基于MODIS和CALIOP卫星遥感数据的气溶胶光学厚度与海洋初级生产力相关性

利用2003~2014年的MODIS和2009~2014年的CALIOP卫星遥感数据产品,分析了我国华北地区(32°N~42°N,112°E~121°E)气溶胶光学厚度和西北太平洋部分海域(40°N~50°N,150°E~180°E)海洋初级生产力的时空分布,并研究了二者之间的相关性.结果表明:我国华北地区气溶胶光学厚度具有年季周期性,在每年的6、7月达到峰值;西北太平洋初级生产力同样具有年季周期性,在每年的8、9月达到峰值;从华北地区到西北太平洋,在5、6月可以发现比较明显的气溶胶传输通道,高空风场也与之对应;通过对长时间序列数据进行时滞相关性分析,发现华北地区气溶胶光学厚度与滞后其1~2个月的西北太平洋初级生产力有较高相关性,相关系数在0.7-0.8(通过a=0.05的显著性检验)之间.但其中存在滞后时间短相关系数低的海域,可能是受到洋流输送的影响.     

上海不同污染等级下气溶胶光学特性垂直分布特征

气溶胶光学特性是可吸入颗粒物的重要表征指标之一,而针对不同空气污染等级的气溶胶光学特性的垂直分布特征当前研究较少.本文利用上海地区(30°E,120°N~33°E,123°N)2006年6月至2011年12月的星载云-气溶胶激光雷达(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations,CALIOPSO)资料分析不同季节气溶胶光学特性垂直分布的基础上,深入探讨了不同空气污染等级下的气溶胶垂直(0~6km)分布特征.结果表明:上海地区气溶胶粒子多聚集在0~2 km的高度上且具有明显的季节特征,冬春季节气溶胶粒子后向散射系数集中于0.005以上,颗粒物散射能力较大,其中冬季偏振比范围为0.15~0.25,色比范围为0.57~0.77,主要为不规则的小颗粒;夏季气溶胶粒子的偏振比(0.03~0.09)较小,气溶胶颗粒物较为规则;秋季各种形态的颗粒混合程度较高,其偏振比的范围为0.12~0.23,色比范围为0.58~0.90;不同污染等级下的气溶胶光学特性在垂直分布上具有明显的差异,在重污染时期散射能力大不规则颗粒物增多,垂直差异不明显,污染高度较高;轻度污染以规则颗粒物为主,颗粒物散射能力较小,表现出低层以粗颗粒为主,高层以细颗粒物为主的特征;轻微污染和无污染的气溶胶垂直分布类似,颗粒物散射能力较小.     

基于MODIS数据反演江浙皖地区气溶胶光学厚度

气溶胶是气候变化和大气污染的重要影响因素。人们发现卫星遥感为大面积获取气溶胶光学厚度提供了手段,同时卫星遥感的气溶胶光学厚度弥补了地面观测空间覆盖不足的缺陷。文章首先介绍了使用暗像元法反演气溶胶光学厚度的算法和计算流程,利用传统的暗像元法和改进的暗像元法(即V5.2算法)反演江浙皖地区(29～33°N;116～120°E)气溶胶光学厚度的空间分布,并对两种算法所得结果进行比较与分析。结果表明:暗像元法基本可以反映出该区域气溶胶光学厚度的空间分布特点,尤其是在浓密植被区卫星反演得到的结果与(AERONET)太阳光度计的观测值基本相近。但是在城市地区,该算法得到的结果与观测值存在一定的偏差,有待于进一步改善。     

黄渤海辽宁省海湾的环境现状及其评价

以1987～1990年海湾环境调查资料为基础,探讨了位起东部北黄海的青堆子湾(东经123°25′05E,北纬39°45′50″N)．,西止渤海的锦州湾(东经121°04′55″E,北纬40°47′22″N)的辽宁省共13个海湾水质、底质和生物中化学要素含量分布,得到广诸海湾污染程度是:除污染物锅外,重金属为底质＞生物＞水质;系统阐述了各海湾的环境质量现状及化学要素的超标情况,为今后选划各湾的适养区,治理环境污染提供了科学依据。      

广州旱季双高污染及消光系数垂直分布特征

利用2017年12月6日～2018年1月3日地面常规气象资料、空气质量6参数、光化辐射资料、气溶胶吸收和散射系数、单次散射反照率、激光雷达反演的气溶胶消光系数与退偏比数据,分析广州地区气象参数变化对污染物浓度的影响和气溶胶对光化辐射的衰减,研究双高(高气溶胶与高O3)污染的形成机理,并从垂直角度探究了双高日边界层内消光...     

