渤海湾典型闸控入海河流水体N2O释放研究

为探究弱水动力条件下, 典型滨海地区水体N₂O释放通量及其主控因素, 于2019年7月和8月(夏季)和11月(冬季初期)对以大清河-独流减河-北大港湿地为代表的渤海湾弱水动力条件河流开展水样采集与分析工作.结果表明: N₂O浓度变化范围为0.4~184.5nmol/L, N₂O饱和度的变化范围为7.2%~2740%, 其中近90%的样品处于过饱和状态, 表明该研究区是潜在的N₂O释放源.N₂O水-气界面释放通量为-0.3~6.7μmol/(m²·h), 夏季水体N₂O的释放通量高于冬季.降雨前后N₂O浓度出现明显波动, 相同点位降雨前后N₂O浓度的变化值为-15.2~63.9nmol/L, 独流减河上游农业区N₂O浓度的平均增加量(22.1nmol/L)显著高于下游(1.3nmol/L), 降雨驱动了流域氮素的运移, 促进了水体N₂O释放.相关性分析表明, 水体N₂O的浓度受反应物浓度、水体盐度共同调控.通过计算得到该滨海地区弱水动力条件下河流N₂O的排放因子为0.0073, 表明气候变化委员会(IPCC)默认值0.0026可能低估了该地区间接N₂O释放.     

被动采样器(MerPAS)在气态汞含量和同位素分馏研究中的应用

汞（Hg）是一种具有生物毒性、易挥发的有害金属元素。在大气中主要以气态单质汞Hg⁰的形态存在,具有较长的大气滞留时间,能随大气环流扩散到全球。多尺度监测大气Hg⁰的浓度对于评估《关于汞的水俣公约》履行效果极为关键。由于操作简易且不易受恶劣环境影响,被动采样器是现有大气Hg⁰主动监测技术的有效补充。近期研究表明被动采样器（MerPAS）采集到的大气Hg⁰可以同时应用于汞浓度与稳定汞同位素的分析。鉴于MerPAS在大气汞的研究中的广泛应用前景,本文对MerPAS的结构、原理以及其在大气Hg⁰浓度和同位素研究方面的进展进行综述,并通过实地采集天津市市区的大气汞来验证其汞浓度和同位素测试的可靠性。结果显示：MerPAS能够准确地监测大气汞的浓度,并很好地保存大气Hg⁰的同位素信号,特别是非质量分馏信号。     

渤海湾两条河流及其近岸海域水体中DOM的光谱特征及影响因素

应用三维荧光光谱结合吸收光谱分析,研究了2019年夏季天津市大清河-独流减河水系和河北省黄骅市捷地减河及其河口区水体中溶解有机物（DOM）的空间分布特征、来源及其影响因素。紫外-可见光谱结果表明,研究区水体的SUVA₂₅₄与盐度有显著正相关关系;两条河流的下游水体中S_275-295均值均大于上游和中游。平行因子分析结果表明,两条河流均检测到两种类腐殖质组分C1（240,300/390 nm）和C3（260,335/477 nm）以及一种类蛋白质组分C2（225,275/339 nm）。在大清河-独流减河水系及其近岸海域水体中,这三种组分与盐度呈显著负相关关系,其中由于人为输入（TN和TP含量高,工业排污）影响导致C2与盐度的相关性弱于C1和C3。该水系水体在低盐度时C2的占比高于捷地减河,主要受到工农业废水输入与其支流子牙河汇入的共同影响,而捷地减河主要受农业废污水输入的影响。此外,自然因素（盐度、海水混合）和人为因素（人为输入、筑坝拦截）的不同导致渤海湾两条入海河流中有色溶解有机质（CDOM）的光学特性和混合行为出现显著差异。其中筑坝拦截导致独流减河坝前水体的CDOM平均分子量低于下游水体,并且增强了河口区陆源类腐殖质的去除作用。综上,三维荧光光谱结合平行因子分析能判别河流局部条件的差异对整体CDOM空间分布特征的影响,研究结果可为渤海湾地区河流及河口水体CDOM生物地球化学过程研究提供基础数据。     

