A performance comparison between nonlinear similarity functions in bulk parameterization for very stable conditions

Three sets of nonlinear similarity functions for strong stability are selected to compare their performance in bulk parameterization. To uncover their advantages and disadvantages, theoretical and measurement analyses are made with four profile metrics and the Deacon number technique. Main disadvantages include the negligence of the different transfer efficiency between momentum and heat, the flux cutoff due to the upper limit in gradient Richardson number (Ri) and the ignorance of limited stability range where the dimensionless gradient functions ( and ) approach constants. Accordingly, three suggestions are made for future improvement. First, the functions for wind velocity and potential temperature should have the same function form, but with different coefficients. Second, and should approach constants only within a certain stability range. Third, the limit value in Ri should be avoided to widen their applicability in flux modeling. Furthermore, quantitative comparisons in transfer coefficients for moment and sensible heat (C _D and C _H) are made among the similarity functions in the bulk Richardson number (Ri _B) range 0 < Ri _B < 1. Generally, significant discrepancy is found, which may approach a factor of two and three at large Ri _B in C _D and C _H, respectively. Finally, a new recommendation is made to one of the three sets, mainly because of its ability to predict C _D and C _H that decrease rather slowly in very stable conditions.     

2003—2018年全国酸雨状况变化趋势研究

基于2003—2018年全国291个城市降水监测结果的分析表明:全国降水酸度明显降低,其中,2003—2006年有所升高,2006年之后呈降低趋势;酸雨区面积呈减小趋势,共减少约97万km2,酸雨发生频率超过5%的面积减少了20.9个百分点;全国酸雨城市比例为21.3%～40.9%,2009年开始总体呈下降趋势,2018年降为21.6%,重酸雨城市比例在2005年之后总体呈下降趋势;全国平均酸雨频率为11.7%～25.6%,2006年之后总体呈下降趋势,2018年酸雨频率在50%以上的城市比例较2006年下降了13.9个百分点。基于174个城市的降水离子组分分析结果显示:我国降水中的主要阴离子为硫酸根,其离子当量浓度占比为19.4%～32.9%,2003年以来年平均降低0.6个百分点;降水中的主要阳离子为钙离子和铵离子;硫酸根沉降通量年平均下降0.68 t/km2,硝酸根沉降通量年平均降低0.05 t/km2,全国SO2浓度变化趋势与硫酸根沉降通量变化趋势基本一致;我国降水中的硝酸根与硫酸根离子当量浓度比值总体呈升高趋势,表明硝酸根离子对降水酸度的影响逐渐增加,酸雨类型正由硫酸型向硫酸...     

东海沉积物-海水界面营养盐交换通量的初步研究

用实验室模拟法研究了2002年4月30日～5月17日和2002年8月26日～9月10日东海两个航次硅、磷、氮营养盐12个站位沉积物-海水界面上的交换通量,采用连续函数拟合的方法计算了营养盐界面交换速率.结果表明,春、夏季SiO3-Si在东海沉积物-海水界面上均表现为由沉积物向水体的转移,平均交换速率为4 12 mmol/m2·d.PO4-P、NH4-N、NO2-N和NO3-N则随站位的不同有一定的差异,平均交换速率分别为-0.01、0.48、-0.02和-0.07 mmol/m2·d.平均两个航次的结果,SiO3-Si、PO4-P、溶解无机氮(DIN)在东海沉积物-海水界面上的交换通量分别为3 18×1012、-7 37×109和2.95×1011mmol/d,可提供维持东海初级生产力SiO3-Si的55%、DIN的5.1%.     

