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。     

北京上甸子区域大气本底站四氯化碳(CCl_4)在线观测

利用自组装GC-ECD系统在北京上甸子区域大气本底站开展大气四氯化碳(CCl4)摩尔分数在线观测.2007年4月～2008年3月期间,该站CCl4本底摩尔分数(89.4±0.7)×10-12,与北半球同纬度带Mace Head和Trinidad Head本底站观测结果基本一致;非本底摩尔分数(94.7±5.1)×10-12,出现频率63.6%,表明该站也能捕捉到高摩尔分数CCl4空气团输送信息;CCl4本底摩尔分数变化较小,且没有明显的季节变化;非本底摩尔分数呈现夏高冬低的特点,平均非本底摩尔分数最高月份(6月)比最低月份(1月)高7.6×10-12.应用CO比值相关法初步估算2007年4月～2008年3月我国CCl4排放量约4.7kt·a-1,与文献报道Bottom-up方法估算我国同期CCl4排放量接近;CO比值相关法估算CCl4排放量的不确定性主要来自同源假设及观测站代表性.     

北京上甸子区域大气本底站甲基氯仿在线观测研究

利用GC-ECD在线观测系统,在北京上甸子区域大气本底站开展了甲基氯仿(CH3CCl3)2年在线观测,利用逐步逼近回归法进行本底值筛分,讨论了上甸子站CH3CCl3浓度水平及其变化趋势.该站2009年和2010年的年均大气CH3CCl3本底浓度(摩尔分数,下同)分别为(9.03±0.53)×10-12和(7.73±0.47)×10-12,本底数据出现频率为61.1%(2009年)和60.4%(2010年).上甸子站CH3CCl3浓度水平与北半球同纬度带本底站观测结果基本一致,低于文献报道的2001~2005年间我国华南区域和城市观测的结果.观测期间本底浓度呈下降趋势,下降率为1.39×10-12a-1.结合风向分析,该站CH3CCl3平均浓度最高的风向来自西南扇区,而平均浓度最低的风向来自东北扇区,不同风向的浓度差值分别为0.77×10-12(2009年)和0.52×10-12(2010年).2010年各风向CH3CCl3平均浓度比2009年降低1.03×10-12~1.68×10-12.     

中国历史上和未来CFC-11和CFC-12的排放量计算

基于CFC-11(CCl3F)和CFC-12(CCl2F2)在家用制冷、工商制冷、汽车空调、气雾剂、烟草和泡沫等应用行业的消费数据、淘汰进程等计算了中国历年CFC-11和CFC-12的消费量,进而利用相应的排放方程计算了其历年排放量及未来的预测排放量.计算结果表明,从1978年中国开始消费到将来完全淘汰CFCs为止,中国CFC-11和CFC-12的总消费量分别为39.79×104t和40.97×104t.与国际公约对中国的要求相比,仅CFC-11和CFC-12,中国就少消费了19.78×104t ODP(臭氧层耗损潜能值)的CFCs物质.中国CFC-11和CFC-12的总排放量分别为全球1950～1999年50年间排放量的4.66%和3.16%,人均排放量及单位国土面积排放量均远远低于全球平均水平.     

北京大气中CFC-11的浓度观测与变化趋势

近几年大气中CFC的浓度在人类活动的影响下发生了迅速变化,考虑到CFC浓度变化对平流层臭氧和全球变暖的影响,采用两步深冷冻浓缩自动进样系统,配以气相色谱/质谱联机对北京大气中的CFC-11进行了连续观测.结果表明,1999～2003年CFC-11的浓度季节变化均呈单峰形态,峰值出现在7～8月,月平均浓度最高值为1149.5±531.9×10^-12(体积分数);谷值出现在春季的3～5月份,月平均浓度最低值为487.5±131.5×10^-12(体积分数);北京大气中CF-11年平均浓度在观测时间段内呈先上升后下降的趋势,其中1995～1998年增长较快,平均增长率为17.9%,1999年后呈缓慢下降趋势,平均下降率为10.7%,平均浓度是Mauna Loa全球基准观测站观测到大气本底CFC-11浓度的3～5倍.     

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.     