富含石油的尼日尔三角洲地区:提高尼日利亚管理程序性能的纲要

富含石油的尼日尔三角洲地区位于4°～6°N,5°～9°E,估计面积为70 000km2左右.尼日尔三角洲是非洲最大的河流三角洲,始于尼日尔河沿岸城市奥尼查(Onitsha),延伸约266km到大西洋.构成尼日尔三角洲的主要支流包括邦尼(Bonny)、努恩(Nun)、埃斯克拉沃斯(Escravos)以及新卡拉巴尔(New Calabar)等河流.     

“西电东送”贵州火电项目对区域PM10污染的影响

以贵州省为中心的"西电东送"南部通道(20°N～33°N,97°E～118°E)为研究区域,分别对该区域2004(现状年)和2010年(规划年)的PM10污染情况进行模拟和预测.分析了该区域现状年与规划年2个时段的PM10污染空间分布特征,对比了原生和次生PM10的贡献,指出造成该区域PM10污染的主要原因.结果表明:研究区域内PM10污染主要由次生PM10造成,而次生PM10主要是由二氧化硫反应生成的硫酸盐颗粒物.因此,对于贵州火电规划项目而言,减轻区域PM10污染须减排二氧化硫.     

黄海表层沉积物中木质素的分布特征及其影响因素

根据对黄海表层沉积物的调查结果,分析了木质素的分布特征及其影响因素。结果表明:黄海海域木质素含量Λ8(以OC计)平均为(0.98±0.92)×10-2,呈现出随着离岸距离的增加而显著降低的趋势。黄海海域沉积物中陆源维管植物来源的有机物在总有机物中所占比重较大(Pon/P为0.20±0.07)。研究区域沉积物中的陆源有机物均主要来源于被子植物草本组织。LPVI更细致地分析出不同区域来源植被的差异:35°N以北陆源有机物主要来自被子植物;35°N以南区域,123°E以东主要来自被子植物,而123°E以西大部分来自裸子植物草本组织。此外,该研究区域木质素的降解以去甲基/去甲氧基降解为主,氧化降解程度较低。     

2013年夏季渤海和黄海浮游植物群落特征及比较分析

为比较分析渤、黄海夏季浮游植物的群落结构特征,本研究于2013年夏季在渤海、北黄海和南黄海（31.19 °N－39.82 °N,118.89 °E－125.65 °E）设50个站位采集水样,研究各海域浮游植物的种类组成、丰度分布、优势种和群落多样性。结果显示,种类数和香农?威纳指数均为南黄海最高,北黄海次之,渤海最低,多样性高值区集中在山东半岛南部海域、南黄海中部和长江口毗邻海区。研究海域水柱浮游植物丰度为0.01×103～418.2×103 cells/L,渤海、北黄海和南黄海的平均值分别为（14.6±12.8）×103 cells/L、（11.5±14.9）×103 cells/L和（35.7±92.3）×103 cells/L。甲藻和硅藻是浮游植物的优势类群,甲藻分别占渤海、北黄海和南黄海水柱总丰度的52.7%、26.4%和77.9%;硅藻分别占渤海、北黄海和南黄海水柱总丰度的46.6%、73.1%和22.1%。渤海和南黄海浮游植物多分布于表层及次表层,北黄海浮游植物多分布于中层至底层。     

北京上空气溶胶浓度垂直廓线特征

利用2008—2010年北京地区3.5 km高空内飞机探测的气溶胶(粒径范围为0.10～3.00 μm)数据,分析了该地区气溶胶的时空分布特征. 结果表明:①气溶胶浓度(以数浓度计,下同)均随高度增加而减小,在1.5 km以上高空的气溶胶浓度垂直梯度变化明显低于1.5 km以下的垂直梯度变化. 4—11月气溶胶浓度季节变化表现为夏季最高、秋季次之、春季最低. ②气溶胶浓度廓线逐时(09:00—19:00)变化较清晰地反映出其受大气边界层演变的影响. 在0～1.5 km高空,白天气溶胶浓度高值出现在09:00—11:00,低值出现在13:00—14:00;而在1.5～3.5 km高空的气溶胶浓度时段分布与其相反. ③人为活动是影响气溶胶浓度区域水平分布的重要因子. ④将气溶胶浓度廓线垂直分布分为a、b、c 3类. 类型a的近地面气溶胶浓度(0～4 000 cm-3)低,垂直方向上变化很小;类型b的近地面气溶胶浓度(4 000～9 000 cm-3)较高,垂直递减明显;类型c的近地面气溶胶浓度特别高,量级达到104 cm-3,并在大气边界层顶(约1.5 km)附近迅速递减. 北京地区气溶胶浓度廓线以类型b居多.      