澜沧江流域沉积物间隙水-上覆水营养盐特征与交换通量分析

为分析澜沧江梯级水库建设对澜沧江流域沉积物-水界面交换过程的影响,于2016年2~3月对澜沧江云南段间隙水-上覆水氮、磷营养盐进行了调查与分析.结果表明,澜沧江自然河道沉积物间隙水总氮(TN)均值为15.254 mg·L~(-1),显著高于水库均值6.577 mg·L~(-1);但其总磷(TP)均值为0.654 mg·L~(-1),低于水库区域的1.432 mg·L~(-1).澜沧江流域沉积物间隙水氮、磷浓度均高于上覆水浓度,上覆水-间隙水垂向TN浓度在表层沉积物处达到最大值,且自然河道总溶解氮(DTN)扩散通量均值为2.117 mg·(m~2·d)~(-1),高于水库的均值0.785 mg·(m~2·d)~(-1);但其总溶解磷(DTP)扩散通量为0.044 mg·(m~2·d)~(-1),低于水库的均值0.053 mg·(m~2·d)~(-1),上覆水氮盐主要来源于沉积物间隙水.澜沧江梯级水库建设导致的沉积物组成差异与水体扰动差异是间隙水-上覆水界面交换差异的主要原因.     

不同物理清洗方式对一体式膜生物反应器过滤特性的影响

通过考察一体式膜生物反应器运行过程中的膜污染情况和不同物理清洗方式减缓膜污染的效果,研究造成膜污染的原因和控制膜污染的方法.结果表明:膜外表面沉积污泥是造成膜污染的主要因素.空曝气减轻膜污染的作用有限,只能将归一化膜比通量从0.26提高到0.39;在活性污泥混合液中搓洗膜丝可以清除膜外表面沉积污泥层,可将归一化膜比通量从0.29提高到0.64,是一种方便而有效的清洗方式,且可在实际生产中实现.间歇式运行方式的停抽期间,最低剩余抽吸压力可以用来表征运行过程中膜过滤性能的变化.      

氮素调控对冻融过程中土壤N2O排放的影响

应用室内冰柜模拟冻融过程,研究了不同氮素形态(铵态氮、硝态氮和酰胺态氮)和浓度(40、200和800 mg/L)对潮土N2O排放通量的影响.结果表明,随土壤冻结时间的延长N2O排放通量缓慢降低,土壤融化初期出现一个土壤N2O排放通量高峰,而后随土壤逐渐融化的进行N2O排放通量缓慢升高.3种氮素浓度条件下,铵态氮、硝态氮和酰胺态氮冻融过程中土壤平均N2O排放通量分别为119.01、205.28、693.95μg.(m2.h)-1,611.61、1 084.40、1 820.02μg.(m2.h)-1和148.22、106.13、49.74μg.(m2.h)-1,而对照处理仅为100.35μg.(m2.h)-1.随氮素浓度的增加,铵态氮、硝态氮源土壤N2O累积排放通量分别比对照增加17.49%、40.09%、425.67%和563.38%、915.28%、1458.6%,且施加的浓度越高累积排放量越大,但达到稳定N2O排放通量的时间向后推移.随浓度增加酰胺态氮处理土壤N2O排放通量随浓度增加而降低.建议潮土越冬水中铵态氮和硝态氮浓度应分别小于200 mg/L和40 mg/L,酰胺态氮的浓度不限,从而减少土壤N2O的排放.     

Elevated atmospheric CO2 and drought effects on leaf gas exchange properties of barley

Atmospheric CO₂ concentration (C_a) is rising, predicted to cause global warming, and alter precipitation patterns. During 1994, spring barley (Hordeum vulgare L. cv. Alexis) was grown in a strip-split-plot experimental design to determine the effects that the main plot C_a treatments [A: Ambient at 370 μmol (CO₂) mol⁻¹; E: Enriched with free-air CO₂ enrichment (FACE) at ∼550 μmol (CO₂) mol⁻¹] had on several gas exchange properties of fully expanded sunlit primary leaves. The interacting strip-split-plot irrigation treatments were Dry or Wet [50% (D) or 100% (W) replacement of potential evapotranspiration] at ample nitrogen (261 kg N ha⁻¹) and phosphorous (29 kg P ha⁻¹) fertility. Elevated C_a facilitated drought avoidance by reducing stomatal conductance (g_s) by 34% that conserved water and enabled stomata to remain open for a longer period into a drought. This resulted in a 28% reduction in drought-induced midafternoon depression in net assimilation rate (A). Elevated C_a increased A by 37% under Dry and 23% under Wet. Any reduction in A under Wet conditions occurred because of nonstomatal limitations, whereas under Dry it occurred because of stomatal limitations. Elevated C_a increased the diurnal integral of A (A′) that resulted in an increase in the seasonal-long integral of A′ (A″) for barley leaves by 12% (P = 0.14) under both Dry and Wet - 650, 730, 905 and 1020 ± 65 g (C) m⁻² y⁻¹ for AD, ED, AW and EW treatments, respectively. Elevated C_a increased season-long average dry weight (DW_S; crown, shoots) by 14% (P = 0.02), whereas deficit irrigation reduced DW_S by 7% (P = 0.06), although these values may have been affected by a short but severe pea aphid [Acyrthosiphon pisum (Harris)] infestation. Hence, an elevated-C_a-based improvement in gas exchange properties enhanced growth of a barley crop.     

