基于CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法的中国地区PM2.5浓度动力-统计预报方法研究

采用CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法相结合的动力-统计预报方法,对2014年1—12月全国252个环境监测站的PM_(2.5)浓度逐时预报值进行了滚动订正,分析了订正前后PM_(2.5)浓度的时空变化特征,重点研究该方法在中国不同地区不同季节的适用性.结果表明:CMAQ模式预报的PM_(2.5)浓度年平均和秋冬季季节平均偏差表现为非均匀空间分布特征,即辽宁、山东部分地区、川渝地区及华中、华东、华南大部分地区预报偏高,京津冀和西部大部分地区预报偏低;订正后PM_(2.5)浓度与实测值的空间分布较一致,上述偏高和偏低地区的PM_(2.5)浓度预报误差显著减小;秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差均大于年平均值.全国区域平均PM_(2.5)浓度实测值存在明显的季节变化特征,1—3月和11—12月较大,其他月份较小;PM_(2.5)浓度预报误差较大,多数时刻预报偏低,尤其是1—3月和11—12月偏低较明显;订正后PM_(2.5)浓度与实测值较接近,而且时间变化趋势较一致,秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差亦明显大于春夏季.秋冬季4个重点污染区域中,京津冀地区PM_(2.5)实测浓度的区域平均值较大,川渝地区次之,长三角和珠三角地区较小;珠三角地区PM_(2.5)浓度预报和订正效果较好,川渝和长三角地区次之,京津冀地区相对较差;经滚动订正后,全年和秋冬季时段PM_(2.5)浓度订正值与实测值的相关系数均显著增加,误差显著减小,尤其是秋冬季订正效果较好.川渝地区的订正改进幅度最大,长三角和京津冀地区次之,珠三角地区较小.本文方法均适用于非污染日和污染日全国范围的PM_(2.5)预报浓度订正,两种天气过程PM_(2.5)浓度的订正效果均较好;该方法对于改进京津冀地区污染日的PM_(2.5)浓度预报更有效,其他3个地区非污染日的订正改进效果优于污染日.本文研究结果可为改进空气质量预报、重霾污染天气预警和防治提供新技术途径和科学依据.     

Gas stable isotopic ratio mass spectrometry for measuring δ^13C and δ^18O in background atmospheric CO2

将商用MAT253稳定同位素比质谱仪、Airtrap高效预浓缩气体捕集阱与自加工16口自动进样器集成,建立了高精度气体稳定同位素比质谱分析系统,用于程序化自动分析本底大气CO2的δ^13C和δ^18O．气样分析时用工作标气定量并穿插目标气测定,还定期用实验室上一级标气对工作标气和参比气进行标校,以保证分析结果的可靠和可比．结果表明,利用不同稳定同位素比范围的标气重复进样测试,发现该系统对δ^13C和δ^18O的分析精度分别优于0．03‰和0．06‰,能基本满足本底大气CO2的碳氧稳定同位素比分析需求和WMO／GAW质量目标．     

农田涝渍灾害研究进展

农田涝渍灾害是我国传统的农业气象灾种之一。为了解我国农田涝渍灾害研究现状和研究进展,综述了农田涝渍灾害形成过程、涝渍胁迫影响农作物形态及生理和产量机理、涝渍排水和灾害等级指标、涝渍灾害风险及灾损评估、涝渍灾害防控技术等,揭示了强降水和持续性降水造成农田积水或土壤水分过饱和、引起作物根系和植株缺氧、诱发根系活性氧自由基急剧变化并对作物根系、叶片和茎鞘细胞发生过氧化反应而致灾的机理过程。文献数据分析表明：涝渍胁迫持续时间越长,对作物株高、叶绿素含量、叶片光合和呼吸作用和产量及构成影响越大。我国玉米生产最易遭受涝渍胁迫而致灾,平均减产率43.7%。小麦、棉花等农作物平均减产率在35%～20%。涝渍胁迫影响干物质分配和减产机理、分作物种类的灾损评估指标体系等缺乏深入研究,是今后重点研究方向。     

大气臭氧变化对油菜影响的模拟试验

在开顶式气室中,研究了不同O3浓度(8.93×10_-94.465×10_-10,4.46×10_-92.230×10_-10,2.23×10_-91.115×10s_-10,≤4.46×10_-910,1.12×10-9～1.79×10-9mol/L)和不同熏气天数(5,10,15,30d)处理对盆栽油菜的影响.结果表明,O3浓度升高,油菜可出现失水、畸形、叶片色斑等伤害症状.移出熏气环境后原伤害不能恢复,黄叶率显著增加,新生叶无明显伤害症状.高O3浓度短期熏气可促进油菜后期生长,对前期O3影响有补偿效应.试验还表明,增加O3浓度和延长熏气时间一般可增加叶片气孔阻力,降低气孔传导,抑制CO2吸收和水汽交换,提高叶温,降低光合速率,还可抑制根系生长,降低生物产量和经济产量,并使光合产物向各器官的分配模式发生变化.     

