春季和秋季东海挥发性卤代烃的时空分布与海-气通量研究

海洋中挥发性卤代烃(VHCs)的产生和释放在调节全球气候方面发挥着至关重要的作用。本研究分别于2021年4月1日至19日搭乘“向阳红18号”科考船和2021年10月9日至30日搭乘“东方红3号”科考船对东海海域进行了大面积调查,探讨了春季和秋季东海海水和大气中CFC-11(一氟三氯甲烷)、CH₃Br(溴甲烷)、CH₃I(碘甲烷)和CH₂Br₂ (二溴甲烷)4种VHCs的时空分布及其影响因素,并对海水和大气中VHCs的分布和海-气通量进行了季节对比。结果表明,受气团来源、海表温度、水团、生物释放和河流输入的影响,VHCs在大气和海水中的分布呈现显著的季节变化。表层海水中VHCs的浓度高值主要出现在闽浙沿岸和东部外海某些站位。CFC-11的分布主要受油气开采平台和陆源气团输送的影响。浮游植物释放是秋季表层海水CH₂Br₂的主要来源,而CH₃I主要受到河流输入和海表温度的影响。大气中CH3Br和CH3I在两个季节均呈现显著正相关性。春季CF...     

东海海水和大气中挥发性卤代烃的分布

运用吹扫-捕集气相色谱法于2016年6月对东海海水和大气中5种短寿命挥发性卤代烃的浓度含量、分布来源特征及海-气通量进行了研究.结果表明,表层海水中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃浓度平均值及范围分别为8.93（0.39~23.49） pmol/L、15.02（4.77~32.75） pmol/L、0.97（0.30~2.16） pmol/L、9.35（6.8~18.46） pmol/L和12.24（2.60~50.04） pmol/L.受陆源输入、水团和生物活动释放的影响,表层海水中CH₃I、CH₂Br₂和CHBrCl₂的浓度分布呈现近岸高远海低的趋势,CHBr₂Cl和CHBr₃浓度呈现点状分布.相关性分析发现CHBr₃和Chl-a存在显著相关性,推断浮游植物生物量可能影响CHBr₃的浓度分布.大气中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃浓度平均值及范围分别为3.52×10^-12（1.72×10^-12~10.00×10^-12）、3.82×10^-12（0.20×10^-12~34.95×10^-12）、1.40×10^-12（0.46×10^-12~6.18×10^-12）、1.55×10^-12（0.16×10^-12~4.66×10^-12）和6.63×10^-12（2.20×10^-12~11.61×10^-12）.受陆源气团输送、生物生产和气象条件的共同影响,春季大气中5种短寿命挥发性卤代烃浓度分布较为复杂.海-气通量的估算结果表明春季东海是大气中CH₃I、CH₂Br₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CHBr₃的源.     

秋季东海挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

于2015年10月19日~11月02日对东海表层海水和PN断面不同深度海水中4种VHCs浓度进行了测定,并同时测定了调查海域大气中C_2Cl_4和3种CFCs浓度.海水中CH_3I、CH_3Br、CHBr_3和C_2Cl_4浓度水平分布总体呈现近岸高于外海的趋势;PN断面4种VHCs浓度高值出现在表面混合层.海水中4种VHCs分布受到长江冲淡水、黑潮水、生物生产释放以及人为污染等多种因素的影响.相关性分析表明CH3I与Chl-a之间存在显著相关性,推断浮游植物生物量可能影响碘甲烷浓度分布.CH_3I与CH_3Br和CHBr_3之间也有一定的相关性,推测3种VHCs存在相似的来源或去除机制.东海大气中3种CFCs大气浓度值低于全球平均值,表明我国CFCs的排放逐步降低.后向轨迹分析表明来自近岸陆源污染物的扩散和输送是东海大气中C_2Cl_4、CFC-11、CFC-113和CFC-114的重要来源.海水中4种VHCs海-气通量的估算结果表明秋季东海是大气中CH_3I、CH_3Br、CHBr_3和C_2Cl_4的源.     

