扎当冰川雪坑中不同粒径微粒元素和矿物组成特征

为了研究雪冰中不溶性微粒的矿物和元素组成及其来源,2009年5月和7月在念青唐古拉山扎当冰川垭口采集了2个雪坑样品,采用质子激发X荧光分析（PIXE）和X射线衍射定量分析方法（XRD）测定了不同季节粗细微粒（d〉10μm和0.22μm     

青藏高原冰川区可溶性有机碳含量和来源研究

对青藏高原祁连山老虎沟12号冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川及珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川雪坑样品中可溶性有机碳(DOC)和主要离子的质量浓度进行了分析.结果表明3个雪坑中DOC的平均质量浓度分别为(250.30±157.10)、(216.92±142.82)和(152.50±56.11)μg·L-1,具有从北到南依次减小的空间分布特点.3个雪坑DOC和主要离子质量浓度比例分析表明,唐古拉山冰川区和珠穆朗玛峰冰川区两个雪坑中DOC质量浓度与主要离子总质量浓度相当(DOC质量浓度占DOC与主要离子总质量浓度的比例分别为51%和49%).相应地,祁连山冰川区雪坑由于地理位置和气候条件等因素,受粉尘影响较大,导致Ca2+的质量浓度最高可达5 299.18μg·L-1,DOC所占比例较低(仅占5%).青藏高原冰川区DOC与Ca2+、Mg2+、K+和SO2-4均呈显著正相关.主成分分析(PCA)表明,青藏高原冰川区雪坑DOC主要是自然来源,也有生物质、化石燃料燃烧和农业生产过程等人为排放的贡献.此外,对3个雪坑的碳沉降通量进行了估算,LHG、TGL和ZF这3个雪坑的碳沉降通量分别为189.23、132.76和128.44 mg·(m2·a)-1,这对该地区碳循环的深入认识和研究具有重要意义,同时也有利于冰川变化的研究.     

西安冬季大气棕碳光学特征及辐射强迫

为探讨西安冬季不同大气污染状况（污染天和清洁天）大气细粒子（PM_2.5）及其一次棕碳（BrC_pri）和二次棕碳（BrC_sec）的光学特征及辐射效应,开展了高分辨率多波段光学参数观测,获得PM_2.5多波段光学吸收系数（b_abs）,通过进一步数据分析得到BrC_pri和BrC_sec的光谱依赖指数（AAE）及其相对黑碳（BC）的辐射强迫.结果显示,污染天时段370nm光学吸收（b_abs（370））和880nm光学吸收（b_abs（880））均值分别为（733±311） Mm^-1和（185±80） Mm^-1,分别高出清洁天约5.9倍和6.2倍.清洁天PM_2.5的AAE1.08~2.09,变化幅度大于污染天（1.28~1.79）.清洁天棕碳光学吸收（b_abs（BrC））在370nm波长对总吸收占比高于污染天,均超过30%.一次棕碳光学吸收（b_abs（BrC_pri））在清洁天和污染天均对b_abs（BrC）呈现高贡献,占比范围分别为76%~86%和82%~91%,说明一次排放仍然是造成西安冬季污染的重要原因.清洁天BrC、BrC_pri和BrC_sec的AAE均值分别为4.42、4.31和4.78,均高于污染天,说明清洁天粒子等效直径相对较小,老化程度较高导致BrC的高光谱依赖性.b_abs（BrC_sec）日间变化表明污染天凌晨高湿条件下的液相反应可能是BrC_sec形成的主要机制,比清洁天更为强烈,而污染天日间BrC_sec受光漂白的影响较大.最后估算了BrC_pri和BrC_sec的辐射强迫效应,在紫外波段（300~400nm）,污染天BrC_pri和BrC_sec相对BC的辐射强迫分别为62%和16%,而清洁天分别为59%和23%,表明BrC_pri和BrC_sec在西安冬季的辐射强迫效应不容忽视.     

