沉降的临界负荷研究

报道了闽南生态环境对酸沉降临界负荷的研究结果。考虑到干、湿２种沉降形式,试用了１种新的酸沉降临界负荷计算方法:用树木和农作物的SO₂容量代表酸性干沉降的临界负荷,用土壤酸缓冲容量计算酸性湿沉降的临界负荷。结果表明:闽南的干、湿酸沉降临界负荷均大大高于现实酸沉降负荷      

中国南方生态系统的酸沉降临界负荷

将中国南方生态系统的酸沉降敏感性等级与用MAGIC模型在对应样点计算的临界负荷值相结合,对中国南方生态系统的酸沉降临界负荷进行了研究,并编制了1°×1°经纬度网格的临界负荷图．研究结果表明,中国南方生态系统硫沉降临界负荷大多在2.3～5.2gm²a之间,在地域分布上由东南向西北逐渐增大,其中临界负荷小于3.0g/m₂a的极敏感地区为浙江南部、广东与福建交界地区、贵州西南部和广西中部．     

基于环境效应的土壤重金属临界负荷制图

我国高速发展的工业化和城市化造成土壤重金属污染问题日益严重,威胁到生态环境和人体健康,因此重金属污染的防控与管理变得尤其重要.临界负荷是重金属风险管理的重要工具,可以用来防范重金属污染危害的发生.本文基于现状平衡、水环境效应以及健康风险这3种情形,采用稳态质量平衡模型,分别计算Cd、Cu、Pb和Zn元素在不同效应水平下的临界负荷值并进行制图,分析重金属临界负荷及其空间分布特征,利用长三角地区和中国的农田重金属输入通量,估算出超临界负荷的面积比例.结果表明,Cd的临界负荷值最小,Pb次之,Cu和Zn较大.研究区内各元素的临界负荷在空间上存在差异,低值区主要分布在林地,高值区零散地分布于城市东部与西南部,农田以中值区和中高值区为主.与通量监测数据比较发现,各重金属元素均出现超临界负荷现象,其中研究区90%以上面积的Pb、Zn元素均超出不同效应下的临界负荷,Cd元素主要在现状平衡与健康风险下出现超临界负荷,Cu元素在现状平衡与水环境效应下出现大面积超临界负荷.本文研究的不同效应水平下的重金属临界负荷可以作为重金属排放控制的参考,从而有效地控制重金属的排放来防止重金属污染风险的发生.     

瑞典环境管理向效应定量化迈进

测定生态承载量以作为环境效应的基础,一直是环境研究和环境管理的一种设想。由北欧部长会议(NCM)发起的氮和硫的临界负荷研究,已由北欧的一个专家组完成,并邀请国际专家进行了评审。该研究对临界负荷的定义是:对最敏感的生态系统不造成长期有害作用的化学变化的最高负荷。为导出临界负荷的值,引入了质子预算概念。这种方法是假设土壤的全部氢离子输入(全部酸沉降和内部的酸化作用)必须不超过土壤风化作用产生的碱性。     

确定不同保证率下的中国酸沉降临界负荷

在进行中国酸沉降临界负荷区划时 ,通常以 1°× 1°(经纬度 )的网格为单位进行计算 ,难以反映网格内不同生态系统对酸沉降敏感性的差异 .为了便于决策者根据临界负荷确定酸沉降控制对策 ,也为了使 1°× 1°的结果更具代表性和实用性 ,本研究确定了 0 1°× 0 1°网格为单位计算的中国酸沉降临界负荷 ,并在此基础上通过引入保证率的概念 ,得到了一系列与一定的经济技术水平相适应的、允许有一定损失的 1°× 1°的中国酸沉降临界负荷图 .利用累积分布函数 ,本研究还确定了不同保证率下的中国酸沉降超临界负荷分布和各省、市、自治区的酸沉降临界负荷 .     

