穿透水方法估算主要可溶性无机组分的干沉降通量

选择重庆市铁山坪小流域背景点开展酸沉降的观测研究, 采用穿透水方法估算了硫、钙和氮的干沉降通量. 结果显示铁山坪监测点硫、钙的干沉降通量远高于国外类似森林背景地区的观测结果, 氮的干沉降通量则与这些地区的结果处于同一数量级内; 硫、钙和氮的干沉降通量均超过湿沉降通量. 此外, 通过冠层收支模型的计算, 证实常规的穿透水计算方法会在一定程度上低估含氮组分的干沉降通量.     

基于临界负荷择选硫和氮沉降控制

为了科学地制定酸沉降控制政策, 基于稳定状态质量平衡法(SMB)建立了临界负荷函数, 绘制出二维临界负荷函数曲线图, 提出可将该曲线图定义出五种不同的控制区域, 即临界负荷区(无需控制区)、S沉降控制区、N沉降控制区、S和N沉降选择控制区以及S和N沉降同时控制区, 根据沉降状态点落在不同的控制区域内选择相应的控制途径. 考虑到中国盐基阳离子沉降(BC_dep)高的特点, 将BC_dep作为变量, 得到三维的临界负荷函数曲面与硫和氮沉降控制区. 以广州地区的赤红壤为例, 根据当前沉降数据和植被数据, 结合采样实测的土壤数据, 计算得到当前状态下的沉降点位于临界负荷区, 但若BC_dep下降75%, 则位于S沉降控制区, 表明应进行硫沉降的控制; 若进一步考虑营养氮的临界负荷值, 则当前的沉降状态处于N沉降控制区内, 随着BC_dep值的下降, 逐步转变为S和N沉降同时控制区, 表明应同时控制硫沉降和氮沉降.     

我国冬夏季硫污染物沉降与跨地区输送模拟研究

东亚经济篷勃发展,呈现欣欣向荣景象,但也带来了诸如大气污染、酸雨等环境问题。土壤因酸沉降影响会引发诸多的生态问题。继西欧和北美之后,东亚已成为世界三大酸雨区之一,且有进一步发展的趋势。由于污染物空中滞留时间较长,其跨地区输送已成为各国政府和科学家十分关注的热点问题。利用模式计算不仅有助于了解酸沉降分布及跨边界输送态势,而且可以预测未来变化趋势。为此我们发展了一种三维欧拉型污染物输送模式,能方便地计算长时间(月、季、年)的污染物远距离输送态势。控制方程中考虑了干沉降和降水的湿清除以及污染物的气相和液相化学过程,并用之计算了冬夏季我国和东亚地区硫沉降量的分布、输送通量及国内各大区之间的相互输送量。这不仅有助于了解我国各大区之间和东亚各国之间污染物的输送规律,还可为经济可持续发展战略中控制污染源的排放提供科学依据。     

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].     

中国南方城市酸岛的面积有多大?

<正>近30年来,中国迅速的工业化和城市化进程中排放了大量SO2、NOx和NH3,导致硫、氮沉降水平显著增加.其中,SO2和NOx作为酸沉降的直接驱动因素,一直受到广泛关注.虽然NH3可以中和降水中的酸性物质,但是当其以NH+4离子形式沉降进入土壤后,将会有较大的潜力引起显著的酸化效应.在中国北方地区,酸沉降往往不会产生显著的负面效应,主要是由于高水平的盐基离子沉降起到了     

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     

中国土壤湿度的变异及其对中国气候的影响

土壤湿度是气候系统中的重要参量,对地球系统中水分、能量以及地球生物化学循环都有重要影响。本文综述了关于土壤湿度对大气的影响,以及中国区域土壤湿度及其对中国气候影响的研究进展,分析了土壤湿度通过影响地表能量和水分平衡,进而影响大气的变化。现有研究表明：在中国东部春季,土壤湿度的气候分布表现为东北、长江中下游为高值区,华北较干,河套地区的土壤湿度最低;中国东部中纬度地区是土壤湿度年际变异最大的区域,并与东北区域呈反相变化;土壤湿度整体上呈现变干的趋势,深层土壤变干较浅层土壤显著,且东北和南方地区比中纬度地区的变干趋势显著。中国东部从长江流域到华北的春季土壤湿度偏高时,通过改变春末地表能量平衡可以导致东亚夏季风减弱,造成夏季华南和华北降水减小,长江中下游和东北降水增多。中国北方季风边缘区的土壤湿度对局地降水有显著影响,而土壤湿度对局地温度有显著影响的区域主要位于中国北方。     