天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度特征研究

根据2002年与2004年在天山乌鲁木齐河源1号冰川与奎屯河哈希勒根51号冰川采集的粒雪与冰川冰样品,利用热/光反射法(TOR)分析得到有机碳(OC)与元素碳(EC)的浓度,并探讨了天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度的时空特征与环境意义.结果表明,总碳(TC)浓度从高到低依次为:乌鲁木齐河源1号冰川西支雪坑(1 943 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支雪坑(989 ng.g-1)>奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑(150 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支冰川冰(77 ng.g-1),OC和EC的浓度序列也较为类似;天山冰川区雪层中OC浓度平均值为557 ng.g-1,EC浓度平均值为188 ng.g-1.不同冰川积累区雪层剖面的中下部污化层附近一般都会出现碳质气溶胶浓度峰值,但某些突发性事件会使得表层雪也产生浓度峰值;在季节性碳排放(如居民采暖、农业活动等)与碳传输(如大气环流等)的影响下,雪层中碳质气溶胶浓度在7～11月间总体呈波动下降的趋势;冰川冰与粒雪间碳质气溶胶浓度可能存在着数量级的差异,这主要受到冰川所在环境、雪冰采样时空条件等因素影响;雪层表面是否存在EC对反照率有很大影响,模拟显示在波长为300～700 nm范围内反照率平均降低0.22.     

安固里淖湖积物中总有机碳含量及其碳同位素的环境意义

在探讨有机碳含量及其稳定碳同位素的环境指示意义基础上,对张北高原安固里淖湖泊沉积物进行了分析,重建了安固里淖近400年来的气候环境演变格局。安固里淖沉积物中总有机碳含量的变化间接反映了区域气温的变化,有机碳同位素值的变化与湖泊水位波动导致的湖泊水生植物种类的改变有关。在钻孔岩芯定年的基础上,认为安固里淖地区从约1630AD开始气候逐渐变冷,到1840～1890AD为温度最低点,随后气候变暖;相对于温度的变化过程,从约1630AD开始,气候逐渐向湿润方向发展,到约1770～1840AD期间气候最为湿润,之后气候逐渐变干。     

干热河谷不同利用方式下土壤活性有机碳含量及其分配特征

对比研究了干热河谷新银合欢林地、大叶相思林地、旱耕地和荒地土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量及其分配比例.结果表明,4类利用方式下SOC含量在4.22～5.19g·kg-1之间,其差异不显著.新银合欢(2.14g·kg-1)和大叶相思林地ROC含量(2.03g·kg-1)显著高于旱耕地(1.38g·kg-1)和荒地(1.34g·kg-1);4类利用方式下,旱耕地MBC和DOC含量均最高,荒地最低.林地ROC分配比例是荒地和旱耕地的1.3～1.6倍;旱耕地MBC和DOC的分配比例均高于其他3类利用方式,林地和荒地MBC、DOC分配比例接近.植被凋落量和管理措施是不同利用方式下ROC含量差异的主要原因,而土壤含水量和植被凋落性质是4类利用方式下MBC、DOC含量变异的主要影响因素.干热河谷ROC含量变化可以敏感地指示SOC动态,但MBC、DOC含量变化则不能反映SOC动态.     

中国典型城市固体废物可降解有机碳含量的测定与研究

城市固体废物填埋处理产生的甲烷是一种重要的温室气体,城市固体废物中可降解有机碳(DOC)含量是计算其甲烷排放量的重要因子之一.1996年IPCC指南给出了不同可降解有机碳的公式和不同类型固体废物可降解有机碳缺省值.该缺省值主要来自发达国家的文献,不能完全适合中国的实际情况.选择武汉和沈阳作为我国南方和北方城市的代表,分别在其老城区、新建城区、综合市场、食品超市、垃圾填埋场等区域进行固体废物采样,经过化学分析得到代表城市干基和湿基固体废物的含水率、含碳量和可降解有机碳含量,并对其成分特征进行分析,得到中国城市固体废物可降解有机碳含量推荐值.      