生态系统的酸沉降临界负荷及其研究进展

生态系统的酸沉降临界负荷是制订合理高效氮、硫排放削减方案的关键,因此受到了科学家和政治家的广泛关注．本文综述了当前国内外有关生态系统酸沉降临界负荷的研究进展及研究中的一些关键问题,最后提出当前研究中存在的问题及对未来研究的展望。     

中国地表水酸沉降临界负荷的区划

为了解中国地表水体对酸沉降的响应情况,应用基于酸度平衡的稳态法研究中国地表水酸沉降临界负荷区划.结果表明,中国地表水硫沉降临界负荷呈较明显的地带分布.其中,大兴安岭北端水体的硫沉降临界负荷最低,大部分小于2 keq·(hm²·a)^-1,东北北部部分水体和秦岭-淮河以南大部分地区水体的硫沉降临界负荷介于2～10 keq·(hm²·a)^-1之间,其余地区水体硫沉降临界负荷普遍大于10 keq·(hm²·a)^-1.地表水酸度临界负荷的地区分布和数值大小类似于硫沉降临界负荷由于中国地表水酸度临界负荷普遍大于2 keq·(hm²·a)^-1,因此大部分地表水对酸化并不敏感,近期内不易酸化.     

我国自然生态系统氮沉降临界负荷评估

过量的氮沉降引起了一系列环境问题并导致生物多样性损失,因此评估当前生态系统氮沉降临界负荷对区域氮管理及其污染控制至关重要.利用稳态质量平衡法估算了当前我国自然生态系统的氮沉降临界负荷,并与氮沉降数据对比,获取了我国超过氮沉降临界负荷的生态系统空间分布情况.结果表明,6%的地区氮沉降临界负荷大于56 kg·(hm²·a)^-1,67%的地区氮沉降临界负荷在14～56 kg·(hm²·a)^-1之间,27%的地区氮沉降临界负荷小于14 kg·(hm²·a)^-1.氮沉降临界负荷较高的区域主要分布在青藏高原东部、内蒙古东北部和南部部分地区.氮沉降临界负荷较低的区域主要分布在青藏高原西部、西北地区和东南部分地区.氮沉降超过临界负荷的区域约占我国的21%,主要分布在东南和东北部分地区.东北、西北和青藏高原地区超临界负荷值普遍低于14 kg·(hm²·a)^-1.因此,未来这些超过氮沉降临界负荷地区的氮素管理和控制更为值得关注.     

珠江三角洲地区硫和氮沉降临界负荷研究

通过实地采集土壤样品和测量其矿物组成,收集植被和大气沉降等数据,应用稳态质量平衡(SMB)法和ArcGIS,计算得到了珠江三角洲地区硫沉降和氮沉降临界负荷及其超临界负荷.结果表明,珠江三角洲地区当前硫沉降临界负荷呈现东高西低的态势,高值区分布于惠州大部、广州中北部、东莞和中山南部地区,其临界负荷值大于15.0 keq·(hm2·a)-1;低值区包括江门大部、肇庆大部和深圳部分地区,其临界负荷值小于2.0 keq·(hm2·a)-1.氮沉降临界负荷在1.0~2.5 keq·(hm2·a)-1范围,小于1.0 keq·(hm2·a)-1出现在肇庆等地区.当前硫沉降超过临界负荷的区域较少,但大部分区域氮沉降超过了其临界负荷;未来随着大气颗粒物浓度的降低硫沉降临界负荷将下降,将出现大片硫超临界负荷区.因此,当前珠江三角洲地区应加大氮沉降控制的力度,未来在控制大气颗粒物的同时应特别注重硫沉降的协调控制.     