新一代沙尘天气预报系统GRAPES_CUACE/Dust: 模式建立、检验和数值模拟

基于中国气象局数值预报基地研发的新一代全球/区域同化、预报系统(GRAPES)的中尺度预报模式(GRAPES_meso)和中国气象科学研究院大气成分中心开发的大气化学模块(CUACE/dust), 建立了中国沙尘天气预报系统(GRAPES-CUACE/Dust). 该系统引入了中国地区最新的土地沙漠化资料、中国沙漠沙尘气溶胶的光学特性资料、逐日变化的土壤湿度和雪盖资料. 模式质量守恒性能良好. 将批量实时预报结果与地面天气观测和臭氧分光计反演的气溶胶指数(TOMS AI)的对比表明: 模式能够比较准确地预报中国以及东亚地区沙尘天气发生、发展、输送以及消亡过程, 能够对起沙量、干、湿沉降量、沙尘浓度以及沙尘光学厚度等一系列要素进行实时定量预报. 以2006年4月7次主要沙尘天气为例, 分析了起沙和干、湿沉降以及沙尘大气载荷的时空分布等特征. 结果表明, 2006年4月东亚地区沙漠向大气中注入沙尘总量约为2.25亿吨, 沙尘排放以下面三大源区为主: 中国北部内蒙古和中蒙边界附近沙漠为东亚沙尘最重要的排放源, 沙尘排放量为1.53亿吨, 占排放总量的68%. 塔克拉玛干沙漠沙尘排放量位居第二, 将近4000万吨, 占沙尘排放总量的17%, 浑善达克沙地排放量约为1500万吨, 占排放总量的7%. 其他地区的沙漠、沙地以及废弃的耕地等的沙尘排放量之和只占沙尘排放总量的8%. 2006年4月东亚地区沙尘沉降总量为1.36亿吨. 沙尘沉降的区域分布表明, 三大沙漠源区同时也是沙尘的主要沉降区, 三大源区的沉降量大约占沉降总量78%, 共1.35亿吨的沙尘在三大沙漠源区沉降, 其次是源区下游的中国大陆地区, 沙尘沉降为沉降总量的16%, 大约200多万吨. 120ºE以东的中国近海、韩国、日本以及西太平洋地区沉降量只占总沉降量的6%左右, 约85万吨. 干、湿沉降的分析表明, 由于4月中国北方地区干燥少雨, 在2007年4月的沙尘沉降总量中, 以干沉降为主, 大约占沉降总量的94%, 湿沉降只占沉降总量的6%左右.     

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...     

东亚夏季风年代际进退与中国和全球温度变化的联系

利用现代大气观测与中国东部历史旱涝记录等资料,提取中国东部区域干湿分布型变化的年代际信号并揭示了东亚夏季风年代际进退与中国和全球平均气温的可能联系.在东亚夏季风进退、中国东部干湿型分布和中国及全球平均气温变化的关系中,季风推进偏北时期对应中国东部"北湿南干"的气候分布格局,以及中国和全球年代际偏冷;反之对应中国东部"南湿北干"的气候分布格局,以及中国和全球年代际偏暖.在近千年东亚夏季风干湿型指数序列和去百年以上气候背景后的全球平均气温序列中,年代际主频振荡信号集中于60a左右.     

有害重金属镍的大气排放污染研究取得新进展

重金属污染是当今环境领域的热点问题.大气排放是重金属污染环境及危害人类健康的主要途径之一,已逐渐成为科学家研究和公众高度关注的前沿.近年来,中国大气有害重金属排放及污染特征方面的研究也取得了实质性进展,先后建立了如Hg,As,Pb,Cr等有害元素的人为源大     

接近固氮酶的钼-胰岛素模型

象棕色固氮菌(Azotobacter vine-landii)这类细菌的固氮酶,如何固定大气中的氮为氨,是令人感兴趣的问题.美国加州大学舒劳策(N.Schrauzer)博士的研究指出钼是唯一的催化部位. 固氮酶含钼、铁和硫.包括这三种元素的原子簇曾被认为是氮还     

牛金属硫蛋白基因的克隆及其组织结构的研究

金属硫蛋白(Metallothionein。简称MT)是广泛分布在动植物界的一组富含半胱氨酸的蛋白,能特异结合重金属,如镉、锌、汞和铜等。在生物体内,重金属离子可诱导MT基因的表达。1982年美国Palmiter等人首次成功地获得高效表达外源生长激素的“基因移植”     

