模拟酸雨对福州平原水稻田温室气体排放的影响

农田生态系统是温室气体的重要排放源,研究酸雨对水稻田温室气体排放及其综合增温潜势的影响,对我国酸雨背景下农田生态系统固碳减排具有重要的现实意义.本文以福州平原水稻田为研究区,通过模拟酸雨探讨其对水稻田CO_2、CH_4和N_2O排放通量及其综合增温潜势的影响.结果表明:模拟酸雨并未显著改变早、晚稻田CO_2、CH_4和N_2O排放的季节变化规律,但降低了其排放通量.与对照组相比,pH=4.5酸雨作用下,早稻田CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量依次降低11.54%、133.33%和22.22%,晚稻田CO_2和N_2O平均排放通量依次降低39.53%、156.00%,而CH_4平均排放通量与对照组差异不显著;pH=3.5酸雨作用下,早稻田CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别降低10.82%、75.00%、54.00%,晚稻田平均排放通量分别降低17.32%、20.00%和197.67%.综合增温潜势表明,CO_2的增温潜势显著高于CH_4和N_2O,是稻田生态系统中温室效应的主要温室气体,在pH=4.5和pH=3.5的酸雨作用下,早、晚稻田生态系统温室气体综合增温潜势均降低.     

汾渭平原典型污染城市PM2.5来源分布及传输分析

基于后向轨迹模式(HYSPLIT)和美国国家环境预报中心的GDAS数据(2019年3月—2020年2月),模拟了临汾市冬季24 h的气团后向轨迹按季节的聚类,研究了不同来源区域对临汾市PM_2.5的主要污染来源和污染传输通道,阐明了PM_2.5不同轨迹传输的季节特征,结合潜在源贡献(PSCF)分析法和浓度权重轨迹(CWT)分析法,解析了不同污染源区对临汾市的污染贡献强度。结果表明：临汾市PM_2.5污染主要集中在冬季,春秋季次之,夏季最低;通过气团后向轨迹聚类分析发现,沿汾河流域西南与西北方向是大气污染主要传输通道;潜在源贡献和浓度权重轨迹分析发现,临汾市境内、洪洞县、尧都区、襄汾县污染贡献强度较大,周边城市榆林、运城、焦作对临汾市有所影响。     

汾渭平原PM2.5浓度的影响因素及空间溢出效应

基于实时监测和遥感反演数据,利用空间自相关分析和空间回归分析等方法,探讨了汾渭平原2015~2017年PM_2.5浓度时空变化规律和影响因素,揭示了各因素的空间溢出效应.结果表明：（1）2015~2017年汾渭平原PM_2.5浓度逐年上升,主要由采暖期（11月~次年3月）的快速上升引起,非采暖期（4~10月）年际变化不大.（2）PM_2.5月均浓度变化曲线呈底部宽缓的U型,采暖期PM_2.5污染明显高于非采暖期,超标天数占全年总超标天数比例由2015年的75.0%上升到2017年的83.4%.（3）2015~2017年,除铜川和三门峡外,各城市PM_2.5浓度都有不同程度的上升.咸阳至运城间的平原地区和洛阳盆地污染最严重,已形成连片的高污染区域,且区域内城乡差异小.临汾及其上游平原地区其次,但主要分布在城镇,城乡差异较大.（4）空间回归分析表明,汾渭平原PM_2.5浓度有显著的空间溢出效应.年均气温、城镇化率、能源消费指数和年均人口不仅与本地PM_2.5浓度有显著的正相关,而且会加重邻近地区PM_2.5污染.年降水量和地形起伏度则不仅与本地PM_2.5浓度有显著的负相关,而且能降低邻近地区PM_2.5浓度.风的传输作用能加重本地PM_2.5污染,植被覆盖度能消减本地PM_2.5浓度,但其间接效应都不显著.     