光腔衰荡光谱(CRDS)法观测我国4个本底站大气CO2

利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术自组装的大气CO2在线观测系统,于2009年在青海瓦里关、浙江临安、北京上甸子和黑龙江龙风山4个世界气象组织全球大气观测网(WMO/GAW)大气本底站对大气CO2进行了在线观测.初步分析结果表明,4站全年大气CO2体积分数最低值出现在7～8月,夏季临安、龙风山和上甸子站CO2平均体积...     

青藏高原高寒草甸地区大气CO_2浓度变化特征

大气CO2浓度的长期连续观测是研究全球和区域碳循环过程及其气候和环境效应的重要基础.利用基于非色散红外吸收光谱法(NDIR)的大气CO2在线观测系统,于2012年3月—2013年2月在青海门源大气背景站对青藏高原高寒草甸地区大气φ(CO2)进行了连续观测.结果表明:1观测期间,门源站大气φ(CO2)波动较大,其背景值出现频率为59%,背景值平均为391.2×10-6,低于2012年全球平均值(393.1×10-6);受排放源和吸收汇影响的φ(CO2)非背景值出现频率分别为25%和16%,二者平均值分别为401.1×10-6和380.7×10-6.2夏季φ(CO2)日变幅最大,达到28.9×10-6;春季、夏季、秋季、冬季φ(CO2)最高值分别出现在08:00、07:00、08:00和11:00,最低值均出现在16:00.3门源站φ(CO2)背景值季节变化明显,最高值出现在1月,月均值为397.7×10-6;最低值出现在8月,月均值为381.0×10-6.4不同季节φ(CO2)-风玫瑰图分析结果显示,春季、夏季、秋季φ(CO2)高值主要出现在W-NW-N扇区,冬季高值主要出现在SE-S-SW扇区.门源站大气φ(CO2)的季节变化特征主要是排放源、吸收汇以及地面风共同作用的结果.     

北京城区夏季VOCs初始体积分数特征及来源解析

为明确北京市夏季VOCs体积分数特征及来源,在2022年5～8月对北京城区VOCs开展了连续监测并利用光化学比值法计算了初始体积分数.结果表明：(1)研究期间,北京城区初始φ(TVOCs)为(30.0±11.5)×10^-9,其中含氧VOCs和烷烃占比达到34.2%和33.2%,体积分数较高的物种是丙酮、乙烷、乙醛和丙烷等低碳物质.(2)北京城区初始TVOCs体积分数略微呈现单峰变化趋势,11:00达到峰值,下午略有降低.(3)各排放物质中对O₃生成贡献较大的主要是异戊二烯、乙醛、正丁醛和乙烯等物质,而对二次有机气溶胶生成贡献较大的主要是甲苯、异戊二烯、间/对-二甲苯和乙苯物质.(4)基于初始体积分数的PMF解析发现,老化背景及二次源(30%)对北京市VOCs贡献率最高,机动车源(25%)则是最主要的一次人为源,此外溶剂及燃油挥发源贡献率16%,燃烧源贡献率11%,工业过程源贡献率9%,天然源贡献率9%.(5)影响北京市的人为源主要来自东部和南部区域,天然源则来自西部和西北部区域.研究显示,应进一步削减机动车排放,开展区域联防联控降低整个区域V...     

北京上甸子区域大气本底站HCFC-22在线观测研究

2007年4月～2008年3月,利用GC-ECD在线观测系统,在北京上甸子区域大气本底站开展了HCFC-22在线观测,讨论了北京上甸子站HCFC-22浓度水平并初步分析其影响因素.该站大气HCFC-22浓度(摩尔分数,下同)为(278.1±113.6)×10-12.利用逐步逼近回归法进行本底值筛分,本底浓度为(199.5±5.1)×10-12,与北半球同纬度带Mace Head和TrinidadHead本底站观测结果基本一致;非本底浓度为(312.1±121.0)×10-12,出现频率69.8%,表明该站受到较强HCFC-22排放源及输送的影响.上甸子站HCFC-22本底浓度季节变化不明显,但非本底浓度呈现夏高冬低的特点,平均非本底浓度最高月(7月)比最低月(1月)高100.9×10-12,与HCFC-22排放的季节性有关.结合风向分析,该站西南扇区平均浓度(327.3×10-12)比东北扇区(236.2×10-12)高91.1×10-12.HCFC-22高浓度水平主要由W-WSW-SW方向贡献引起,NNE-N-NE方向则使得全年HCFC-22浓度水平明显降低.     