淮河流域安徽段水系沉积物中重金属和有机碳的含量研究

基于对淮河流域安徽段水系中7条河流的21个沉积物样品的实验研究,获得了Be、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Mn、Ba、Tl和Zn等10种重金属的含量数据,分析了沉积物中重金属的富集状况和分布特征;在此基础上,结合沉积物的有机碳含量进行了相关性分析,综合评价了淮河流域安徽段水系沉积物中重金属的污染状况.结果表明:重金属在研究区水系沉积物中的分布存在一定规律,分布受多种因素的影响;各河流(淮河除外)有机碳含量沿水流方向,有逐渐降低的趋势;研究区水系沉积物中重金属污染总体较轻微,仅在西淝河、茨淮新河、涡河和淠河等4条河流的部分河段沉积物中出现了Cd、Pb、Mn和Ba等重金属污染迹象.     

青海湖流域六类土壤表土有机碳黑碳含量特征及其储量

根据青海湖流域土壤类型图采集了49 个表土样品,研究了这些样品的有机碳和黑碳的 含量特征及其储量。研究得出：六类土壤的有机碳含量都比较高,说明青海湖流域土壤的储碳能 力比较强;总体来说,六类土壤的黑碳含量都不高,但是焦炭的含量是相当高的,而烟炱的含量 较低;焦炭和黑碳的相关性极高,说明焦炭是黑碳的主要组成部分,并且说明二者具有相同的来 源;由于焦炭主要是由生物质燃烧生成的,故而这六类土壤的黑碳也多是由生物质燃烧生成的; 六类土壤总面积为18416.15 km² （占流域土壤总面积的78%）,有机碳总储量为119.56×106 t, 黑碳总储量为4.36×106 t。     

太湖西北湖区表层水体颗粒态有机碳含量的季节变化及其来源解析

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口到湖心区设置5个采样点,于2012年9月—2013年8月逐月采集表层水体样品,测定了水温、蓝藻生物量和总细菌丰度,并分析了颗粒态有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)含量及颗粒态有机物(POM)的碳稳定同位素特征值(δ~(13)C_(POM))和碳氮比(C/N).结果表明,与DOC相比,太湖西北湖区表层水体POC含量变化范围较大,为(0.49±0.03)~(30.86±2.00)mg·L~(-1),冬季POC含量较低,春季和夏季POC含量达到最大值.降雨冲刷作用产生的悬浮物随着地表径流进入水体可能是引起汛期POC/DOC升高的重要原因.鉴于太湖水体风场影响下表层湖流作用会引起蓝藻在西北湖区堆积,5个采样点的蓝藻生物量没有显著差异.POC含量的差异仅存在于靠近陈东港的河口区S5与湖心S4之间(p0.05,n=10).蓝藻生物量与POC含量(r=0.634,n=48,p0.01)、δ~(13)C_(POM)(r=0.500,n=48,p0.01)均显著正相关,表明蓝藻是太湖西北湖区表层水体POC的来源之一.西北湖区秋、冬季δ~(13)C_(POM)显著低于春、夏季(p0.001,n=57),均值(-25.9‰±6.37‰)介于太湖δ~(13)C微囊藻(-20.9‰)和外源来源端元的碳稳定同位素特征值(-27‰)之间,表明内源和外源来源都是太湖西北湖区表层水体POC的来源,夏季表层水体POC的主要来源是内源,冬季河口区S5的主要来源是外源.POM碳氮比有显著季节变化规律,秋、冬季较春、夏季高(p0.001,n=55),平均值(9.36±2.80)较低,可能是内源来源POC及外源POC被细菌生物降解的结果.     

