NO_x光解测量装置的观测应用实例

将一套基于NO2光解原理自主设计的光解室与Thermo 42i系列氮氧化物分析仪的化学发光检测室联用,应用于四川资阳乡村站的外场观测中.结果发现,在进样流量170 m L·min-1、光源温度20℃、光源功率约60 W的条件下,该套自主设计的光解室对NO2的转化效率可连续30 d稳定在80%.同时,与传统钼转化炉法进行了比对,发现两种方法得到的NO浓度测量结果趋于一致(误差5%以内,R2=0.99);而NO2的测量结果则是钼转化炉法显著偏高于光解法,偏差约为3.72 ppbv(R2=0.86).将两种方法的测量差值(ΔNO2)与O3、NOz([NOz]=[NOy]-[NOx])及NO2光解速率J(NO2)等数据进行分析,推论出ΔNO2由钼转化炉中部分NOz热转化所致,且ΔNO2在NO2低浓度段偏差的不确定性也初步归因于NOz浓度测量的不确定性.利用观测中获得的HONO、HNO3、PAN浓度代表NOz对NO2进行修正后,再次与光解法测量结果比对,结果证实钼转化炉法的高估值确由部分NOz物种导致,同时证实光解法测量结果更接近NO2的真实值.     

珠三角地区冬季大气细颗粒物理化特性与成因

基于珠三角大气超级站2013年11月29日-12月17日大气细颗粒物(PM2.5)质量浓度、主要水溶性离子组分及其重要气态前体物等参数的在线监测结果,揭示了当地冬季大气细颗粒物的理化特性,及细颗粒物二次组分与其气态前体物的相互作用规律,并结合同期南岭背景站PM2.5监测结果,评估长距离输送对珠三角PM2.5污染的影响。观测期间,SO42-、NO3-和NH4+的平均浓度分别为24.7、17.3和16.0μg/m3,占PM2.5中的平均比例之和为64.3%,说明二次转化是珠三角冬季细颗粒物的重要来源。珠三角冬季大气气态NH3平均浓度为13.1μg/m3,具有足量气态NH3以中和硫酸盐和硝酸盐;大气环境有利于NH4NO3的生成与存在,甚至可以导致NO3-迅速生成,使其浓度高于SO42-。不利气象条件下,污染物累积与转化是冬季PM2.5污染的主要成因,个别时段长距离输送的影响显著。     

缓解西北地区缺水问题的新途径

根据虚拟水与水足迹的理论与计算方法，对我国西北和中部地区虚拟水含量进行研究。首先计算2000年江西省主要农产品虚拟水含量和城乡居民生活消费虚拟水含量，得出粮食作物的虚拟水含量为28481×108 m3；城镇居民人均消费主要产品的虚拟水量为76827 m3；农村居民人均消费主要产品的虚拟水含量为67017 m3。然后在前人计算结果的基础上，将江西省与陕西省的城乡居民生活消费虚拟水含量进行比较分析，发现城镇居民人均消费粮食虚拟水含量都低于农村居民，陕西省居民人均消费虚拟水含量中粮食虚拟水含量比重大于江西省居民。通过进一步研究居民的消费结构，得出调整区域生产与消费结构，增加虚拟水贸易，是缓解我国西北地区水资源短缺与社会经济发展矛盾的新途径的结论，并指出调整农村消费结构的关键是提高农业生产的机械化。〖     

工业化、城市化对耕地数量变化影响差异分析

工业化、城市化进程对耕地资源数量变化产生了重要影响，但工业化、城市化对耕地资源数量的影响机制存在差异。以1990~2005年江苏省数据为基础，通过建立向量自回归模型，运用脉冲响应函数和方差分解方法，分析了工业化、城市化对耕地数量变动率影响的差异。结果表明，耕地数量变动率、工业化水平和城市化水平均呈非平稳变动趋势，但工业化、城市化对耕地数量变动率的作用方向不同，工业化对耕地数量变动率产生负效应，城市化则产生正效应。同时，城市化对耕地数量变化的影响大于工业化带来的影响，并且城市化的影响比工业化的影响更为持久。这意味着，〖JP2〗江苏省工业化和城市化快速增长时期，城市化是耕地数量变化的首要原因。因此，在当前江苏省工业化与城市化非平衡发展的情况下，合理控制城市化进程，提高城市化质量，对于耕地保护具有积极意义。〖     