稳态法确定酸沉降临界负荷的基本理论探讨

明确了确定酸沉降界负荷理论的基本概念,通过建立生态系统在临界状态时淋溶液中碱度产生的静态质量平衡得到计算到沉降临界负荷的基本方程,由此方程又导出计算酸度,潜在酸度,硫和氮等临界负荷的数学表达式,并讨论了根据对选择对指示生物有机体不发生危害的临界化学值计算了淋溶临界碱度的方法,由此给稳态法建立了完整系统的理论体系。     

应用稳态模型计算中国南方地表水的硫沉降临界负荷

为了解我国地表水体对酸沉降的响应情况,应用基于酸度平衡的稳态模型计算我国南方地表水的硫沉降临界负荷.文中根据我国实际情况获得了计算地表水背景硫酸盐浓度的经验公式.结果表明,我国南方绝大部分地表水的硫沉降临界负荷大于2.0 keq·(hm²·a)^-1,对酸沉降不敏感.临界负荷小于2.0 keq·(hm²·a)^-1的水体主要为部分山地水体.除了这部分山地水体外,其余水体的现状S沉降都没有超过临界负荷,表明它们在短期内不会发生酸化.超临界负荷的地区分布和临界负荷类似,均表现为东南沿海的福建、广东和江西3省低于西南和华中地区.对模型结果的不确定性分析表明,只要模型参数的取值在合适的范围内,参数的不确定性对结果造成的误差较小,可以接受.     

应用动态模型确定酸沉降临界负荷的探讨

任何一个天然生态系统都是一个稳定系统.在一定酸沉降量的作用下,生态系统最终会平衡在一个新的稳定状态.动态模型可以模拟不同酸沉降量下生态系统化学状态的变化趋势.根据信号与系统理论,这种趋势可以用一阶指数衰减函数进行模拟,以得到系统达到稳定状态时的化学指标值.根据不同酸沉降量和所对应的稳态化学指标值之间的剂量-响应曲线,可以求出当系统稳态化学指标值达到临界化学值时的酸沉降量,即为系统的酸沉降临界负荷.应用这种方法,以MAGIC模型为例,计算了四川峨眉山顶水和重庆南山湖泊的硫沉降临界负荷,分别为1.54和6.5     

Critical load of sulfur deposition for ecosystemand its application in China

ＣｒｉｔｉｃａｌｌｏａｄｏｆｓｕｌｆｕｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｏｒｅｃｏｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａＺｈａｏＤｉａｎｗｕ；ＺｈａｎｇＸｉａｏｓｈａｎ；ＹａｎｇＪｉａｎｘｉｎ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－Ｅ...     

Acid deposition critical loads modeling for the simulation of sulfur exceedance and reduction in Guangdong, China

The current acid deposition critical loads in Guangdong, China were calculated using the PROFILE model with a 3 km × 3 km resolution. Calculations were carried out for critical loads of potential acidity, actual acidity, sulfur and nitrogen, with values in extents of 0–3.5, 0–14.0, 0–26.0 and 0–3.5 kmol/(hm2·year), respectively. These values were comparable to previously reported results and reflected the influences of vegetation and soil characteristics on the soil acid buffering capacity. Simulations of S...     

用稳态法确定中国土壤的硫沉降和氮沉降临界负荷

'在地理信息系统支持下,用稳态法确定了中国土壤的硫沉降临界负荷和氮沉降临界负荷.中国硫沉降临界负荷最小[<0.3 g·(m²·a)^-1]的地区主要分布在东北的大兴安岭、小兴安岭和长白山,青藏高原南部雅鲁藏布江河谷以及云南西南部怒江和澜沧江流域,而酸沉降污染较为严重的富铝土区域,总体上都能够承受0.8～3.2 g·(m²·a)^-1的酸沉降.根据硫沉降临界负荷可以将中国大致划分为东南和西北2部分,东南部大部分地区只能接受小于3.2 g·(m²·a)^-1的硫沉降,而西北部普遍可以接受大于3.2 g·(m²·a)^-1的硫沉降,其分界线基本上与400mm等降水量线重合.与硫沉降临界负荷的分布不同,中国氮沉降临界负荷在总体上呈现自西向东逐渐增加的格局.中国氮沉降临界负荷最低[<1.0 g·(m²·a)^-1]的地区分布青藏高原西部和阿拉善高原,而氮沉降临界负荷最高[>4.0 g·(m²·a)^-1]的地区则包括东北平原、华北平原、长江中下游平原以及四川盆地等.