Hydrochloric acid: A regional perspective on concentrations and formation in the atmosphere of Southern California

Atmospheric gaseous hydrochloric acid (HCl) concentrations and water-soluble species in the aerosol phase were measured at nine sites in Southern California throughout the year 1986. Annual average HCl concentrations measured by the denuder difference method ranged from 0.39 ppb at an offshore island to 1.25 ppb onshore at Hawthorne, California. An ion balance on the aerosol shows that coarse particle chloride begins as sea salt over the ocean and is depleted relative to aerosol sodium with transport inland. Total chloride and sodium balances show that chloride depletion from the aerosol is matched by a comparable increase in gaseous HCl concentrations, consistent with the proposition that acid gas reactions with sea salt are the principal source of gaseous HCl in the Southern California atmosphere. Fine aerosol chloride exceeds fine particle sodium on a number of occasions, particularly at one inland site known for extraordinarily high NH₃ levels. There is evidence that coarse aerosol chloride from sea salt is being processed by atmospheric reactions through HCl to form fine aerosol, possibly NH₄Cl.     

Size, composition, and mixing state of individual aerosol particles in a South China coastal city

Aerosol samples were collected in summer in Macao,a coastal city of the Pearl River Delta Region in China.Morphology,size,elemental composition,and mixing state of individual aerosol particles were determined by scanning electron microscopy coupled energy dispersive X-ray(SEM/EDX) and transmission electron microscopy(TEM).Based on the morphologies of 5711 aerosol particles,they consist of soot(32%),mineral(17%),secondary(22%),and unknown fine particles(29%).The sizes of these particles were mostly distributed between 0.1 and 0.4 μm.Compositions of 202 mineral particles were obtained by SEM/EDX.Mineral particles were mainly classified into three types:Si-rich,Ca-rich,and Na-rich.The compositions of typical mineral particles can indicate their sources in sampling location.For example,mineral particles,collected along the main street,were associated with trace amounts of heavy metals,such as Zn,Ti,Mn,Ba,Pb,and As.TEM observations indicate that most Na-rich particles were aged sea salt particles(e.g.,Na2SO4 and NaNO3) which formed through heterogeneous chemical reactions between sea salt and acidic gases.Additionally,aging time of soot was short in Macao due to high humidity,high temperature,and high levels of sunlight in Macao.Most of soot and fine mineral dust particles were internally mixed with secondary particles.     

利用SPAMS研究天津市夏季环境空气中细颗粒物化学组成特征

天津市作为京津冀大气污染传输通道及环渤海经济带的重要城市,其环境空气中细颗粒物的化学组成特征及来源具有重大研究价值.本研究于2017年8月利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)采集了天津市津南区环境受体中细颗粒物的整月数据,旨在描述天津市夏季环境空气中细颗粒物的组分特征,定性判断主要污染源类.通过ART-2a聚类、合并后获得EC类颗粒,Fe-NO3颗粒,Na-K颗粒和金属类颗粒等12种颗粒类型,并对各类型颗粒在粒径分布和日变化上的特征进行了研究.EC颗粒随粒径增长数浓度占比降低,扬尘类颗粒和Fe-NO3颗粒相反;日变化结果显示光化学反应能够影响3类EC颗粒的日变化趋势,而Fe-NO3颗粒日间占比提升与白天工业生产活动排放有关.对观测时段内主要来向气团上颗粒物组成进行研究,监测点位夏季主要受西北和西南方向气团来向影响,当点位主要受西南方向上气团影响时,燃煤源的颗粒影响较大,而东南方向气团发生频率较高时,生物质燃烧源颗粒与海盐源颗粒贡献相对较高.     

海陆风环流中海盐气溶胶对大气影响的模拟

采用WRF-CMAQ模式对2013年9月9~13日珠江口一次典型海陆风过程进行数值模拟,并进一步探讨了在此类型环流系统下,海盐气溶胶及其对大气环境的影响.结果表明：珠江口附近海风环流一般在14：00左右开始形成,17：00左右发展最旺盛,且在珠江口沿岸形成扇形风系.在海陆风环流影响下,珠江三角洲地区陆地上Na⁺浓度从17：00开始增加,次日02：00左右达到最大,10：00以后开始下降.海盐气溶胶存在明显的氯亏损现象,其中白天的氯亏损情况远比晚上严重,细粒径的氯亏损情况比粗粒径严重.设置有无海盐气溶胶排放的敏感性试验进行对比研究发现：考虑海盐排放后,珠江口地区HCl,SO₄^2-,NO₃^-的浓度均有增加,其中,HCl和NO₃^-的增加较多,SO₄^2-较少.HCl浓度增加的高值在Cl^-高值之前;SO₄^2-浓度变化主要受海盐气溶胶排放中的硫酸盐组分影响;NO₃^-浓度变化则主要受氯亏损机制和NO₃^-干沉降过程共同影响.     