生物多样性和生态系统功能对全球变化的响应与适应:进展与展望*

  人类活动引起的土地利用/覆盖变化、气候变化、大气CO2浓度增高和氮沉降加剧等使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变,进而影响生态系统过程和功能,并最终影响人类的生存和社会经济的可持续发展。应用全球变化实验结合环境梯度研究方法,我们已经就我国主要的森林生态系统和草地生态系统对全球变化的响应与适应作了初步研究。基于已开展的实验研究和数据积累,以协同研究为主要手段,结合我国独特的自然条件,今后将加强以下四个方面工作:①开展长期的多因子实验;②构建动态物种分布模拟体系;③构建数据模型融合系统;④生态系统对全球变化的区域响应和适应性的集成分析。     

1951~2004年中国北方干旱化的基本事实

利用月降水及月平均气温资料, 计算了中国区域地表湿润指数、Palmer干旱指数和反演的土壤湿度, 通过对上述3个指标及降水变化特征的对比分析, 揭示了中国北方近54年干湿变化的时空结构, 特别是对北方干旱化事实的分析. 结果指出: (1) 20世纪80年代以来, 西北东部和华北以干旱化趋势为主要特征, 这种干旱化的趋势在近15年不断加剧, 降水减少和气温升高是其产生的主要原因; (2) 在54年间, 西北东部和华北在年代际尺度上仅发生一次干湿转换, 转折点出现在20世纪70年代的末期, 这与1977/1978全球气候背景的转折性变化有关. 而东北地区却有3个转折点, 最近的一个产生在20世纪90年代中期, 另两个分别发生在1965和1983年; (3) 与北方其他地区的变化趋势相反, 西北西部当前正处在一个相对湿的时段, 但温度的升高削弱了这种变湿趋势; (4) 20世纪80年代以后, 西北东部、华北和东北地区的极端干旱发生的频率明显增加, 这与这些地区降水减少和气温升高密切相关.     

雪水的保健作用

洁白如玉的雪,除了对越冬农作物有益外,对人体也有奇妙的保健作用.首先,积雪是天然的环保卫士和化肥厂.当降雪时,雪从大气中吸收了大量的游离氮、液态氮、二氧化碳、尘埃和杂菌,这就等于对被污染了的大气进行一次大"清洗",起到了净化大气的作用.其次,雪水本身也具有较好的保健和药用价值.     

生物质基氮掺杂多级次孔碳材料制备及其锂硫电池性能

锂硫电池因具有较高的理论比容量和能量密度、价格低廉等优势,在动力汽车和大规模储能系统中有广阔的应用前景.发展锂硫电池,设计制备低成本和高性能的电极材料是关键.本文利用廉价生物质废弃物(虾壳)作为原料,通过简单、绿色的水热碳化和二氧化碳碳化/活化过程制备了三维氮掺杂多级次孔碳材料,并将其作为载体负载硫制备锂硫电池正极材料.该制备过程避免了传统活化过程中危险化学品的使用及活化后材料清洗的过程.水热碳化和活化步骤均对材料孔结构的形成具有重要作用.通过氮气吸附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)等表征方法对材料形貌、孔结构、功能基团等进行了深入研究.研究结果表明,得到的材料是具有高孔隙率的微孔-介孔-大孔碳材料,比表面积高达1190m~2/g.由于材料具有多级次孔结构,有利于硫的有效负载.同时,材料中的石墨氮可以提高材料的导电率,吡咯氮和吡啶氮在限制多硫化锂(Li_2S_n,4≤n≤8)中发挥了重要作用,从而使得材料在锂硫电池中具有较好的倍率性能和循环性能.另外,本文为生物质或生物质废弃物转化为功能多孔碳材料提供了一种新的绿色途径.     

华北沉降带形成与陨击作用关系的初步探讨

在分析华北沉降带形成机理的研究现状和最新进展的基础上 ,针对该地区存在的令人深思的问题 ,结合天文地质学对火星和月球表面陨击作用的研究成果 ,彗星撞击木星的观察结果 ,国内外对天体撞击地球的撞击构造研究的成果 ,提出了华北沉降带的形成机理与陨击作用相关的论点 ,并提出了已有的相关线索和今后的工作方向 .     

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.     

钻石"诉说"早期地球历史

梅里兰德大学科学家发现,钻石是极好的时间机器,它们能“诉说”大约30亿年前地壳、大气和地幔之间的硫循环是怎样发生的。这一发现再次证实,地球上最古老的岩石样品保存有“同位素痕迹”——像硫和氧这类元素的同位素。这些同位素痕迹能“诉说”许多有关地球早期历史原先不清楚的信息,如在硫物质代谢作用中利用的大气进化和原始生命形式诞生等。