胶莱平原大气降水氢氧稳定同位素特征研究

区域大气降水稳定同位素组成是利用同位素技术研究区域水循环所必须的前提,对于深入了解水循环过程具有重要意义。本研究基于降水样品,分析了胶莱平原及周边地区降水氢氧稳定同位素特征,探讨了降水同位素的环境效应,并通过对比分析不同水汽输送路径站点的降水同位素季节变化趋势,揭示了胶莱平原大气降水水汽来源。结果显示：胶莱平原大气降水线LMWL为δ²H=6.38δ¹⁸O+0.72,胶莱平原大气降水δ¹⁸O存在较显著的温度效应和降水量效应,高程效应不显著。6—9月,胶莱平原降水水汽主要受控于东亚季风,水汽主要来自相邻太平洋海域蒸发水汽;10月—次年5月,胶莱平原降水水汽主要受控于西风,水汽来源于局地蒸发,受极地水汽影响较小。本研究结果将为胶莱平原地表水—地下水—海水之间的相互转化及水循环研究提供基础。     

山区地形大气扩散规律研究探讨

受山区起伏地形和不均匀下垫面的强烈影响,低层大气在水平和垂直两个方向上形成特殊的风场和温度场,污染物的输送和扩散规律比平原复杂的多.探索山区大气扩散规律是一项重要的研究课题,也是空气环境影响中急待解决的一个问题.本文通过对山区大气扩散特点的研究,在平坦地形大气扩散规律高斯模式的基础上,提出了较典型情况下的地形大气扩散修正公式,并通过模拟计算结果的比较,得出了公式的预测效果.     

基于质子转移反应质谱(PTR-MS)对北方冬季大气氨的观测研究

氨是大气中广泛存在的碱性气体,已有的研究表明,氨能够参与包括硫酸/水体系的三元成核过程,进而促进新粒子的形成;同时,氨也是大气二次有机气溶胶（SOA）的重要前体物,对二次有机气溶胶的形成具有不可忽视的影响.了解大气中氨的污染情况,实现对大气中氨的高时间分辨率的在线观测,对于研究大气中氨的时空分布及来源解析,进而加深对气溶胶生成机理及气溶胶在大气辐射平衡与气候变化中作用的认识有重要意义.本研究使用一台自主搭建的质子转移反应质谱仪（PTR-MS）,以丙酮作为反应试剂,由电晕放电离子源产生质子化的丙酮反应试剂离子（（C₃H₆O）_nH⁺）（n=1,2）,与大气中的气态氨及其他碱性气体发生质子转移反应后进行质谱检测.丙酮（C₃H₆O）相较于水（H₂O）和乙醇（C₂H₅OH）,具有更高的质子亲和力（PA=194.1 kcal·mol^-1）,对PA较高的碱基化合物的选择性更好,可减少其他物质对四极杆质谱检测结果的影响.本研究在2017年11月9日—2018年1月10日和2018年11月12日—2019年1月2日华北地区气溶胶生成机理综合研究联合外场观测期间,将PTR-MS部署于山东省德州市平原县气象局观测场内,对大气中的氨气进行实时在线观测.结果表明,两次观测的气态氨平均值分别为（5.89±5.27）ppbv和（2.65±2.41）ppbv,均呈现出一个明显的日变化规律,即上午6：00—7：00出现峰值,随后逐渐下降,在下午大约15：00浓度达到最低值,随后上升.结合正交矩阵因子分解法（Positive Matrix Factorization,PMF）模型对当地近地面大气中氨气进行初步的来源分析,发现当地大气中氨气的来源主要是周边农村在冬季大量使用生物质燃料燃烧取暖造成的生活排放和当地交通源排放.两次冬季观测中当地农村取暖等生活排放分别占到66.0%和55.0%;交通排放在两次观测中分别占到27.0%和36.8%;农田土壤释放、畜牧养殖排放和工业排放等其他来源占比较低,分别是6.2%和7.5%;外部传输来源只占到很少一部分,分别是0.8%和0.7%.2018年的冬季观测相较于2017年,氨气浓度总体出现下降,主要来源还是以当地农村冬季生活和取暖燃烧排放为主,但通过相关政策管控,这一污染来源得到改善.     

应用遥感、GIS对稻田生态系统健康程度的监测评价研究——以长江下游平原为例

稻田生态系统是在一定时间和地区内由作物、动物、微生物和环境因素共同构成的农业生产体系,具有时空动态性,受人工调控性和环境影响很大.由于稻谷是我国最主要的粮食作物,因此稻田生态系统健康程度直接关系着稻谷产出水平和国家粮食安全.开展我国稻田生态系统健康程度的动态监测,具有十分重要的现实意义.该研究利用遥感、GIS技术快速获取和分析区域尺度范围内的地表时空信息数据的优势,建立一套能够客观全面地监测评价稻田生态系统运行状态的指标体系和评价方法.该方法主要是根据稻田生态系统的构成要素,分别建立作物长势指数(CGI)、稻田环境指数(EI)、病虫害指数(PIDI)三个指数表征这些要素.最后,确定各个指数的权重,建立生态系统健康程度综合指数(EHDCI),客观、全面地反映稻田生态系统的健康状况.这里,作物长势指数指示作物长势,通过EVI归一化计算得到.稻田环境指数分为温度指数(TI)和降水指数(PI)分别指代水、热条件对生态系统的胁迫.病虫害指数主要通过官方农业网站发布的病虫害信息确定得到.本文以长江下游平原稻田为例,对孕穗期、抽穗期、黄熟期等水稻生长     