洪泽湖流域洪涝灾害演变趋势及其与El Nio事件关系

为分析洪泽湖流域洪涝灾害在千年尺度序列上的演变趋势,采用统计历史洪涝记录的方法,分析了气候变化背景下洪涝灾害的响应过程,探讨了洪泽湖流域洪涝灾害同El Nio事件的关系。结果表明：近1 000 a来洪泽湖流域洪涝灾害的频度总体是趋于上升的,这种变化趋势同气候变化的趋势是一致的。研究结果显示：公元1000~1400年洪涝记录偏少,同我国东部地区尤其是中世纪暖期出现的一次200 a以上的干旱化过程有较好的对应性。1400~1800年是洪泽湖流域洪涝的多发期,这一事实同我国东部1550~1850年小冰期期间总体偏湿的环境特征相一致。分析洪涝灾害变化同El Nio事件对应性关系表明：在El Nio事件年及其次年是洪泽湖流域洪涝的多发年份。这可能是由于El Nio事件通过改变西太平洋副高的强度与位置,以及大气环流形势而引起的降水异常所致。了解洪泽湖流域洪涝的演变趋势及其同El Nio的关系对于长期防灾减灾策略具有重要的参考意义。     

北京冬季奥运会历史同期大气PM2.5污染特征分析

基于2015~2021年的1~3月北京市大气PM_2.5浓度与化学组成长期观测数据,分析了2022年北京冬季奥林匹克运动会（冬奥会）和北京冬季残疾人奥林匹克运动会（冬季残奥会）历史同期的PM_2.5污染态势、化学组成特征以及潜在源区.2015~2018年的1~3月重污染［日均ρ（PM_2.5）>75 μg·m^-3］天数以及重污染期间PM_2.5平均值下降十分显著,之后这两者未发生明显改变.2018~2021年的1~3月每年平均发生重污染23 d,重污染天ρ（PM_2.5）平均值约为120.0 μg·m^-3.2015~2021年的1~3月超长重污染过程（连续重污染超过5 d）平均每年发生2~3次,其中2021年发生3次,且持续时间最长达到8 d.历年冬奥会历史同期发生重污染的天数为2~9 d,春节期间烟花爆竹大量燃放可能是该时期重污染发生的重要原因之一;冬季残奥会历史同期重污染天数一般为1~5 d,但2021年受频繁出现的静稳天气影响,重污染天数高达9 d.在同时段重污染期间,PM_2.5化学组成均以二次组分为主,例如在PM_2.5可测组分中,2020年NO₃^-质量分数高达46%,较同年清洁天（11%）显著增加;SO₄^2-质量分数为12%~19%,说明当前硫酸盐污染仍不容忽视.北京市1~3月PM_2.5主要贡献区域包括内蒙古自治区中西部、河北省、天津市、山西省、陕西省、山东省中西部和河南省北部.研究结果将为北京市冬季空气质量持续改善以及2022年冬奥会与冬季残奥会期间北京市环境空气质量保障提供科学依据.     

紫外光强化Fe(Ⅱ)-EDTA活化过硫酸盐降解直接耐酸大红4BS

为探索硫酸根自由基对偶氮染料的降解能力,以直接耐酸大红4BS（下称大红4BS）为模拟污染物,通过UV/Fe（Ⅱ）-EDTA/PDS（PDS为过硫酸钠）体系,探讨了初始c（PDS）、Fe（Ⅱ）/EDTA（摩尔比）、无机盐阴离子等对大红4BS降解的影响.结果表明,大红4BS的脱色率随着初始c（PDS）的增加而增大,当c（PDS）超过15 mmol/L时无显著变化.Fe（Ⅱ）/EDTA比在5:1时效果最好,5 min时使0.038 0 mmol/L大红4BS的脱色率达到93.6%.反应符合二级动力学模型.HCO₃-、Cl-、NO₃-、SO₄2-等无机盐阴离子表现出明显抑制作用,c（无机盐阴离子）在100 mmol/L条件下,脱色率分别降低66.9%、13.2%、12.1%、9.43%.利用紫外可见光谱,依据其结构与特征吸收的关系,初步推测自由基离子对大红4BS降解的途径:苯环最先遭到破坏,随后偶氮键断裂、萘环开裂.研究显示,UV光可有效强化Fe（Ⅱ）-EDTA活化过硫酸盐形成SO₄-·自由基,对偶氮染料具有很好的脱色能力,最佳反应条件[PDS:Fe（Ⅱ）:EDTA（摩尔比）为15:5:1]下,大红4BS在10 min时脱色率高达98.1%.      

