大气污染物跨境传输及其对青藏高原环境影响

青藏高原拥有独特的多圈层环境系统与生态类型,对我国乃至亚洲具有重要的生态安全屏障作用.在青藏高原开展污染物跨境传输的科学考察研究,既是地表多圈层相互作用研究的重要组成部分,也是支撑国家生态环境安全的战略需求.针对第二次青藏高原综合科学考察研究的"南亚通道"关键区,结合长期站点监测和短期强化观测,本文全面综述了青藏高原大气污染物时空分布、传输过程和机理,以及污染物对气候和生态系统影响方面的新认识.从历史趋势上看,青藏高原黑碳和汞等记录,自20世纪50年代以来呈现快速上升,反映了亚洲区域大气污染物排放的快速增多.从传输过程上看,跨越喜马拉雅山的高空环流以及局地的山谷风是大气污染物跨境传输的重要途径.大气气溶胶-雪冰辐射反馈效应对青藏高原的气候变化带来一定的影响,外源污染物对青藏高原生态系统的负面影响业已凸显.未来研究中,亟待精确量化跨境污染物的输送量和影响范围,预测未来情景下污染物排放与环境健康风险的变化趋势.     

青藏高原内陆大气污染物科学研究——以纳木错站为例

青藏高原位于中国西南部,平均海拔4 000 m以上,其地理位置特殊。青藏高原自身大气污染物排放少,空气相对洁净,是大气污染研究的天然实验室。纳木错站位于青藏高原内陆,该站多种大气污染物浓度整体平均水平较低,是典型的全球大陆大气背景监测站。尽管喜马拉雅山高耸于青藏高原南部,但由南亚释放的大气污染物仍然能够在大气环流的传输下,向北跨越喜马拉雅山进入青藏高原内陆,引起纳木错站大气污染物事件级污染。西风环流和印度季风在大气污染物长距离传输过程中起着重要作用,对不同大气污染物的影响机制存在差异。研究人员在青藏高原内陆纳木错站开展了多种大气污染物研究,获得一系列研究成果,极大地推动了高原大气污染物科学研究,为中国国际环境谈判提供了科学基础。     

青藏高原冰冻圈汞研究及其环境意义

全球变暖背景下,冰冻圈显著退缩引发的环境效应成为科学界关注的热点问题。青藏高原冰冻圈正在发生的显著退缩势必会加速冰冻圈中污染物向环境中释放,从而对生态系统和生物健康产生潜在的风险。汞是一种全球性污染物。目前,高原冰冻圈区主要介质(冰川、冻土、水体和大气等)中汞的历史记录、浓度水平和时空分布特征等研究均已取得较大进展。然而,对冰冻圈区关键的汞输出过程及其环境效应的认识较少,如冰川中汞向下游水体的传输过程、多年冻土退化的汞释放过程,特别是冻土区地表大气汞动态交换过程等。青藏高原冰冻圈区汞研究的深入持续开展,不但将丰富对冰冻圈区汞循环的认识,亦可为评价冰冻圈地区的环境汞暴露风险和冰冻圈退缩的环境效应提供基础理论依据。     

青藏高原大气水汽稳定同位素三维观测体系

青藏高原是南北极之外冰雪储量最大的地区,也是亚洲10条大江大河的发源地,其水循环变化会影响全球近五分之一人口的生存和发展.水汽传输是青藏高原水循环的关键过程.大气水汽稳定同位素是研究水汽传输过程和机制的新指标.本文回顾了大气水汽稳定同位素垂直剖面观测研究的发展历程和青藏高原大气水汽稳定同位素研究现状,重点介绍了自第二次青藏高原综合科学考察研究启动以来,本研究团队建成的全球最大的同类地表水汽稳定同位素观测网,及结合浮空艇技术,开展的国际前沿大气水汽稳定同位素三维传输过程观测研究新进展.今后,我们将通过多学科交叉,继续拓展高精度三维(地-空)水汽稳定同位素多尺度连续观测,并结合地球系统模型,从而全面、准确地认知全球变暖背景下的青藏高原水汽传输过程和水循环变化机制,以服务于青藏高原和周边地区的水安全战略和水资源管理.     