Determination of atmospheric concentrations of halocarbons in Beijing area

Gas chromatography with ambient temperature injection and frozen-trapped techniques was used to determine the atmospheric concentrations of halocarbons over Beijing. Halogenated compounds such as CFC-11, CFC-12, CHCl_3, CCl_4, CH_3CCl_3, CHCl =CCl_2, and CCl_2=CCl_2 were measured and their concentrations are 109±8, 234±13, 47±22, 97±24, 88±29, 11±1 and 17±3 (pptv), respectively.     

北京地区大气中卤代烃含量的初步测定

研究了用电子捕获检测器测定大气中多种卤代烃化合物的气相色谱方法.选择的色谱分离柱有气液色谱柱25％DC-200 Chromosorb WAW DCMS(60—80目)和气固色谱柱carbopack CHT(80—100目).在等温条件下,以直接采样和直接进样方式分别测定了大气中多种卤代烃成份,并且比较了两根色谱柱的分析结果间的差异.在北京地区初步测定了主要的卤代烃如CFC-11,CFC-12,CHCl_3,CH_3CCl_3,CCl_4,CHCl=CCl_2和CCl_2=CCl_2的含量,其各自相应的浓度分别是127±24,275±12,49±32,80±27,60±18,8±2和30±17ppt(V/V).     

Evidence of the phase-out of CFC use in Europe over the period 1987–1990

European regulations exist to phase-out production of the ozone-depleting man-made CFCs. High frequency measurements of the principal CFCs and other radiatively active gases have been collected at Mace Head, Ireland from 1987–1990 as part of the Global Atmospheric Gases Experiment (GAGE). These measurements provide the first clear evidence that this phase-out is effective. Allocation of the time series beginning at the end of 1988, to a particular wind sector combined with simple modelling techniques indicates a significant reduction in European source strengths for CFC-11 and CFC-12 which is consistent with reliable emission estimates for CFC-11, but which seem to indicate a slightly smaller reduction for CFC-12, when likewise compared to emission figures. The study provides evidence that European CH₄, CCl₂F₂ and CCl₃F emission have already declined to about one-third of 1987 levels by the end of 1990. Over the same period, no evidence of any phase-out in the European usage of methyl chloroform and CFC-113 was detected.     

春季东海海水和大气中挥发性卤代烃的分布特征研究

挥发性卤代烃（VHCs）是大气中一类重要的痕量温室气体和臭氧破坏者。于2017年5月对东海海水及大气中CFC-11（CC1₃F）、CFC-12（CC1₂F₂）、CFC-113（CC1₂FCC1F₂）和CH₃I的浓度进行了同步测定,讨论了4种VHCs浓度水平分布规律及其影响因素,并估算了CFC-11、CFC-12和CH₃I的海-气通量。结果表明,表层海水中CFC-11、CFC-12、CFC-113和CH₃I浓度平均值分别为（8.1±5.1）、（3.9±1.6）、（10.4±2.3）和（6.3±2.7）pmol/L。VHCs浓度高值出现在东海东北部和闽浙沿岸海域,显著受水团、生物活动及人类活动等因素的影响。相关性分析发现海水中CH₃I浓度与Chl a浓度之间存在显著性相关关系（r=0.403,p < 0.01）,说明CH₃I浓度分布可能主要受浮游植物生产释放的影响。大气中CFC-11、CFC-12、CFC-113和CH₃I的浓度平均值分别为（9.8±1.0）、（21.1±2.4）、（3.0±0.9）和（0.2±0.2）pmol/L。结合气象参数（风速和风向）和后向轨迹模拟计算分析可得,陆源污染气团的输送、外海气团的扩散和海-气交换是影响大气中VHCs浓度分布的重要因素。海-气通量的估算结果表明春季东海是大气中CFC-11和CFC-12的汇,是CH₃I的源。     