鹤山气溶胶光学性质和单颗粒化学组分的研究

2014年10~11月在广东省鹤山大气超级站利用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）、积分式浊度仪和黑碳仪在线观测了单颗粒气溶胶的化学组成与气溶胶光学特征.采用Art-2a分类法将单颗粒分为9类：有机碳-硫酸盐/硝酸盐颗粒（OC-Sulfate/Nitrate）、元素碳-硫酸盐/硝酸盐颗粒（EC-Sulfate/Nitrate）、元素碳有机碳-硫酸盐/硝酸盐颗粒（ECOC-Sulfate/Nitrate）、高分子有机碳颗粒（HOC）、海盐颗粒（Sea-salt）、硅酸盐颗粒（Si-rich）、左旋葡聚糖颗粒（Lev）、钾-硫酸盐/硝酸盐颗粒（K-Sulfate/Nitrate）、金属颗粒（Metal）.从清洁期到灰霾期气溶胶的吸收系数、散射系数和单次散射反照率（SSA）显著升高,气溶胶消光能力增强,同时EC-Sulfate/Nitrate颗粒占比从34.8%降至31%,OC-Sulfate/Nitrate颗粒从9.9%增加至23.6%,K-Sulfate/Nitrate二次颗粒从8.5%增加至14%,且灰霾期OC-Sulfate/Nitrate颗粒与硫酸盐、硝酸盐和铵盐的混合程度增强,因此老化的OC-Sulfate/Nitrate颗粒和二次组分颗粒对气溶胶消光系数的增加有重要贡献.在大气相对湿度从50%增加到70%以上的过程中,气溶胶散射系数和吸收系数升高,消光系数由326.1Mm^-1增加到362.9Mm^-1,SSA有所下降,PM_2.5质量消光效率由4.98增加到5.99,EC-Sulfate/Nitrate颗粒和K-Sulfate/Nitrate二次颗粒占比下降,而OC-Sulfate/Nitrate颗粒的占比由7.79%增加到14.29%,且OC-Sulfate/Nitrate颗粒中富含硫酸盐、硝酸盐和铵盐,表明高相对湿度下老化的OC-Sulfate/Nitrate颗粒数目增多对气溶胶消光系数的增强有重要影响.     

Single particle analysis of ambient aerosols in Shanghai during the World Exposition, 2010: two case studies

ATSI Model 3800 aerosol time-of-flight mass spectrometer (ATOFMS) was deployed for single-particle analysis in Shanghai during the World Exposition (EXPO), 2010. Measurements on two extreme cases: polluted day (1st May) and clean day (25th September) were compared to show how meteorological conditions affected the concentration and composition of ambient aerosols. Mass spectra of 90496 and 50407 particles were analyzed respectively during the two sampling periods. The ART-2a neural network algorithm was applied to sort the collected particles. Seven major classes of particles were obtained: dust, sea salt, industrial, biomass burning, organic carbon (OC), elementary carbon (EC), and NH₄-rich particles. Number concentration of ambient aerosols showed a strong anti-correlation with the boundary layer height variation. The external mixing states of aerosols were quite different during two sampling periods because of different air parcel trajectories. Number fraction of biomass burning particles (43.3%) during polluted episode was much higher than that (21.6%) of clean time. Air parcels from the East China Sea on clean day diluted local pollutant concentration and increased the portion of sea salt particle dramatically (13.3%). The large contribution of biomass burning particles in both cases might be an indication of a constant regional background of biomass burning emission. Mass spectrum analysis showed that chemical compositions and internal mixing states of almost all the particle types were more complicate during polluted episode compared with those observed in clean time. Strong nitrate signals in the mass spectra suggested that most of the particles collected on polluted day had gone through some aging processes before reaching the sampling site.     