夏季长江口及其邻近海域海水及大气中挥发性卤代烃的分布与海-气通量研究

挥发性卤代烃(Volatile halocarbons,VHCs)是大气中重要的痕量温室气体,在全球变暖和大气化学中扮演着重要的角色.运用吹扫-捕集气相色谱法于2016年7月4—16日对长江口及其邻近海域6种常见的挥发性卤代烃(CFC-11、CFC-12、CH2Cl2、CCl_4、C_2Cl_4、CHBr3)的浓度进行了测定.同时,测定了大气中的CCl_4、CFC-11、CFC-12和C_2Cl_4浓度.结果表明,受陆源输入、水团及生物作用因素的影响,海水中6种VHCs的浓度分布总体呈现出近岸高、远海低的趋势.受地理位置和水文等条件影响,不同的VHCs垂直分布有所差别,但浓度的高值区出现在0~20 m水体中.相关性分析表明,CHBr3与Chl-a之间存在显著正相关,说明CHBr3分布受到浮游植物生物量的影响;CCl_4、C_2Cl_4与CFC-11显著正相关,推测三者拥有相似的来源.另外,分析结果显示,CHBr3与pH之间没有相关性.大气中除CFC-11外,CCl_4、CFC-12和C_2Cl_4的平均浓度均高于全球平均值.大气中4种VHCs浓度分布表现出近岸高、外海低的趋势.后向轨迹分析表明,近岸的陆源污染及大气的扩散输送是长江口及其附近海域上方大气VHCs的重要来源.采用双膜模型估算了卤代烃的海-气通量,结果表明,夏季长江口及其邻近海域是大气中CCl_4、C_2Cl_4、CHBr3、CH2Cl2的源.     

冬季中国东海海水中挥发性卤代烃的分布特征和海-气通量

挥发性卤代烃是大气中重要的痕量温室气体,对全球变暖和大气化学具有重要作用.运用吹扫-捕集气相色谱法于2009年12月23日～2010年1月5日对中国东海表层海水和PN断面不同深度海水中4种挥发性卤代烃(VHCs)进行了测定,并对其来源进行了分析.结果表明,表层海水中CHCl3、C2HCl3、C2Cl4和CHBr3浓度平均值及范围分别为23.04 pmol·L-1(6.04～107.81 pmol·L-1)、18.18 pmol·L-1(10.67～32.35 pmol·L-1)、3.72 pmol·L-1(0.39～9.77 pmol·L-1)和24.33 pmol·L-1(13.44～33.01 pmol·L-1).4种VHCs浓度水平分布总体呈现近岸高、外海低的趋势;PN断面4种VHCs的浓度最大值出现在上混合层(50 m以浅).4种VHCs浓度的分布总体上受到长江冲淡水和黑潮水及生物活动的共同影响.相关性分析结果表明,C2HCl3与C2Cl4浓度呈现显著正相关,推测二者存在相似的来源;CHBr3浓度与叶绿素a浓度呈现一定的正相关性,推测CHBr3分布受到浮游植物生物量的影响.海-气通量估算表明,冬季调查海域是大气中CHCl3、C2HCl3和CHBr3的源.     

春季北黄海辽东半岛东部邻近海域溶解甲烷的分布、影响因素及海-气交换通量

本文基于2022年5月现场调查,研究了北黄海辽东半岛东部邻近海域溶解甲烷(CH₄)的分布、影响因素及海-气交换通量。结果表明,该海域溶解CH₄浓度为3.2～11.2 nmol/L,饱和度为103%～364%,高值区位于鸭绿江口近岸海域,随着河口向海延伸,表层海水溶解CH₄浓度逐渐减小,而底层海水溶解CH₄浓度升高;鸭绿江冲淡水的输入致使近岸海域溶解CH₄浓度显著升高,而沉积物有机质降解使得离岸海域底层海水溶解CH₄浓度升高;该海域海-气CH₄交换通量为0.7～61.1μmol/(m²·d),是大气CH₄的源,近岸海域显著高于离岸海域。鸭绿江冲淡水的输入即使在平水期(5月)已经对邻近海域溶解CH₄的影响非常显著,因此,河口等近岸海域海-气CH₄交换通量的研究对于评估我国陆架边缘海对大气CH₄的贡献至关重要。     

春季东海挥发性有机硫化物(VSCs)分布的研究

于2017年3~4月首次对东海表层海水及大气中3种主要挥发性有机硫化物（VSCs）即羰基硫（COS）、二甲基硫（DMS）、二硫化碳（CS₂）的浓度分布进行观测,研究了海水中3种主要VSCs的相关性,并估算了3种VSCs的海-气通量.结果表明,东海表层海水COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（1.0±0.4）、（6.8±6.8）和（0.6±0.4）nmol/L,总体来看东海表层水中3种VSCs呈现出近岸高、远海低的分布趋势.相关性分析表明DMS与Chl-a存在显著相关性,表明浮游植物生物量是影响东海海水中DMS分布的主要因素;同时DMS与CS₂存在着显著的相关性,表明这2种物质的来源有着一定的共性.大气中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为：（294.7±158.8）、（22.7±18.0）和（108.8±88.1）×10^-12,分布呈现出近岸高,远海低的趋势,主要受到人为活动等陆源输入的影响.此外春季东海COS、DMS和CS₂的海-气通量平均值分别为（4.0±3.4）、（25.8±33.8）和（2.6±2.9）μmol/（m²⋅d）,表明春季东海是大气中3种VSCs重要的源.     