湖泊沉积物古DNA揭示气候环境变化和生态演化

广泛分布的湖泊为连续沉积和保存历史时期多样化生物核酸分子提供了绝佳的自然档案。随着近年来古DNA提取和测序技术的进步以及组学技术的发展,利用湖泊沉积物古DNA重建古生态演化及其对气候变化和人类活动的差异性响应得到广泛而深入的研究。本文回顾了古DNA研究的历史背景、理论基础,以及湖泊沉积物古DNA保存的影响因素和生物信息学分析流程;重点评述了湖泊沉积物古DNA在揭示气候环境变化、生物多样性及流域生态系统演化、物种定殖与外来物种入侵、人类活动影响、环境生态功能基因演化及其在细胞器基因组和古生态时间序列分析研究中的诸多应用和进展。同时还介绍了当前研究面临的局限和挑战以及组学技术在古DNA研究中的发展概况,分析了当前研究尚存的不足,并展望了未来可能的努力方向。     

天津市2018—2020年春节PM2.5中水溶性无机离子特征及重污染过程分析

为阐明大气污染重点整治和新冠疫情影响下我国华北地区城市春节期间重污染过程PM_2.5中水溶性无机离子变化特征及其影响因素,本研究结合气态前体物浓度和气象要素,对天津市2018—2020年连续3年春节假期的2次重污染过程PM_2.5中主要水溶性无机离子(WSIIs)浓度进行对比分析.结果表明,2018年和2020年春节假期PM_2.5平均浓度(98.32μg·m^-3和137.7μg·m^-3)显著高于2019年(49.97μg·m^-3).PM_2.5平均浓度在污染期Ⅱ(2020年为206.5μg·m^-3)是污染期Ⅰ(2018年98.32μg·m^-3)的2.1倍;2次污染事件中NO₂浓度变化不大,而SO₂浓度在污染期Ⅱ(14.89μg·m^-3)是污染期Ⅰ(30.04μg·m^-3)的49.6%.SNA在WSIIs中占比超...     

苏州大气颗粒物PM2.5和PM10质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响分析

为深入研究PM_2.5和PM₁₀质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响,在苏州市相城区国控点开展比对监测分析,回顾性分析了2016—2020年苏州全部国控点颗粒物浓度数据。苏州市相城区国控点PM_2.5浓度的比对分析结果表明：该国控点频繁出现PM_2.5浓度高于其他国控点PM_2.5浓度和高于该站点PM₁₀浓度(“倒挂”率高达34%)的“双高”现象,PM_2.5平均浓度比其他9个国控点高12.5%～37.2%,比位于同一站点的备用监测仪器(“倒挂”率为0)高38.1%。2016—2020年,苏州全部国控点“倒挂”时间的总体趋势都是逐年递增,且集中发生在相对湿度较高的20:00至次日07:00。这5年间各国控点PM_2.5浓度异常偏高导致的异常“倒挂”现象对全市年均浓度产生的正误差分别为1.6%、2.8%、6.0%、6.2%和4.1%,基本呈现出逐年递增的趋势。上述结果表明：苏州PM_2.5浓度偏高是由动态加...     

中国西南地区近千年湖泊水位变化

重建湖泊水位历史、掌握其演变规律和机制,对水资源管理、生态环境保护、旱涝灾害防治以及认识区域水文气候变化机制皆有重要意义.中国西南地区拥有大量湖泊,其水位变化及驱动机制广受关注.本文通过汇总历史文献记录并将其与邻近地区的其他湖泊水位重建进行比较,总结了过去一千年中国西南地区湖泊水位的变化.结果显示中国西南地区近千年的湖...     