基于生态服务供给成本的三江源区生态补偿标准核算方法研究

为了对生态保护地区进行合理补偿,亟需构建生态补偿标准的核算方法.通过对适用前提、现实条件、方法确定性等方面的比较,提出了相对准确可行的、基于生态服务供给成本的核算方法.在此基础上,构建理论分析框架,阐释了生态服务供给成本由加强生态建设和环境治理投入的显性成本和隐性成本构成,其中隐性成本又包括直接限制资源环境要素利用的成本和间接影响相关要素的成本;最后,将该核算方法应用于三江源区生态补偿研究.结果表明:三江源区生态服务供给的显性成本包括生态保护与建设成本、农牧民生产生活基础设施建设成本和生态保护支撑项目成本;直接限制资源环境要素利用的隐性成本为畜牧业、水电业、矿业的损失扣除旅游业增加之后的变化量;间接影响相关要素的隐性成本为因保护措施而带来的整体经济发展降低扣除直接限制资源环境要素的成本后的部分.以2013年为例,三江源区生态保护的显性成本为9.4×108元,隐性成本为22.4×108元,其中直接限制资源环境要素的成本为10.6×108元,间接影响相关要素的成本为11.8×108元,补偿额度应为31.8×108元.由于基于生态服务供给成本的核算方法仅考虑了经济损失,未来可结合生态环境方面的成本和效益做进一步完善.      

基于生态保护成本的三江源区生态补偿资金估算

为了量化生态保护成本作为生态补偿的理论最低标准,以三江源区为例,将生态保护成本作为生态补偿标准下限,从实际需求角度分析基于生态保护成本的生态补偿标准核算范围与指标体系,结合相关政策和调研资料,采用费用分析法对生态保护成本进行动态核算,以2010年为基准年,确定与量化2011—2030年三江源区16县1乡的生态补偿标准.结果表明:① 2011—2030年三江源区生态补偿标准下限为4 095.4×108元,其中,2010年为177.7×108元,2011—2020年为2 069.5×108元,2021—2030年为2 025.9×108元.② 按补偿资金的不同投入类别,生态保护与建设投入的补偿下限为1 728.6×108元,居民生产生活改善投入的补偿下限为1 250.4×108元,基本公共服务能力投入的补偿下限为1 116.4×108元.③ 2011—2030年,三江源区土地生态保护投入由12元/（hm2·a）增至180元/（hm2·a）,农牧民生产生活改善的投入由4 500元/人增至8 000元/人.生态补偿资金的差异主要源于草地退化严重程度、人口分布相对集中程度等方面,这将有助于缓解三江源区“人-草-畜”这一核心矛盾,同时有助于推进三江源区生态补偿机制的建立.      

莠去津对野生植物群落下土壤微生物功能多样性的影响

为探明亚致死剂量农药对土壤微生物多样性影响,基于大田控制试验,采用Biolog-ECO微平板技术分析喷施亚致死剂量的莠去津对野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:① 莠去津的喷施浓度对土壤微生物群落利用全部碳源的能力无显著影响（P>0.05）,但与喷施处理后第30天相比,处理后第60天的土壤微生物群落利用全部碳源的能力有所降低,其中处理Ⅰ〔喷施浓度（以质量浓度计）为1 200 g/hm2〕、处理Ⅲ（喷施浓度为300 g/hm2）显著下降（P < 0.05）,而CK（对照组）、处理Ⅱ（喷施浓度为600 g/hm2）降低程度不显著（P>0.05）,并且其各处理间土壤微生物群落对全部碳源的利用能力大小为CK >处理Ⅲ >处理Ⅱ >处理Ⅰ.② 喷施处理后第30天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力最强,对羧酸类碳源的利用能力相对较弱;喷施处理后第60天土壤微生物群落对碳水化合物类碳源的利用能力降幅最大,处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ分别下降了0.63、0.78、0.85、0.76.③ 喷施除草剂后第30天处理Ⅱ的Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他处理（P < 0.05）,而第60天各处理间多样性指数无显著差异;与喷施处理后第30天相比,第60天各处理多样性指数都有所下降,但没有显著差异（P>0.05）.④ 对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析结果显示,提取的与土壤微生物碳源利用相关的主成分累积贡献率为86.6%,主成分1能够区分喷施处理后两个时期的土壤微生物群落特征.⑤ 冗余分析（RDA）表明,pH是土壤微生物利用碳源能力差异的重要影响因素之一.研究显示,除草剂莠去津的施用可在一定程度上降低野生植物群落下土壤微生物群落功能多样性.