京津冀与长三角区域大气NO2污染特征

基于地面监测及遥感反演数据,研究了京津冀与长三角区域大气NO2污染特征,并进行了对比分析.从2005～2011年的平均近地面质量浓度和垂直柱浓度来看,京津冀与长三角中心城市大气NO2基本处于同一污染水平;其区域背景站的NO2浓度也差异不大,且与两大区域过渡地带的合肥市大致相同.区域NO2高浓度中心夏季较为分散,秋冬季高浓度范围明显扩大,冬季全部连为一片.近年来随着中心城区污染企业的外迁,北京、上海等城市核心区NO2近地面污染有所缓解,但区域背景站NO2近地面浓度和垂直柱浓度都有所升高,京津冀与长三角NO2整体污染水平形势依旧严峻.从区域分布看,北京、上海等城市NO2浓度较高,NO2柱浓度高出区域背景的50%左右,大约是欧亚大陆背景水平的3倍;近地面NO2浓度地域差异更大,北京、上海等中心城市NO2近地面质量浓度是城市清洁区的2倍,是区域背景的10倍以上,达欧亚大陆背景站瓦里关的上千倍.北京奥运及上海世博等大型活动之前及期间大气污染集中整治效果较为明显,但活动结束后,城市大气NO2污染都出现反弹.结果表明,区域空气质量的持续改善需要区域内各省市常抓不懈的联防联控,仅靠短期内运动式的污染治理难以从根本上解决大气环境问题.     

我国4个WMO/GAW本底站大气CH4浓度及变化特征

利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术自组装的大气CH4在线观测系统,于2009～2010年在青海瓦里关、浙江临安、北京上甸子和黑龙江龙凤山这4个世界气象组织全球大气观测网(WMO/GAW)大气本底站对大气CH4进行了在线观测.临安站在所有季节中CH4浓度都表现出类似的日变化趋势,即浓度在每日～05:00(北京时间)达到最高值,在～14:00为最低.夏季龙凤山站CH4浓度表现出类似的规律,但其日变化振幅较大,达到216.8×10-9(摩尔分数,下同).上甸子站春、秋、冬季CH4浓度呈现类似变化趋势,但夏季日平均值较高,在晚间～20:00达到最高值,瓦里关站四季CH4浓度日变化均不明显.3个区域本底站(临安、上甸子和龙凤山)全年CH4本底浓度存在明显的变化,临安站CH4本底浓度在7月达到全年最低水平.龙凤山站则表现出相反的趋势,在8月达到全年最高值,其全年浓度表现出"W"型变化.冬季龙凤山和上甸子站CH4浓度高于春季和秋季.瓦里关站全年浓度变化较小,月平均浓度振幅仅为11.5×10-9.临安、上甸子和龙凤山3个区域本底站夏季CH4非本底数据占总数据的比例>70%.为分析气团传输的影响,对4站夏季高浓度时刻(瓦里关:CH4>1 870×10-9,龙凤山CH4>2 100×10-9,临安CH4>2 150×10-9,上甸子CH4>2 050×10-9)对应的气团轨迹进行聚类分析表明,夏季出现的高浓度CH4观测数据可能主要由气团传输所引起.     

瓦里关气相色谱法大气CO_2和CH_4在线观测数据处理分析

加强我国本底站温室气体数据资源的科学管理与共享,首先应保证观测全流程的标准化和规范化,确立数据处理和质量控制方法.我国青海瓦里关全球本底站自1994年开始了气相色谱-氢火焰离子化检测器法(GC-FID)大气CO2和CH4在线观测,本文详细讨论了该系统原始资料采集、数据信息合并、时间序列检查、观测员级质量控制和专家级质量控制等流程.利用局部近似回归法对大气CO2和CH4数据进行本底值筛分,获得CO2本底数据百分比约占有效数据的72%、CH4占44%.在线观测的CO2和CH4月平均浓度与同期瓶采样分析结果基本一致,相对偏差均在±0.5%以内.经流程化处理和质控的瓦里关大气CO2和CH4本底浓度变化资料已进入全球同化数据库(Globalview-CO2、Globalview-CH4),报送世界温室气体数据中心(WDCGG)并应用于世界气象组织(WMO)温室气体公报和联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估.