长江三角洲地区大气顶气溶胶直接辐射强迫遥感估算

利用MODIS和OMI卫星遥感数据估算长江三角洲地区大气顶气溶胶直接辐射强迫并分析其时空变化特征.结果表明了大气顶辐射强迫和气溶胶光学厚度(AOT)存在明显的线性相关关系,R和RMSE分别为0.89和5.50.大气顶辐射强迫的区域月平均变化范围大约在-10~-70W/m2之间,一年中最大值(-53.97±6.14W/m2)和AOT一样出现在6月,最小值(-16.41±2.10W/m2)出现在12月.4个季节的大小依次是:夏季(-44.30±9.09W/m2)>春季(-42.00±7.83W/m2)>秋季(-28.02±6.32W/m2)>冬季(-20.40±5.00W/m2).在6 月,大气顶气溶胶辐射强迫空间差异最明显,在太湖沿岸的城市地区,如上海、杭州,辐射强迫可达-70W/m2,而在千岛湖地区大约为-10W/m2.在12月,空间差异最小,北部城市地区大约为-20 W/m2;南部地区大约为-10 W/m2.     

华北地区沙尘气溶胶对云辐射强迫的影响

采用CERES SSF Aqua MODIS Edition 2B/2C和CALIPSO卫星探测资料结合地面台站沙尘观测资料,通过对强沙尘天气过程中纯云区与沙尘云区大气层顶处辐射强迫值的对比分析,研究了我国华北地区沙尘气溶胶对云辐射强迫的影响.研究发现, 2006年4月16日、5月16日、2007年3月30日3次过程沙尘云区大气层顶云的净辐射强迫绝对值比纯云区分别减小了7.1%,17.2%和3.1%,云的冷却效应受到不同程度抑制.纯云区与沙尘云区云的光学特性参量的对比分析结果表明,绝大部分沙尘云区的云粒径、云水路径和光学厚度值均比纯云区的要小.     

青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究

通过对青藏高原土壤普查数据的整理分析,定量研究了青藏高原28个典型土壤类型、14个主要生态系统类型0～20cm、20～50em及50～100cm深度内土壤有机碳密度的垂直分布规律.结果表明,青藏高原28个典型土壤类型3个土层的有机碳密度平均值为(6.16±1.08)kg·m-2、(5.06 ±0.85)kg·m-2、(5.30±0.82)kg·m-2;在0～100cm土层内,暗棕壤、沼泽土的有机碳密度显著高于其它土壤类型,而高山漠土、灰棕漠土、亚高山漠土的有机碳密度不仅远远低于区域平均水平,而且显著低于其它土壤类型.14个典型生态系统土壤的有机碳密度均值为(7.47±1.38)kg·m-2、(6.07±1.24)kg·m-2、(6.46±1.16)kg·m-2;其中,以沼泽草甸、针叶林土壤的有机碳密度最高,而温性荒漠、高寒荒漠、高寒草原及亚高山草原土壤有机碳密度显著低于其它生态系统.这不仅体现了青藏高原土壤-植被显著的地带性分布,而且为青藏高原土壤有机碳循环模型,及有机碳对全球变化的响应研究提供重要的基础数据.     

中国沙尘气溶胶的间接辐射强迫与气候效应

利用在线耦合的区域气候化学模式系统(RegCCMS),对2003~2007年的3,4,5月中国沙尘气溶胶的空间分布,间接辐射强迫和间接气候效应进行模拟.结果表明:沙尘分布主要集中在中国西北的新疆、内蒙、甘肃等地区.5月份最高的中心值浓度达到3500μg/m3,3个月地面浓度依次增大.3,4,5月由沙尘气溶胶造成的第一间接辐射强迫平均值分别为-1.26,-2.0,-2.69W/m2.局部地区达到-7W/m2.考虑到沙尘气溶胶的第一间接气候效应后,使近地面气温下降,降水减少,3,4,5月地面气温变化的平均值为-0.05,-0.07,-0.08K. 3,4,5月降水变化平均值分别为-0.0037,-0.037,-0.1mm/d. 不同的月份和地区,温度和降水的变化存在明显的差异.     

