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.     

长春市大气颗粒汞及其干沉降通量

在1999-07～2000-01,监测了长春市5个功能区及一个对照点的大气颗粒汞浓度.非采暖期,市区颗粒汞浓度范围为0.022ng·m^-3～0.398ng·m^-3,平均为0.145 ng·m^-3,对照点平均为0.084ng·m^-3.采暖期,市区颗粒汞浓度范围为0.148ng·m^-3～1.984ng·m^-3,平均为0.461ng·m^-3,对照点平均为0.211ng·m^-3.采暖期颗粒汞浓度平均超出非采暖期2倍以上.燃煤与地面扬尘是大气颗粒汞的2个主要来源.地面扬尘对颗粒汞的贡献约占8%～30%.应用理论模型估算汞的干沉降通量,市区颗粒汞干沉降通量为43.06μg·(m2·a)^-1,对照点为21.28ng·(m²·a)^-1.     

山东省主要城市酸沉降现状及影响因素分析

根据山东省多年降水观测资料,分析了其17个设区城市的酸雨现状,并研究了济南市和青岛市硫的干、湿沉降及其变化规律.结果表明,近5a(1997～2001年)青岛市降水酸度位列全省17城市之首,是唯一降水pH年均值低于酸雨临界值5.60的城市;山东省主要城市的降水酸度总体上呈下降趋势.济南市和青岛市近年来硫沉降总通量基本稳定或呈下降趋势,仍达10t/(km²·a)左右;在硫沉降总通量中,硫干沉降的贡献率达80%以上,而在硫干沉降通量中,SO₂干沉降的贡献率要远远高于SO₄^2-干沉降的贡献率.通过分析酸雨前体物排放强度、土壤酸碱性以及气象条件对酸沉降的影响,揭示了山东省内主要城市酸沉降的影响因子.     

太原地区大气氮湿沉降变化特征

为研究太原地区的大气氮湿沉降时空变化规律,于2016年1月～2017年12月采用雨量器对太原市市中、近郊和远郊三地大气氮湿沉降进行了为期2年的监测。得到市中、近郊、远郊的NO₃^--N平均浓度为12.9、18.4、1.3 mg/L,NH₄⁺-N平均浓度分别为3.6、2.3、1.6 mg/L。季节变化上看,NH₄⁺-N浓度值四季相对平均,春夏季稍高,而NO₃^--N浓度变化较大且冬春季浓度值较高。三个采样点大气氮湿沉降量（无机氮）年均沉降量分别为40.0、48.0、14.2 kg/hm²,以近郊的沉降量最高。市中、近郊、远郊的NH₄⁺-N沉降量分别为9.0、5.0、8.2 kg/hm²,占总无机氮湿沉降量的比重分别为22%、11%、57%,NO₃^--N沉降量分别是31.0、43.0、6.0 kg/hm²,占总无机氮湿沉降量的比重分别为78%、89%、43%。从上可知城市降水中主要以NO₃^--N沉降为主,农村则以NH₄⁺-N沉降为主。结合市中、近郊、远郊NH₄⁺-N/NO₃^--N浓度比值分别为0.54、0.30、1.31,充分表明市中和近郊大气氮湿沉降主要来自工业和交通运输源,远郊则来自农业源。另外,市中、近郊月氮湿沉降量与降雨量差异不显著,远郊则达到极显著水平,说明影响市区两点氮湿沉降的因素较为复杂。由以上数据看出市中和近郊氮污染情况比较严重,应根据各自沉降特点予以控制。     

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.     

丹江口水库淅川库区大气磷沉降特征

大气磷沉降是向地表水体输送营养元素的重要途径.以丹江口水库淅川库区为研究区,在库区周围设置了6个采样点,于2020年1—12月期间采集并分析了大气总磷干、湿沉降样品,探讨了总磷沉降的时空分布特征及其对库区水体外源磷输入的贡献.结果表明：研究区大气 总磷沉降量为1.19 kg·hm^-2·a^-1,其中,干沉降占比为49.73%,湿沉降占比为50.27%;总磷干、湿沉降量在空间上均具有显著差异性（p_s<0.05）, 湿沉降量在季节上具有极显著差异性（p<0.01）;总磷干沉降量受到气温、气压和风速的显著影响,湿沉降量受到降雨量的显著影响;总磷年沉降量为65.17 t·a^-1,占河流总磷入库量的42.18%.     