黄海溶解无机氮时空变化及其水团对DIN总量的影响

本文根据2013~2016年4个航次调查资料,研究了黄海水体中溶解无机氮（DIN）的时空变化及其总量影响因素.结果表明：春、夏、秋和冬季黄海调查海域DIN平均浓度分别为（5.43±4.02）,（4.47±3.16）,（7.46±3.56）和（5.09±2.59）μmol/L.其中,秋季浓度最高,夏季最低;黄海调查海域各季节DIN的分布呈现近岸高、外海低的变化规律,近岸高值点多集中在长江口以北、山东半岛和辽东半岛等处.春~秋季影响DIN分布的因素主要是陆源输入和浮游植物的生长繁殖,冬季则主要是河流输入和沉积物再悬浮作用.四季在中央海域底层还存在一个高值区（>6μmol/L）,主要受黄海冷水团和黄海暖流等共同影响;通过聚类分析法对黄海四季水团进行了基本划分,调查海域主要包括5个水团：黄海混合水团、黄海冷水团、黄海暖流水、沿岸水团和黄东海混合水团,除黄海混合水团终年存在外,其他水团均为季节性存在;调查海域DIN总量四季差异不大,整体含量介于1.0×10⁶~1.5×10⁶t,春、夏、秋和冬季DIN总量分别约为1.2×10⁶,1.0×10⁶,1.5×10⁶和1.3×10⁶t.春季和夏季受浮游植物吸收影响,DIN总量略低,从水团对DIN总量的贡献上来看,春季以黄海暖流为主,夏季以黄海冷水团为主,秋、冬季以黄海混合水团为主.     

南北极大气气溶胶单颗粒成分特点研究

运用定量电子探针微区分析技术(EPMA)分别测定了采自北极新奥尔松地区(78?55′N、11?56′E)和南极乔治王岛(62?13′S、58?47′W)极昼天气下PM10大气颗粒物样品.结果表明,北极和南极大气颗粒物化学成分存在很大差异,表现出各自不同的特点.北极的颗粒类型中,“反应的海盐”和“矿物尘”分别占颗粒总数的44%和27%,“新鲜海盐”所占的比例不到10%,“反应的海盐”中以含硝酸盐的颗粒为主,反映了外来物质或人为污染对该地气溶胶影响较大;南极的颗粒类型中,“新鲜海盐”占总数的74%左右,“反应的海盐”占19%,反应的海盐全部含硫酸盐、未发现含硝酸盐的颗粒,推测与海盐反应的含硫物质来源于海洋浮游生物代谢过程产生的二甲硫醚(DMS)及其降解产物,而与人为污染无关.     

北京大气气溶胶表面无机组分的静态飞行时间二次离子质谱研究

采用特定的样品处理方式,利用静态飞行时间二次离子质谱(Static-TOF-SIMS)技术,对使用通用型大气污染物采样仪VAPS(URG-3000K)采集于非导电性的滤膜(聚碳酸酯滤膜)上的大气气溶胶细粒子(PM_2.5)与粗粒子(PM_2.5～10)的表面无机组分进行了探索性的比较分析.结果表明:大气气溶胶细粒子与粗粒子的表面无机组分组成特征具有明显的差异;气溶胶细粒子表面存在着大气中二次形成的亲水性化合物,会对其表面的疏水性/亲水性特征产生影响,从而影响其大气化学行为;气溶胶粗粒子表面存在氟化物,对生态环境和人体健康具有潜在的危害性,应该重视对气溶胶中氟污染的研究与控制;静态飞行时间二次离子质谱可以成为研究大气气溶胶表面化学组成特征的有利分析手段.      

南半球海洋大气气溶胶单颗粒的理化特性分析

运用透射电子显微镜-X射线能谱技术分析了中国第29次南极科考期间采集的大气气溶胶单颗粒样品,获得颗粒物的形貌特征、混合状态、成分组成及数量分布等信息.结果表明,航渡区域海洋上空的颗粒物主要表现为4类:海盐颗粒、矿物颗粒、富硫颗粒和含碳颗粒,其中海盐颗粒占主导,本研究将海盐颗粒又分为新鲜、部分老化及完全老化的海盐颗粒.部分和完全老化的海盐颗粒占海盐颗粒总数的86%,且部分老化的海盐颗粒表面及完全老化的海盐颗粒以长条状Na2SO4成分为主.同时,发现两处采样点(印度洋中东部和南极内陆)的样品中富硫颗粒较多,根据后向气团轨迹判断这些富硫颗粒主要来源于海洋地区,推测是由海洋表面浮游生物释放的二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS)经过大气氧化形成.本研究表明,南半球海洋大气中海盐颗粒老化是由海洋表面释放的DMS控制,这不同于北半球海洋大气中人为源影响的海盐颗粒老化现象.