沱江流域典型及新兴全氟/多氟化合物的污染特征及来源解析

为研究沱江流域表层水中全氟/多氟化合物（PFASs）的污染特征和来源,采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析了沱江48个表层水样中的PFASs.结果表明,沱江流域水体中ρ（ΣPFASs）为12.5~3789 ng·L^-1,其中全氟辛烷羧酸（PFOA）为最主要污染组分,ρ（PFOA）为9.97~3764 ng·L^-1,占比高达73.6%~99.8%,说明传统PFASs仍是沱江流域主要的PFASs.所涉新兴PFASs检出率最高的为F-53B,检出率达100%,F-53B已在沱江流域被广泛使用.沱江流域浓度最高的新兴PFASs为6：2氟调聚磺酸（6：2 FTS）［nd~27.3 ng·L^-1,平均值为（9.12±7.70） ng·L^-1］,与国内外其它河流相比,处于较高污染水平.工业园区附近采样点的PFASs污染水平较高,其次为沱江下游的泸州河段,说明氟工业园区排放和人类日常生产活动是造成沱江流域PFASs污染的主要影响因素.最后,通过估算得出,沱江流域水相向长江排放的PFASs通量为353 kg·a^-1,其中排放通量最高组分为PFOA （348 kg·a^-1）,可为沱江流域PFASs管控提供基础数据.     

巢湖二氧化碳排放特征及其潜在影响因素

为探讨浅水湖泊CO2排放的时空格局及与CDOM来源组成潜在关联机制,于1月(枯水期)、4月(平水期)、7月(丰水期)不同水文情景下富营养浅水巢湖进行野外观测,采用扩散系数—顶空瓶法观测表层水体CO2浓度(cCO2)和通量(FCO2),并探讨CO2排放的潜在驱动因素,尤其是对CDOM来源组成的响应机制.结果表明,巢湖全湖...     

春季潘家口水库沉积物-水界面氮磷赋存特征及迁移通量

以春季潘家口水库沉积物为研究对象,分析了水库整体营养盐污染现状及内源释放特征.通过高分辨率间隙水采样器（HR-Peeper）获得沉积物间隙水,以此分析营养盐垂向分布特征及空间差异性;以原柱样沉积物静态释放试验获取沉积物-水界面营养盐迁移通量,并分析了潘家口水库内源负荷特征.结果表明：库区沉积物营养盐释放风险较高,TN、TP含量分别为3701.59~8221.28和756.28~1696.15mg/kg.通过C/N比确定2017年以前的网箱养殖残留的饲料和鱼粪是水体富营养化的主因.原柱样静态释放结果表明,NH₄⁺-N、NO₃^－-N、NO₂^－-N、SRP交换通量分别为23.71~156.80,-7.37~-161.78,1.64~33.4和0.56~2.86mg/（m²·d）,潘家口水库内源负荷相对较高.该结果与水库本身的高有机质及氮磷赋存量、生物分解耗氧及春季逐步提高的水温有关,导致营养盐加速释放进入上覆水柱.潘家口水库的内源负荷能够加速水库的富营养化进程,应采取措施控制潘家口水库内源负荷.