秦皇岛大气污染物浓度变化特征

为了解河北沿海旅游城市秦皇岛大气污染现有水平,研究其变化趋势,于2009年9月～2010年8月对秦皇岛市大气中的典型污染物进行连续监测研究.结果表明,该市大气中NO、NO2、SO2、O3和PM10平均浓度分别为（18±18）、（45±18）、（42±46）、（44±25）和（128±77）μg·m-3,PM10污染最为严重,年均浓度超出国家二级标准（100μg·m-3）接近30%.夏季O3日平均浓度和日小时浓度最大值（O3₁h max）的平均分别为（64±21）μg·m-3和（126±42）μg·m-3,偏南海洋气团有加重O3污染现象,伴随有短期超标;采暖期大气NOx、SO2和PM10分别是非采暖期的1.5、4.9和1.5倍,PM10和SO2日均值相对国家二级标准的超标率分别为53%和11%.京津冀、环渤海工业区的气团输送和当地海港区高排放叠加可使秦皇岛NOx、SO2和PM10污染物平均浓度上升17%、27%和12%,冬季其三者大气平均浓度飙升至（100±49）、（110±84）和（215±108）μg·m-3.北方内陆干洁气团和南方海洋气团可有效清除秦皇岛市大气污染物.     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.     

近年来珠三角地区大气中痕量氟氯烃(CFCs)的浓度水平与变化特征

用预浓缩-GC/MS方法研究了珠江三角洲大气中的CCl3F、CFC-12、CFC-113和CFC-114等4种痕量氟氯烷烃气体。结果表明,2005年珠江三角洲背景点鼎湖山大气中CFC-12和CFC-11的年平均浓度高于全球本底站,说明珠三角地区还存在一定CFC-11和CFC-12的排放源;CFC-113浓度水平则与全球本底站点浓度接近,且CFC-113和CFC-114在广州城区与鼎湖山差别不显著,表明区内其排放源强度应很小。观测日内广州和鼎湖山大气中四种CFCs的日变化幅度均较小,无明显的昼夜变化规律。广州市CFCs总体呈夏秋高、冬春低的特征,与城区致冷设备高温季节使用频率较大有关;鼎湖山则呈冬春高、夏秋低的特征,主要受扩散作用和季风的影响。初步分析显示,从1997年到2005年,CFC-11、CFC-12和CFC-114浓度总体呈现先上升后缓慢降低的趋势,而CFC-113的浓度一直逐年下降。     

广州机动车尾气中乙醛稳定碳同位素特征和排放因子

为了获得机动车排放源中乙醛的δ13C(稳定碳同位素丰度)特征及其影响因素,进行不同负荷下的发动机台架试验,采集不同怠速下的机动车尾气样品. 利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱(GC-C-IRMS)分析乙醛δ13C值,并与ρ(乙醛)进行分析. 结果显示:①在发动机燃烧过程中,乙醛的生成和消除反应同时存在. 在发动机低负荷运行时,乙醛的δ13C分馏值为负(-1.4‰~-0.4‰),表明生成反应占主导;而在高负荷运行时,分馏值为正(0.5‰~1.3‰),表明消除反应占主导. ②乙醛的δ13C值与其质量浓度无明显相关性,主要受发动机燃烧温度和尾气净化装置的影响. 整车尾气中乙醛的δ13C值在-29.1‰～-24.4‰之间,平均值为-26.5‰±1.6‰. 其中,汽油车为-25.9‰~-24.4‰,平均值为-24.9‰±0.5‰;柴油车为-29.1‰~-27.0‰,平均值为-28.0‰±0.6‰. ③南方机动车尾气排放源与植物排放源中的乙醛的δ13C值范围不同,表明δ13C值可用于大气乙醛的源解析. 通过机动车尾气中c(乙醛)/c(CO₂)估算广州汽油车和轻型柴油车乙醛的排放因子,二者分别为(13±16)和(169±106)mg/L.      