东亚地区的硫沉降特征分析

利用一个硫沉降模式讨论了东亚地区的硫沉降特征。大多数地区,干沉降是硫沉降的主要形式,在降水区,湿沉降可占总沉降的20%~95%。干沉降以SO₂的沉降为主,SO₂的干沉降占总干沉降的70%~90%。降水引起的湿沉降主要是SO₄2-的沉降,SO₄2-的湿沉降量一般为SO₂湿沉降量的1~9倍。干沉降与排放量之比的大值区与排放的大值区相对应,但其中心与排放的大值中心不重合,而是在其附近。      

北京夏季高温高湿和降水过程对大气颗粒物谱分布的影响

2004-07-13～2004-08-23使用TDMPS-APS系统在线测量颗粒物的数浓度谱分布,并于07-16～07-18选取了高温闷热夜晚、日间高温高湿和雨后晴朗干洁3种天气条件,使用多级串联撞击式采样器(MOUDI)测量颗粒物的质量浓度谱分布,结果表明,高温高湿天气条件下颗粒物的污染、尤其细粒子污染严重,导致很低的能见度(2.5km);PM_1.8和PM₁₀的质量浓度分别为170.68μg/m³和249.35μg/m³,细粒子质量浓度占PM10的68%;粒径为50～100nm颗粒物的数浓度最高,为2×10⁴～3×10⁴个/cm³;降雨过程对粗粒子和细粒子均有去除作用,对细粒子的去除作用尤为明显;降雨后PM₁₀和PM_1.8浓度分别比降雨前降低3倍和6倍;降雨过后的晴朗干洁天气有利于新粒子(3～20nm)的生成,生成的新粒子快速长大到50～100nm;随着污染物的累积,以后几天内又变为污染天气.     

陕北黄土高原239+240Pu大气湿沉降历史重建

重建Pu同位素的大气沉降历史是开展Pu示踪应用以及核事故安全评价的重要基础。本研究根据东京年降水量和^239+240Pu年大气沉降数据,并结合经验模型对陕北黄土高原^239+240Pu年湿沉降通量进行初探。结果表明,1957~2005年间研究区^239+240Pu年湿沉降通量在0.000 2~4.116 7 Bq/m²之间,累计湿沉降通量为14.08 Bq/m²;通过与周边土壤剖面的Pu总量对比发现陕北黄土高原Pu同位素的干湿沉降比为1左右。在时间变化上,上世纪60年代初全球大规模核试验导致研究区1963年^239+240Pu湿沉降通量出现峰值,1964~2000年Pu湿沉降通量呈明显减小趋势,2001~2005年亚洲粉尘的地表再悬浮过程使得^239+240Pu年湿沉降通量有所增加。     

四川中东部地区2009年大气硫沉降模拟

采用第三代公共多尺度空气质量模型Models-3/CMAQ,对四川中东部地区2009年1月、4月、7月和10月SO₂排放所产生的硫沉降分布进行数值模拟研究,并且将该模型输出的ρ(SO₂)、SO₄2-湿沉降量分别与地面层的ρ(SO₂)、降水中SO₄2-湿沉降量实测值进行相关分析,探讨硫沉降的季节、区域分布特征及湿沉降变化. 结果表明:ρ(SO₂)模拟值与实测值的R(相关系数)为0.445,SO₄2-湿沉降量模拟值与实测值的R为0.510;四川中东部地区夏季硫沉降量为2.2×104 t,高于其他三季,冬季最小,为1.0×104 t;硫沉降呈三大片区分布,宜宾、乐山、泸州为高值分布区,资阳、遂宁、南充、广安和达州均属于硫沉降低值区,成都、德阳、绵阳片区属硫沉降次高值区;干沉降中SO₂沉降量在各季所占比例均在85%以上,湿沉降中各季SO₄2-沉降量所占比例均在99%以上.      