西藏雅鲁藏布江表层水中汞的形态与空间分布特征

雅鲁藏布江横贯西藏南部, 是世界上海拔最高的大河. 2007年6月在雅鲁藏布江及其支流拉萨河与尼洋河采集了表层水和岸边表层土壤样品并测量了某些水质参数, 对雅鲁藏布江表层水中不同形态汞的分布规律及影响因素进行了初步研究. 结果表明, 雅鲁藏布江表层水中总汞和总甲基汞的浓度为1.46~4.99和0.06~0.29 ng•L^–1, 反映了青藏高原河水汞含量的背景水平. 69%的总汞是颗粒态汞, 并且二者相关性显著(r=0.990, P<0.01). 总汞的空间分布中有61%是受总悬浮颗粒物控制. 活性汞的浓度为0.10~0.36 ng•L^–1, 对表层水中汞的迁移转化行为影响不大. 71%的总甲基汞是溶解态甲基汞, 并且二者相关性显著(r=0.746, P<0.01). 总甲基汞的空间分布不是受控于总汞、活性汞、温度、pH、溶解有机碳以及总悬浮颗粒物. 另外, 拉萨河与尼洋河的汇入可能对干流表层水中的总汞含量都存在影响, 而对总甲基汞含量的影响均不明显.     

大气环境中微塑料分布与迁移及生态环境影响研究进展

新兴污染物微塑料广泛分布于水体、陆地和大气环境中,大气中的微塑料研究起步较晚,但其潜在生态环境影响的范围更广.本文以2015年以来发表的大气微塑料相关文献为基础,对室外环境大气与室内大气中微塑料的分布、来源、迁移过程和生态环境影响进行了系统的综述.研究表明,大气微塑料已分布于全球大气中,其分布特征与室内外环境、下垫面类型和污染扩散等环境因素相关.大气环境中微塑料主要来源于塑料制品的生产、使用和回收过程,少量来源于陆地和海洋中积累的微塑料.值得关注的是,新冠肺炎疫情中口罩的使用可能加重了大气中的微塑料污染.微塑料在大气环境中可发生悬浮、沉降和扩散等迁移过程,并受到微塑料形态、风力、风向和降水等因素的影响.微塑料在大气中的扩散,也称大气传输,是全球塑料循环的重要一环.目前多采用混合单质点拉格朗日集成轨迹模型(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory, HYSPLIT)进行后向轨迹模拟以研究其扩散路径,主要通过统计沉降量并结合空气动力学模型估算其传输量.大气中的微塑料能够影响区域大气环境质量,可能通过影响热收支和水循环等因...     

深圳市冬季黑碳气溶胶的粒径分布和混合态特征

黑碳(BC)气溶胶的气候效应和环境效应是当今科学界的研究热点. BC 气溶胶的粒径分布及混合态对其光吸收和其他理化性质有很大影响, 但是受仪器分析技术的限制, 目前国内外均鲜有对单个BC 粒子大小及混合态连续观测的研究. 本研究利用新型的单颗粒黑碳光度计(SP2), 对2009 年1~2 月深圳市BC 气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行连续在线观测. 结果表明: 观测期间BC浓度均值为6.24 μg/m³; 其质量粒径分布呈单峰型, 峰值位于211 nm; 内混态BC(127~264 nm 粒径段内)质量比例为32.4%. 内混态BC 比例随粒径变化趋势与表面积浓度的粒径分布趋势相似, 说明内混态BC 形成与大气中的气-固转化过程密切相关. 外混态BC 浓度与NO_x 高度相关, 并随大气边界层高度变化而呈现白天低、夜间高, 这些特征都说明外混态BC 与本地机动车等燃烧源的新鲜排放密切相关; 内混态BC 浓度的日变化相对平缓, 指示出其来自区域传输的特征. 反向轨迹分析也表明, 内混态BC 比例与气团老化程度有显著的对应关系. 本研究有助于深入认识我国大气BC 气溶胶污染的本质及来源特征, 并为准确评估BC 气溶胶在辐射强迫和气候变化中的作用提供关键的支撑数据.     

青藏高原大气污染科学考察与监测

青藏高原平均海拔4 000 m以上,独特的地理位置和特殊的气候环境效应,以及高原上相对稀少的工农业等人类活动,引发了科学界对其大气环境研究的浓厚兴趣。青藏高原大气污染科学考察起步较晚,主要还集中在珠峰等关键地区。中国于20世纪90年代起陆续在瓦里关、纳木错、珠峰等地设立了台站,并在拉萨等城市开展了大气环境常规监测。目前,已经在温室气体监测,大气沙尘传输,臭氧低谷,气溶胶污染物化学及传输,城市大气环境监测和室内空气污染等领域取得了一系列研究成果。青藏高原大气污染科学研究的深入持续开展,将为了解和保护人类生存环境、推动当地经济社会可持续发展和深入研究大气环境科学做出积极贡献。     

喜马拉雅-青藏高原不同子区域隆升对亚洲夏季气候演变影响的数值模拟

鉴于喜马拉雅-青藏高原空间上各重要部分隆升时间上的差异,利用美国国家大气研究中心的通用大气模式就其主要隆升阶段对亚洲夏季气候演变影响进行了敏感性试验研究.研究发现喜马拉雅山和青藏高原北部隆升分别对南亚与东亚北部夏季气候的发展具有重要影响,喜马拉雅山隆升导致南亚夏季风环流的显著增强和区域季风降水的明显增加,而青藏高原北部隆升造成东亚夏季风环流的明显发展和东亚北部降水的显著增加,且随后的阶段性隆升对这些均影响有限.与以往模拟研究相比,试验结果表明对比分析喜马拉雅-青藏高原不同子区域隆升有利于深入理解亚洲夏季风演变历史.     