夏季黄海渤海上空大气颗粒物中水溶性离子浓度分布与化学特征

水溶性离子是PM_2.5和PM₁₀中的重要组分,其在大气中的直接和间接辐射能够对全球气候变化产生十分重要的影响.于2013年夏季采集黄海渤海上空大气PM_2.5和PM₁₀样品,采用离子色谱法分析其中主要水溶性离子(Cl-、NO₃-、SO₄2-、Na+、K+、NH₄+、Mg2+和Ca2+)及痕量有机酸离子〔CH₃SO₃-(MSA)、CH₃COO-和HCOO-〕浓度,研究其化学特性及主要来源.结果表明:PM_2.5和PM₁₀中主要水溶性离子总质量浓度分别为21.16～25.07和24.14～29.45 μg/m3,平均值分别为(23.16±3.16)和(26.83±4.22)μg/m3,PM_2.5和PM₁₀中二次离子〔nss-SO₄2-(非海盐硫酸盐)、NO₃-和NH₄+〕的质量浓度较高,对总离子质量浓度的贡献分别为90.65%和79.87%.PM_2.5和PM₁₀中酸性离子与碱性离子当量浓度基本中和,呈现中性.气溶胶中nss-SO₄2-/NO₃-(质量浓度比)有一定下降趋势,表明近年来我国燃煤SO₂排放得到了一定控制.此外,ρ(MSA)、ρ(CH₃COO-)和ρ(HCOO-)在PM_2.5中的平均值分别为(0.006 2±0.002 3)(0.005 2±0.002 4)(0.000 9±0.000 3)μg/m3,而在PM₁₀中分别为(0.008 3±0.002 5)(0.008 5±0.002 4)和(0.001 3±0.000 5)μg/m3,并且ρ(MSA)、ρ(CH₃COO-)、ρ(HCOO-)与ρ(NO₃-)的线性关系较好,表明有机酸离子的浓度变化受人类活动影响较为显著.      

舟山本岛大气污染输送过程的数值模拟分析

利用HYSPLIT-4后向轨迹模式和NCEP(美国国家环境预报中心)的2012年GDAS(全球资料同化系统)气象数据,结合NO₂、PM_2.5、PM₁₀和SO₂等常规大气污染物的质量浓度数据,对舟山本岛2012年4月、7月、10月和12月的大气污染输送过程进行了模拟,并通过聚类分析和潜在源区分析〔包括PSCF(潜在源贡献)和CWT(浓度权重轨迹)计算〕,确定大气污染传输路径及影响源区. 结果表明:舟山本岛气流后向轨迹呈明显的季节变化特征,4月主要受来自黄海海面气流轨迹的影响,其占总轨迹数的36.7%,ρ(PM₁₀)为(53.24±24.33)μg/m3;7月以途经琉球群岛和东海气流轨迹为主,占总轨迹数的48.4%,对ρ(NO₂)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)和ρ(SO₂)贡献分别为(24.63±6.33)、(28.60±4.83)、(52.89±18.76)和(8.67±3.11)μg/m3;10月气流轨迹主要来自于东海海面,占总轨迹数的49.2%;12月气流则主要来自辽宁南部和黄海,占总轨迹数的66.1%,对ρ(NO₂)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)和ρ(SO₂)贡献分别为(28.48±15.14)、(58.71±14.10)、(69.83±38.94)和(20.83±13.28)μg/m3. 舟山本岛PM_2.5的潜在源主要为毗邻城市间局地污染,集中于浙江沿海城市及杭州湾、上海等地.      

北京市CFCs和CCl_4的浓度水平与变化趋势

采用预浓缩-GC/MS方法对2009年4—8月北京市大气中CFC-11,CFC-12,CFC-113,CFC-114和CCl45种主要消耗臭氧层物质进行了监测.结果表明:观测期内北京市大气中φ(CFC-11),φ(CFC-12)和φ(CCl4)的平均值高于全球本底站观测值,而φ(CFC-113)和φ(CFC-114)与全球本底水平相当,其原因是这5种物质在我国的排放水平差异所致,其中CFC-11,CFC-12和CCl4仍存在一定量的排放.不同季节的日变化分析表明,4月5种物质的体积分数日变化趋势平缓,而8月观测日内基本呈现出夜间物质的体积分数高于白天的特征.8月φ(CFC-11),φ(CFC-12)和φ(CCl4)的平均值比4月高,这可能是由于8月的温度较高,致使这3种物质现有排放源的排放量增加.