古老地质样品的黑碳记录及其对古气候、古环境的响应

黑碳是由生物质和化石燃料等不完全燃烧所产生的,具有高度稳定的芳香性结构,在地质样品中可以长期地保存。首先介绍了黑碳的化学性质和地质样品中黑碳的分离测定方法,然后对地质样品中黑碳记录的科学价值进行讨论,并详细论述了不同环境地质样品中黑碳的分布和古气候、古环境意义,并指出了地质样品中黑碳研究的重要方向。     

矿质和黑碳颗粒物表面大气非均相反应研究进展

灰霾是由于高浓度大气颗粒物消光导致能见度下降的污染现象,而颗粒物的消光性质与其参与的大气物理化学过程密切相关.因此,认识颗粒物参与的大气非均相反应对于揭示灰霾成因具有重要意义.我们通过多种手段研究了在矿质颗粒物、黑碳颗粒物表面以及吸湿过程中的大气非均相反应过程.通过系统研究大气非均相过程对常见污染气体的源汇平衡、颗粒物二次组分形成、老化过程对颗粒物吸湿性的影响,发现了多污染物共存气体在非均相反应中的复合效应,揭示了O2在界面反应中的关键作用,阐明了有机碳在黑碳老化过程中的作用.在吸湿性研究中,发现了混合颗粒物在吸湿过程中的化学反应,揭示了弱酸置换强酸的反应机理,解释了二次组分对矿质颗粒物吸湿性的促进机理.这些研究成果不仅促进了对大气非均相反应的深入认识,也有助于揭示我国的灰霾成因.     

二氧化碳、气候和海洋

矿物燃料燃烧产生的二氧化碳只有一半停留在大气中,其余均为海洋所吸收。如果要了解我们的气候,就必须了解大气、海洋与生物界是如何相互作用的。     

2002~2003年北半球中纬地区臭氧总量TOMS与地面观测的非常差异

对大气臭氧的监测一直是大气和环境学科的重要内容之一, 平流层臭氧减少已引起全球各国政府以及民众的广泛关注[1~4].对全球大气臭氧总量的观测主要有两种方法: 地基观测, 探测仪器主要有Dobson 和 Brewer; 卫星观测, 常用产品是美国宇航局提供的 TOMS(Total ozone mapping spe     

结合态磷化氢在污水深度处理系统中的源

磷化氢(PH3)具有毒性、强还原性. 一百多年来, 自然界磷化氢形成的源及生物形成机制一直为科学界所探索和争论[1,2]. 磷化氢被证实是大气中普遍存在的痕量气体(ng级)[3], 厌氧生物环境被认为是磷化氢的主要释放源之一[1~3]. 1993年, Gassmann和Glindemann首次尝试用酸或碱消解土壤或沉积物, 并将其释放出的磷化氢定义为结合态磷化氢(matrix- bound phosphine) [4]. 厌氧消化污泥、垃圾填埋场、港湾(淡水)表层沉积物、土壤、富营养化湖泊和海洋沉积物中也先后测到结合态磷化氢[2~7]. 已有实验表明, 85%以上的磷化氢以污泥结合态形式存在[7].........     

我国大气本底观测站创新发展的思考和建议

正大气本底监测是指在远离人类活动影响的地方对经过充分混合的、不受局地污染影响的大气成分进行长期定点的观测.由于大气本底监测能在全球或区域尺度上反映出人类活动所造成的大气成分的长期变化,因此对社会经济建设和科学研究等都具有非常重要的作用[1～3].自20世纪50年代开始,国外的一些观测台站进行了二氧化碳、臭氧及大气重金属等主要大气成分的本底观测[4～8].     

南沙海区末次冰期以来黑碳的沉积记录

位于南沙海区的１７９６２柱状样提供了约 ３０ ｋａ以来的沉积记录．从中提取的反映火灾历史的黑碳数据揭示出在冰期,特别是在 １８ ｋａＢＰ前后的盛冰期,黑碳含量和堆积速率波动较大,而全新世则相对稳定得多．黑碳稳定同位素组成表明,从冰期到全新世,其燃烧的前身物主要是以Ｃ４植物为主的草本植物．南海南部周围地区以草本植物为主的亚高山、高山植被带是可能的黑碳来源区．冰期与全新世该地区垂直植被带的变化导致了黑碳沉积特点的变化．     

国家自然科学基金地质学学科布局及展望

地质学是地球科学的重要组成部分和学科分支,主要研究地球的物质组成、结构构造、地质作用、形成演化过程及其动力学1-3]．地质学研究聚焦地球自身的物质组成、从表层到内部结构构造以及它们的形成过程、动力学机制和所反映的地球形成与演化历史[1～3].现阶段地质学研究的视角已拓展至地球系统多圈层相互作用,特别是宜居地球成因以及地...     

拉萨河流域典型区域保护、修复、治理技术示范体系

正青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔,是地球第三极,是我国重要的生态安全屏障[1],是地球上最独特的地质-地理-生态单元,是开展地球与生命演化、圈层相互作用及人地关系研究的天然实验室[2].近50年,青藏高原自然与社会环境发生了剧烈变化,气候变暖幅度约是同期全球平均值的2倍[3],是全球变暖背景下环境变化不确定性最大的地区;     

硅酸盐、碳酸盐和硫化物共同风化促使CO2排放

<正>物理侵蚀和化学风化与地质时期地球气候的演化关系一直是热点科学问题^[1～3].硅酸盐矿物的化学风化作用是地球历史上碳循环的重要组成部分^[1,3～6].尽管地壳和地幔通过岩浆/变质作用向大气中排放了大量CO₂,但硅酸盐风化作用由于吸收/封存大气CO₂(产生碱度或HCO₃^–)而被认为是中和CO₂排放的一个关键机制,     

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.     