西南地区大气中硫的化学特性及其对降雨的贡献率

1987-1989年春秋季在西南重庆、贵阳、成都和广元等地区采集大气颗粒物和雨水样品，测定了其中S和SO4^2-。探讨了颗粒物中S在粗细粒中的分布及水溶性S的百分比，估算了大气中S在气相(SO2)、液相(H2SO4)及固相(SO4^2-)中的分配比例，得知颗粒物中S对降雨的贡献率为18～50％。     

我国东部地区硫沉降模拟研究──模式应用

利用作者研究的统计箱模式,模拟分析了1990年的硫沉降及其来源。结果表明,SO₂浓度分布与排放源有着密切的关系,而SO^2－₄浓度分布受气象场的影响较明显;干沉降作用对大气中的SO₂是一个重要的清除过程,SO^2－₄在大气中的清除主要通过湿沉降过程实现;硫沉降污染主要集中在华北大部,长江中下游的江浙地区、川贵部分地区和华中地区的武汉、长沙等地附近;直辖市的排硫大部分传输沉降到相邻的省份,其它省份的排硫一半左右沉降在本省,大约三分之一的排硫输送到相邻的省份。     

我国东部地区硫沉降模拟研究──模式开发和性能分析

为满足管理和决策的需要,研究了一个可用于模拟硫化物远距离输送和沉降的二维欧拉统计箱模式。分析结果表明：湿沉降模式计算值和监测值之间具有较好的对应关系,两者的相关系数大于0.7;尽管SO₂、SO²₄－浓度和沉降量对一些参数的变化较为敏感,但模式的主要输出结果硫沉降对参数的变化不敏感,只要参数在适宜的范围内取值,计算结果是合理的。对气象场的年际变化影响分析表明,采用多年统计平均气象场代替单气象场切实可行。     

生长条件对苔藓硫含量和硫同位素组成指示大气硫沉降的影响

对相同大气沉降和土壤背景但生长条件不同的苔藓w（S）和δ（34S）进行了分析. 土生苔藓w（S）高于石生苔藓,表明土壤对苔藓w（S）指示大气硫沉降有影响. 受树冠遮挡的苔藓w（S）偏低反映了树冠吸收会削弱冠下的大气硫输入,而不同类型树冠对大气硫的截留吸收程度不同,这可能是造成树冠下方苔藓w（S）存在差异的主要原因,但随树冠厚度变化无明显规律.石生苔藓δ（34S）与大气硫δ（34S）吻合,而土生苔藓δ（34S）明显受土壤硫的影响而偏正. 此外,树冠下苔藓δ（34S）偏高还与树冠吸收大气硫的过程中发生34S歧视有关,苔藓δ（34S）随树冠厚度增加而偏正,进一步证实了树冠的长期吸收会使沉降到树冠下的大气硫源δ（34S）偏正. 因此,受生长条件歪曲了的苔藓w（S）和δ（34S）不能用于解释大气硫沉降的变化和来源,开阔地的石生苔藓比土生苔藓和受树冠遮挡的苔藓更具有大气指示意义.      

Dissolved organic sulfur in streams draining forested catchments in southern China

Dissolved organic sulfur (DOS) is an important fraction for sulfur mobilization in ecosystem. In this work stream waters were sampled in 25 forested sites in southern China to study the dissolved sulfur fractions. Dissolved sulfur was fractionated into dissolved organic sulfur (DOS) and inorganic sulfate (SO₄^2-) for 95 stream water samples. The results showed that the concentration of DOS ranged from 0 to 13.1 mg/L (average 1.3 mg/L) in all the streams. High concentrations of DOS in stream waters were found in the sites with high concentrations of sulfate. DOS constituted less than 60.1% of dissolved sulfur (average 17.9%). Statistical analysis showed that DOS concentration was correlated with SO₄^2- in streams waters and total sulfur in surface layer soils. The results also showed that DOS concentration in stream waters had a seasonal variation, but no trends were found with it. The implication was that the long term sulfur deposition had led the increase of the concentration and fraction of DOS in stream waters in acid rain prevailing regions     

中国硫沉降数值模拟

采用致酸污染物长距离传输模型ATMOS,对我国2002年排放的SO₂所产生的S沉降分布进行了数值模拟研究.分别将模式输出的ρ(SO₂),SO₄2-湿沉降量与实际监测地面层的ρ(SO₂),降水中SO₄2-湿沉降量进行相关性分析;对我国总S沉降、地面层ρ(SO₂)分布,以及S干、湿沉降分布特点等模拟结果进行详细分析.在此基础上,得到模拟各网格的总S沉降数值,将其与相应的S沉降临界负荷值进行比较,获得95%保证率(RAINS-Asia)下我国1°×1°S沉降超临界负荷分布图.为控制我国的S沉降,对各省SO₂减排的形势进行分析,并提出具体要求.      