Disturbance of light-absorbing aerosols on the albedo in a winter snowpack of Central Tibet

A field observation on the albedo of the snowpack in Central Tibet was conducted in the Nam Co region in the winter of 2011. Snow properties, including grain size and density, were measured in the field, and surface-layer snow samples (down to 5 cm) were collected. The average concentrations of black carbon and dust were 72 ppbm (close to that in the glaciers of Mt. Nyainqentanglha) and 120 ppmm, respectively. Inverse trends were found to exist between the albedo of the snowpack and light-absorbing aerosols (LAAs) as well as grain size growth. Modeling showed that black carbon, dust, and grain growth in the winter snowpack can reduce the broadband albedo by 11%, 28%, and 61%, respectively.     

Direct radiative forcing of urban aerosols over Pretoria (25.75°S, 28.28°E) using AERONET Sunphotometer data: First scientific results and environmental impact

The present study uses the data collected from Cimel Sunphotometer of Aerosol Robotic Network（AERONET） for the period from January to December, 2012 over an urban site,Pretoria（PTR; 25.75°S, 28.28°E, 1449 m above sea level）, South Africa. We found that monthly mean aerosol optical depth（AOD, τa） exhibits two maxima that occurred in summer（February） and winter（August） having values of 0.36 ± 0.19 and 0.25 ± 0.14,respectively, high-to-moderate values in spring and thereafter, decreases from autumn with a minima in early winter（June） 0.12 ± 0.07. The Angstrom exponents（α440–870） likewise,have its peak in summer（January） 1.70 ± 0.21 and lowest in early winter（June） 1.38 ± 0.26,while the columnar water vapor（CWV） followed AOD pattern with high values（summer） at the beginning of the year（February, 2.10 ± 0.37 cm） and low values（winter） in the middle of the year（July, 0.66 ± 0.21 cm）. The volume size distribution（VSD） in the fine-mode is higher in the summer and spring seasons, whereas in the coarse mode the VSD is higher in the winter and lower in the summer due to the hygroscopic growth of aerosol particles.The single scattering albedo（SSA） ranged from 0.85 to 0.96 at 440 nm over PTR for the entire study period. The averaged aerosol radiative forcing（ARF） computed using SBDART model at the top of the atmosphere（TOA） was- 8.78 ± 3.1 W/m2, while at the surface it was- 25.69 ± 8.1 W/m2 leading to an atmospheric forcing of ＋ 16.91 ± 6.8 W/m2, indicating significant heating of the atmosphere with a mean of 0.47 K/day.     

中国泥炭地有机碳储量与储存特征分析

根据全国泥炭资源调查的结果, 运用有机质含量、干容重、泥炭储量、泥炭地面积等数据估算中国泥炭地有机碳储量,并探讨其碳储存特征.结果表明,我国泥炭地有机碳总储量约15.03亿t.在各省和各气候区分布不均匀,四川省(6.45亿t)和云南省(2.91亿t)泥炭地有机碳储量最丰富,占总储量的62.29%.各气候区中高原湿润区泥炭地有机碳储量最大(7.14亿t),特别是若尔盖高原泥炭地有机碳储量(6.30亿t)占总储量的41.92%.我国泥炭地有机碳密度一般在80~140kg/m3, 最大值为270~360kg/m3,最小值小于80kg/m3,其分布以燕山、太行山至横断山为界,西北部低,东南部高.泥炭地单位面积有机碳储量均值为143.97kg/m2,滇南高原最高,达到637.06kg/m2.区域平均泥炭地有机碳积累强度为208.23 t/km2,若尔盖高原最高达3972.71t/km2.     

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2NM_2、NPNCK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NPM_2NM_2NNPCK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm~(-_2)·a~(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm~(-_2)·a~(-1)、440._2 kg·hm~(-_2)·a~(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.