我国海洋沉降颗粒物质的有机地球化学研究——Ⅱ.酮、醛和醇脂类化合物组成特征的地球化学意义

海洋沉降颗粒有机质在海洋环境中扮演着重要的角色,它不仅为海洋生物提供了食物、参与了海洋化学循环,而且为海底沉积物提供了沉积有机质,因此,海洋沉降颗粒有机质的来源、传送和转移过程一直受到人们的关注.海洋沉降颗粒有机质的传送过程可以通过测定沉降颗粒物质的有机碳含量去认识,对它们的来源以及生物和生物化学作用过程则可通过研究其脂类化合物的组成特征而详细了解.笔者首次对我国南、东海沉降颗粒物质进行了有     

青藏高原念青唐古拉峰冰川区夏季风期间大气气溶胶元素特征

为了研究夏季风期间青藏高原冰川区的大气气溶胶元素特征及其来源, 于2006年6~10月, 在青藏高原南部念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30°28′N, 90°39′E, 5800 m a.s.l.)采集了7个大气总悬浮颗粒物样品, 利用ICP-MS测定了样品中27种元素的含量. 结果表明, 垭口冰川区大气气溶胶的元素浓度, 特别是典型地壳元素的浓度不仅低于同时期该地区较低海拔的气溶胶元素值, 而且远低于青藏高原其他较低海拔地区(如五道梁、瓦里关站等)的值. 因而冰川区的气溶胶代表了青藏高原对流层中上部大气的本底状况. 元素富集因子的研究表明, 与人类活动密切相关的元素(如B, Zn, As, Cd, Pb, Bi)有较高的富集, 由于夏季青藏高原南部大气环境主要受西南夏季风影响, 气团轨迹也显示该时期的气团来自南亚大陆, 因而推断南亚的污染物在夏季风期间影响了青藏高原冰川区的大气环境.     

青藏高原湖泊水量与水质变化的新认知

青藏高原湖泊众多,是气候变化敏感的指示器。湖泊作为地表下垫面的重要组成部分,不仅通过陆-气之间的水汽和能量交换影响区域气候(如降水、气温),而且通过沉积物记录了过去的气候变化信息。湖泊的水量和水质是制约湖泊与大气水分能量交换和湖泊沉积过程的基本要素,对青藏高原湖泊水量、水质的基础调查工作是准确认识青藏高原对气候响应与影响的关键。基于最近5年在青藏高原地区开展的湖泊基础调查工作,明晰了过去对青藏高原重要湖泊基础资料的模糊认识,阐述了湖泊面积、水量变化的时空差异及其对气候变化的响应,探讨了基于遥感水色开展大范围长、时间湖泊水质研究的新方法。     

青藏高原与低纬度地区大气环流的一些关系

青藏高原是全球最高的大高原,是影响全球大气环流的重要因子之一。尤其是夏季高原上空的青藏高压不仅影响北半球流场,而且与南半球流场直接相关。文献[1,2]把青藏高压看作对流层上层的大尺度阻塞高压,对于低纬度纬向气流是巨大的障碍。最近我们进一步研究了夏季青藏高原在低纬地区突出的加热效应,讨论了青藏高原对全球低纬地区平均经圈环流的影响,还研究了拉萨和南、北半球低纬遥远地区一些台站200毫巴高度变化趋势的相关。     

青藏高原沙尘特征与高原黄土堆积: 以2003-03-04拉萨沙尘天气过程为例

青藏高原是否是一个重要的粉尘源区, 它关系到对青藏高原和远东-太平洋地区粉尘堆积、来源、环境效应认识和青藏高原隆升及全球海-陆-气相互耦合作用的重大科学问题. 2003年3月3～5日拉萨地区强扬沙天气过程的大气动力学和遥感影像跟踪分析, 表明高原具备沙尘暴发生的所有条件, 并有强大的上升运动将不同粒径的粉尘扬升到不同的高度, 使粗粒粉尘在高原东部就近堆积成粗黄土, 而较细的粉尘则被西风急流携带漂移并沉降到远东地区. 高原40年来沙尘暴时空分布表明沙尘暴主要发生在冬季和初春, 有较高的发生频率, 从冬到春由南向北移动并与西风急流的位置密切相关. 同中国大陆其他12个沙尘区相比, 高原因较高的沙尘暴发生频率, 特别是粉尘极易扬升到西风急流区, 成为远程传输中主要的粉尘源地之一.     