大气沉降向华中丘陵区稻田输入硫通量的观测

选取我国华中丘陵区的湖南省长沙县一个典型水稻种植区,对2015与2016年2年雨水样中的SO₄²-S和大气SO₂的沉降量进行监测,分析雨水中SO₄^2-、NO₃^-的关系,解析大气硫沉降的主要来源.结果表明,研究区大气中SO₂-S和雨水中SO₄^2--S的年均浓度分别为8.5 μg/m³和1.1mg/L,大气硫沉降年均总量为26.8kgS/（hm²·a）,其中年均降雨混合沉降量18.2kgS/（hm²·a）,年均干沉降量为8.6kgS/（hm²·a）.研究区域硫素干、混合沉降量存在明显的季节差异,硫素混合沉降春季高于夏、秋、冬季,而硫素干沉降冬季高于春、夏、秋季.雨水中NO₃^-/SO₄^2-的质量比大多小于1,表明研究区大气硫素主要来自固定污染源（燃煤）.华中丘陵区稻田具有较高的硫沉降,但硫沉降量已较21世纪初出现了较大幅度下降,农业生产中需要根据农田硫素收支状况酌情补充硫肥来保证作物高产稳产.     

大气沉降向华中丘陵区稻田输入硫通量的观测

选取我国华中丘陵区的湖南省长沙县一个典型水稻种植区,对2015与2016年2年雨水样中的SO₄²-S和大气SO₂的沉降量进行监测,分析雨水中SO₄^2-、NO₃^-的关系,解析大气硫沉降的主要来源.结果表明,研究区大气中SO₂-S和雨水中SO₄^2--S的年均浓度分别为8.5 μg/m³和1.1mg/L,大气硫沉降年均总量为26.8kgS/（hm²·a）,其中年均降雨混合沉降量18.2kgS/（hm²·a）,年均干沉降量为8.6kgS/（hm²·a）.研究区域硫素干、混合沉降量存在明显的季节差异,硫素混合沉降春季高于夏、秋、冬季,而硫素干沉降冬季高于春、夏、秋季.雨水中NO₃^-/SO₄^2-的质量比大多小于1,表明研究区大气硫素主要来自固定污染源（燃煤）.华中丘陵区稻田具有较高的硫沉降,但硫沉降量已较21世纪初出现了较大幅度下降,农业生产中需要根据农田硫素收支状况酌情补充硫肥来保证作物高产稳产.     

用苔藓组织硫含量、S/N比值探讨江西省大气硫沉降

本文通过对江西省"r"型酸控区19个采样点88个细叶小羽藓样品进行分析,发现在大气硫浓度高的地区苔藓组织硫含量也高,说明细叶小羽藓可以作为监测植物指示大气硫污染。江西省苔藓组织硫含量从南往北递增,赣东北苔藓组织有着高的硫含量。南昌市和贵溪市市区苔藓组织硫含量和其相应的郊区苔藓组织硫含量有显著性差异(P<0.01),且市区苔藓组织硫含量明显高于郊区苔藓组织硫含量,说明这两个城市市区苔藓受到了点污染源的影响。对细叶小羽藓组织硫含量和大气SO2浓度进行线性回归分析,发现细叶小羽藓的组织硫含量(y)和大气SO2浓度(x)存在显著线性正相关(y=6.09x+0.16,R2=0.95,P=0.003)。用S/N=0.15把江西省采样点分为两组,贵溪市贵溪冶炼厂周围有着高的大气硫沉降量(组Ⅰ),其它采样点均是硫缺乏或者说是氮过量(组Ⅱ)。     

Critical load of sulfur deposition for ecosystemand its application in China

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