拉萨地区夏季大气CO,SO2及NO2变化初探

为研究青藏高原大气臭氧的光化学过程及其与气溶胶的相互作用,1998年夏季在西藏拉萨郊区对大气CO,SO₂及NO₂进行了综合测量.初步分析表明,近地层CO日平均质量分数为140×10-9～750×10-9,夏末呈明显增高趋势,CO含量的日变化呈双峰型,清晨和傍晚较高,与当地人为活动排放、风向频率和大气混合层高度的日变化密切相关;SO₂平均质量分数为0.15×10-9,NO2为0.39×10-9,NO₂约是SO₂的2.6倍,两者间存在一定的正相关,大致反映了该地区生物质燃料占主导的污染排放特征.      

MODIS C006气溶胶光学厚度产品在京津冀典型环境背景下的适用性

选取3个代表京津冀地区典型环境背景下的站点——北京、香河和兴隆,利用AERONET地基观测的气溶胶光学厚度(AOD)数据,研究了MODIS针对暗地表的C051暗像元法(DT C051)和C006暗像元法(DT C006),针对亮地表的C006深蓝算法(DB C006),以及融合了暗像元法和深蓝算法的融合产品(Combined C006),探讨了基于上述算法的AOD产品在京津冀地区的适应性.结果表明:(1)C006算法的改进对北京和香河站点反演AOD的精度改善较大,而在兴隆站点改善不明显;北京站点,C006深蓝算法AOD适用性最佳;位于城郊的香河站,C006暗像元法AOD最接近AERONET AOD;植被茂盛的兴隆站,Combined C006 AOD反演精度最高.(2)MODIS DT C006在北京站点的反演误差可能是由气溶胶模型与地表反照率共同造成的;MODIS DB C006在香河站点反演误差主要来源于春季的地表反照率和冬季的气溶胶模型两方面.(3)相较于DT C051AOD,DT C006有效数据覆盖率有所降低,但DB C006和Combined C006的数据覆盖率有所增加,且Combined C006 AOD产品数据覆盖率最广;结合MODIS AOD与各站点AERONET的对比验证,结果表明,Combined AOD产品在京津冀地区适用性最佳.     

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.     

1-硝基芘和1, 2-萘醌的联合细胞毒性和致DNA损伤

以人肺上皮细胞A549为研究对象,运用MTT方法检测1-硝基芘(1-NP)处理后A549的细胞存活率;测定细胞培养液中乳酸脱氢酶(LDH)的漏出率,评价细胞膜损伤;运用彗星实验检测DNA损伤;通过荧光探针的方法测定细胞内产生的活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS).通过1,2-萘醌(1,2-NQ)预先染毒24 h,再使用1-NP染毒24 h的方法,评估1-NP和1,2-NQ对A549的联合细胞毒性和DNA损伤.结果表明,1-NP对A549暴露24 h和48 h的半致死浓度(LC50)分别为5.2μmol·L-1和2.8μmol·L-1.LC50随着染毒时间的增加而降低,提示暴露时间越长1-NP的细胞毒性越强.A549在1、2、3和4μmol·L-1浓度的1-NP染毒下,DNA损伤显著增强,ROS水平不断升高,呈现剂量-效应关系(P<0.05);但LDH漏出率无显著变化.1,2-NQ(5μmol·L-1)预染毒A549细胞24 h,能明显减弱1-NP造成的DNA损伤和ROS升高.结果说明,1,2-NQ预处理可能通过抑制1-NP暴露产生的ROS,从而降低A549的DNA的损伤.     

我国沙尘暴灾害及其治理对策初步研究

分析研究了沙尘暴的成因、时空分布、发展趋势及造成的灾害,结合国外经验提出了我国治理的对策建议。     

华北北部冬小麦干旱和产量灾损的风险评估

利用河北及京津地区53年(1949～2001年)的冬小麦实际产量资料,采用直线滑动平均法分离出趋势产量和气象产量,并将气象产量作了相对化处理;以本区主要由干旱所造成的相对气象产量负值(减产率)序列作为研究对象,根据风险理论采用风险评估技术和方法,计算了该区在干旱气候条件下冬小麦不同减产率范围出现的概率,并选取历年减产率的变异系数、历年平均减产率和减产率风险概率作为评价指标,分析了干旱气候条件下河北及京津地区历年冬小麦产量灾损的风险水平。研究结果可为冬小麦产量风险预测及抗灾减损提供科学依据。