炉渣与生物炭施加对福州平原水稻田温室气体排放的后续影响

为了探讨炉渣与生物炭施加对稻田温室气体的排放是否具有后续效应,于2015年早、晚稻秧苗移栽前对稻田进行施加生物炭(B)、炉渣(S)和生物炭+炉渣(混施)处理(BS),以不施加处理作为对照(CK). 2 a后(2017年)在早、晚稻生长期,分别测定了不同试验组稻田温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放通量.结果表明,在水稻生长期,对照、生物炭、炉渣和混施处理CO₂的平均排放通量分别为(1 723. 66±194. 56)、(1 245. 52±155. 05)、(1 140. 29±79. 68)和(1 055. 83±62. 13) mg·(m²·h)^-1,生物炭、炉渣和混施这3种施加处理CO₂的排放通量均比对照组有显著降低(P <0. 05),降低比例分别达27. 74%、33. 84%和38. 75%. CH₄的平均排放通量为(0. 45±0. 03)、(0. 40±0. 05)、(0. 36±0. 10...     

2016—2019年汾渭平原城市空气质量状况分析

基于2016—2019年全国城市环境空气质量国控监测点位自动监测数据,分析了汾渭平原城市空气质量状况。结果表明：2019年,汾渭平原优良天数比例为61.7%,略高于"2+26"城市,明显低于全国及其他区域,空气污染较重。2016—2019年,汾渭平原超标天数中PM_2.5、PM₁₀、O₃作为首要污染物的占比较高,PM_2.5、PM₁₀仍是影响汾渭平原空气质量的最主要污染物,O₃和NO₂的影响逐年升高。汾渭平原PM_2.5浓度呈夏季低、秋冬季高的特点,2019年与2016—2018年PM_2.5均值比较,1、2、4月分别偏高7.5%、36.7%、6.8%,其他月份均偏低,表明1、2、4月空气质量总体恶化,其他月份有所改善。汾渭平原O₃浓度呈夏季高、秋冬季低的特点,O₃浓度总体呈升高趋势,年平均升高10.3 μg/m³,临汾市年平均升幅最显著（26.7 μg/m³）,不同百分位O₃浓度均呈升高趋势,且高百分位浓度升幅明显高于低百分位浓度,年平均升幅最高出现在第90百分位浓度。2016—2019年,O₃单项污染物超标导致优良天数比例损失分别为5.4个百分点、13.0个百分点、11.1个百分点和14.4个百分点,总体呈上升趋势,表明O₃超标对空气质量影响越来越显著。煤炭消耗量、生铁产量、粗钢产量的大幅升高对空气质量有一定影响,建议加大对相关企业污染物的排放量检查,确保超低排放或采取可行的清洁能源替代。温度与O₃浓度呈正相关,2017—2019年,温度大于25 ℃的天数中94.2%出现在6—8月,O₃-8h超标天数占全部超标天数的81.4%,因此应加强温度较高月份的O₃管控。     

2015—2019年汾渭平原臭氧污染状况分析

基于全国空气质量监测网数据,分析了2015—2019年汾渭平原11个城市臭氧(O₃)污染状况。结果表明:2015—2019年,汾渭平原11个城市O₃平均浓度总体呈升高趋势,年平均升高12.2μg/m³,其中,2017—2019年均超过二级标准限值(160μg/m³)。O₃单项污染物的空气质量分指数占空气质量指数的比例逐年升高,O₃超标使汾渭平原2015—2019年各年度空气质量优良天数比例分别减少了1.4、5.4、13.0、11.1、14.4个百分点。O₃浓度呈春夏季(5—9月)高、秋冬季(11—12月)低的特点,其中,5—9月O₃超标天数占全部O₃超标天数的97%以上。各年度O₃日最大8小时平均质量浓度(O₃-8 h)的最大值分别为152、176、224、195、202μg/m³,均出现在5—7月。O₃...