宇宙成因核素26Al/10Be约束贵州涟江流域沉积物埋藏历史

贵州喀斯特地区位于青藏高原向丘陵地貌转换过渡带,区内发育多级层状地貌面,是研究区域构造-气候-剥蚀耦合作用的天然实验场。本文测定了贵州省惠水县境内涟江I级阶地沉积物中原位宇宙成因核素¹⁰Be和²⁶Al浓度,通过暴露-埋藏模型对沉积物埋藏历史和物源进行研究。与前人研究结果相比,涟江流域单核素剥蚀速率（¹⁰Be平均剥蚀速率为10.85±0.97 m/Ma）显著低于贵州高原其他流域。结合双核素暴露-埋藏模型,研究结果表明更新世以来沉积物样品可能经历了复杂暴露-埋藏-再暴露过程,其物源可能是异地埋藏或洞穴堆积等非稳态剥蚀区。宇宙成因核素对²⁶Al-¹⁰Be联用能有效判别非稳态剥蚀过程,弥补了单核素不能表征沉积物埋藏历史的不足。     

大气颗粒态汞的粒径分布特征及风险评价——以天津城区样品为例

颗粒态汞在大气中停留时间短、易沉降,易对局地环境与人体健康造成危害,明确不同粒径颗粒态汞的分布,对进一步认知大气汞循环及环境归趋具有重要意义。本文讨论了2018年天津市四季大气颗粒态汞的粒径分布特征及季节性差异,判定了其可能来源,评估了其潜在生态和人体健康风险。结果表明,受初级排放源及活性气态汞的气-粒分配影响,颗粒态汞在PM_<0.5、PM_0.5～1粒径中明显富集,其环境健康危害一直被低估。大气颗粒态汞的平均浓度为181.1±97.2 pg/m³,冬季浓度较高,可能受人为排放量大、沉降率低、气-粒分配系数K_p与温度成反比因素控制。夏季浓度较低,除受清洁海相气团影响外,天气潮湿,汞的清除作用加大也是重要因素。颗粒态汞来源不同,冬季主要来源于北方燃煤供暖,春秋季与日常工业生产、车辆排放相关,夏季受自然源海相气团影响较大。尽管大气颗粒态汞通过呼吸给人体带来的健康风险较低,但细粒径风险值显著高于粗粒径,且其具有很强的生态环境危害,需要得到高度重视。     

典型土壤和沉积物中多金属形态分布特征

土壤和沉积物作为地表矿物岩石风化过程的重要产物,对金属元素的地球化学循环起着至关重要的作用。由于土壤和沉积物记录了矿物溶解、吸附、沉淀及生物吸收等综合地质过程的叠加作用,如何准确判定某个单一过程对金属地球化学的影响和贡献仍是当前研究难题。土壤和沉积物中金属的形态分布特征研究可帮助判定元素在地表风化过程中经历的特定过程。本文选择我国广泛分布的五种典型土壤类型(砖红壤、黄棕壤、棕壤、红壤、水稻土)、一种水系沉积物和一个玄武岩自然风化剖面土壤样品,运用改进的BCR形态提取法开展典型金属形态分布特征研究,明确了具有潜在生理毒性的Cr和Pb、代表性过渡金属Ni、Cu、Zn、V、Co以及相关研究较少的碱金属Cs、碱土金属Sr和难溶元素Zr在不同土壤、沉积物中的分布特征,刻画了这些金属在典型砖红壤风化剖面上的连续变化规律,初步判定了不同地质环境金属形态分布不同的控制因素。V、Zr和Sr受自身性质控制,在不同的地质样品中都表现出相似的形态分布,均以残渣态为主,而其他金属则表现出不同的形态分布趋势,其中,Ni、Zn、Cs、Pb和Cu的形态分布受它们的理化特性和外部环境共同影响,Co形态则可能受到锰矿物、TOC含量的影响。研究结果为进一步认识流域金属地球化学行为及其环境效应提供了基础数据。