计算(预测)毒理学:化学品风险预测与管理工具

<正>化学品污染被联合国环境规划署列为影响人类生存与发展的全球性重大环境问题之一[1].化学品风险防控的一个重要瓶颈是,基于传统实验测试评价化学品环境风险性的速度(2~3年/种),远低于新化学品进入市场的速度(~1000种/年),已导致10万种以上的大量既有化学品未经风险评价而在市场上使用[2].因此,必须发展快速、高效的化学品风险预测与管理技术[3].计算毒理学技术被认为是一种高效、高通量地进行化学品风险预测与管理的技术[3].计算毒理学亦称预     

喷气燃料老化研究中的EPR信号首次观测

利用激光散射、氧吸收和沉淀称重等测量技术对喷气燃料老化进行研究时,通过添加微量含杂原子(O、N、S)的二甲基吡咯(DMP)和N-甲基吡咯(NMP)等加速降解,我们首次直接观测到沉淀物的电子顺磁共振(EPR)     

中国黑碳气溶胶排放量及其空间分布

基于国家统计数据、国内最新实测排放因子数据和更符合中国实际情况的机动车排放因子模型计算了中国大陆(不包含港澳台地区)2008年黑碳气溶胶排放清单,并建立0.5°×0.5°的黑碳排放空间分布图.2008年中国大陆黑碳排放总量为160.494×104t.其中工业源和居民生活消费源是最主要的贡献者,分别为69.503×104和63.602×104t,占总量的82.9%;交通运输黑碳排放量为19.463×104t,贡献了总量的12.1%;但不同省市各行业源贡献比例差异显著,可分为工业源贡献区、居民生活源贡献区、工业源和居民生活源共同贡献区,以及交通源贡献区.从能源类型看,黑碳主要来源于煤炭和生物燃料燃烧,分别占51.0%和32.2%.黑碳排放空间分布不均匀,呈东高西低的趋势,与区域经济发展情况和农村人口密度一致;其中高排放量地区以全国总面积的5.7%贡献了总排放量的41.2%,山西、河北、山东、河南以及四川等地具有较高的排放量.     

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.     

海洋惰性溶解有机碳库与海侵黑色页岩

<正>海洋是地球上重要的碳储库,是大气碳储库的50多倍,包括颗粒无机碳(particulate inorganic carbon, PIC)、溶解无机碳(dissolved inorganic carbon, DIC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)和溶解有机碳(dissolved organic carbon, DOC)四大类[1].现代海洋的DOC库约为(662±32)×1015g碳[2],远大于POC库,占海洋总有机碳库的90%以上[3].根据生物可利用性,     

燃烧煤污染及其危害

煤是重要的燃料,其资源相当于石油的100倍。煤的化学成分是由挥发分、固定炭、灰分和水等组成,从元素分析来看,由碳、氢、氧、硫、氮等构成。因此它在燃烧时不可避免地产生CO_2、CO、SOx、NOx和颗粒物等污染大气,其中尤以SOx、NOx和颗粒物对人类和动植物造成的危害最大。据专家估计,全世界每年将有1.5亿吨SO_2、12亿吨NOx和25亿吨颗粒物排入大气,对大气造成了严重污染。下面谈谈燃煤污染大气对人体和动植     

双核催化位低温高效脱除氮氧化物

<正>氮氧化物(nitrogen oxides,NO_x)是化石燃料燃烧过程中所产生的主要大气污染物之一,也是PM_2.5和臭氧的重要前体物^[1].控制NO_x的排放是国家“十四五”规划持续改善大气品质和环境质量的重大战略需求.氨选择性催化还原(selective catalytic reduction with NH₃,NH₃-SCR)技术是目前世界上应用最为广泛、最为成熟且最为有效的工业烟气脱硝技术^[2].SCR过程中主要发生如下反应:4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O,     

用示踪同位素探索海洋循环

随着人类活动的继续扩大,也许会给整个地球带来大规模的气候变动。通过十年时间的研究,这一担忧正在日益加深。其中,对于大气中大量增多来自煤、油燃料的二氧化碳的现象最为令人关注。因为二氧化碳吸收紫外线,一旦其浓度在大气中增多,便会因所谓的“温室效应”而导致气温上升。     

衰老对猕猴视觉反应潜伏期及反应变异性的影响

在个体老化过程中, 视觉系统会表现出功能性衰退[1]. 与这一衰退相关的神经机制正逐渐被揭示出来. 研究结果表明, 与年轻猴相比, 老年猴视网膜神经节细胞和丘脑外侧膝状体(LGN)并没有显著的结构或功能性改变[1,2]. 但在视觉皮层, 我们发现了细胞功能受到衰老过程影响的证据, 比如老年猴[2,3]和老年猫[4]的初级视皮层(V1)细胞, 都出现了方位、方向选择性的显著降低, 老年猴纹状外皮层(V2)也显示出相似的功能性衰退1). 最近, 我们还报道了老年猴V1和V2区细胞对视觉刺激的反应潜伏期显著延长[5]...................