青藏高原“亚洲水塔”效应和大气水分循环特征

青藏高原是东亚海陆气相互作用最敏感的地区之一.青藏高原大气水分循环结构特征不仅反映了西风气流与"大三角扇形"影响域季风水汽流的相互作用特征,而且凸现出该区域为全球能量、水汽的交换关键区,构成"亚洲水塔"形成的重要背景;隆升的高原地形和强大的表面辐射加热形成了局地上升对流和高耸入对流层中部中空"热源柱".研究揭示出此"热力驱动"下青藏高原高、低层互为反环流类似台风的自激反馈机制,其提供了"亚洲水塔"水汽"汇流"与抽吸动力效应."亚洲水塔"热源驱动机制有助于"世界屋脊"大气"热岛"、"湿岛"的形成和维持,使暖湿气流从低纬海洋向高原输送、汇聚.针对"世界屋脊"高原对流频繁、云降水异常特征,揭示出"世界屋脊"空气低密度条件对高原对流云的触发效应.分析表明,低纬热带海洋成为"亚洲水塔"大气水分循环的重要水汽源区,水汽源区可跨越赤道追踪到南半球.提出了青藏高原"热力驱动"下大气水分循环结构类似全球性大气"水塔"的观点,青藏高原特殊的跨半球大气水分循环构建出"亚洲水塔"和其周边地区独特的大气-水文功能体系.给出了西风与季风协同作用背景下青藏高原为核心区的陆地-海洋-大气相互作用的"亚洲水塔"大气水分循环物理图像.     

我国海洋沉降颗粒物质的有机地球化学研究——Ⅱ.酮、醛和醇脂类化合物组成特征的地球化学意义

<正> 海洋沉降颗粒有机质在海洋环境中扮演着重要的角色,它不仅为海洋生物提供了食物、参与了海洋化学循环,而且为海底沉积物提供了沉积有机质,因此,海洋沉降颗粒有机质的来源、传送和转移过程一直受到人们的关注.海洋沉降颗粒有机质的传送过程可以通过测定沉降颗粒物质的有机碳含量去认识,对它们的来源以及生物和生物化学作用过程则可通过研究其脂类化合物的组成特征而详细了解.笔者首次对我国南、东海沉降颗粒物质进行了有     

华北大气污染物沉降量已成为全球最高区域之一

[本刊讯]中国科学院大气物理研究所大气分中心研究员王跃思课题组的潘月鹏、唐贵谦和吴丹全面评估了华北区域硫、氮和重金属等污染物的干湿沉降通量,并对它们的生态风险进行了评价,一系列的研究显示:我国华北区域大气硫、氮和重金属沉降量已成为全球最高区域之一。首批数据集成结果在Atmospheric Chemistry and Physics等国际刊物陆续发表。干湿沉降是大气自然净化的重要途径,如果这一过程将大量人为     

探索地球之巅：60年来珠峰气候环境变化

世界第一高峰珠穆朗玛峰(珠峰),是全球气候与环境变化研究的焦点与热点区域。自20世纪50年代末期以来,在珠峰地区已经开展了多次综合考察,并建立了定位观测研究站。近60年来,珠峰地区持续变暖,升温幅度与青藏高原的平均值相当,降水变化趋势不明显。珠峰地区是冰川集中分布区,近期冰川显著退缩,冰湖面积急剧扩张,径流量增大,反映了冰川和水文过程对全球变暖的响应。受到升温影响,珠峰地区的植被有变绿趋势。工业革命以来,珠峰地区受到跨境大气污染物传输的影响,也凸显了冰川消融导致的污染物二次释放的潜在风险。     

我国青藏高原气象科研工作正在蓬勃开展——1974年青藏高原气象科研协作、经验交流会议简况

我国青藏高原海拔高、面积大、地形复杂,不仅直接关系到我国的天气、气候情况,甚至东亚和北半球的大气环流在一定程度上也受它的影响。有关青藏高原的天气、气候特征及其对于东亚大气环流的影响问题,一直受到气象工作者的重视,并不断进行多方     

青藏高原气象科研交流会议

中央气象局西南、西北协作区于1973年8月25日至9月3日在兰州召开了青藏高原气象科研交流会议。参加会议的有西南、西北9个省(区)气象部门、有关科研单位、大专院校、民航和部队等代表共108人。在批林整风运动的推动下,青藏高原气象科研工作近一年来取得了一些新成绩。会上交流了43篇科研成果,内容涉及高原天气系统的分析研究,高原气候特征及其成因,青藏高原对大气环流和天气系统的影响,高原