南极中山站紫外辐射的初步研究

南极春季臭氧减少,使到达地面的紫外辐射明显增加,对极区生物圈环境与全球生态系统都有重要影响.1993年起,我们在中国南极中山站(69°22′S,76°22′E)分别建立了辐射和臭氧观测系统,获得了紫外辐射和臭氧的连续观测资料.本文主要分析1993年2月～1994年12月紫外辐射和总辐射的变化特征,初步讨论南极春季臭氧减少与紫外辐射和总辐射的关系.1 观测仪器观测用的采样系统是RYJ-2全自动辐射记录仪,瞬时值分辨率为1W/m~2,时累值为0.01MJ/m~2,采样速率为1min,精度为0.6%.观测项目有紫外辐射、总辐射和反射辐射.紫外辐射和天空辐射表均系美国EPPLEY公司生产的适用于低温环境下的传感器,紫外辐射波长为290～385nm,灵敏度为160μV/W·m~(-2),仪器运往南极观测前在中国气象局计量中心进行了标定.同期进行的紫外辐射B波段(波长为285～325nm)和臭氧观测仪器在文献[1]中已作说明.2 紫外辐射的变化特征     

南极中山站地面臭氧的监测和本底特征

利用南极中山站大气监测站2008 年全年地面臭氧连续观测资料, 分析了地面臭氧的季节 变化特征和本底浓度与风的关系. 结果显示, 来自于站区方向的风向频率很低, 仅占数据样本的 2%, 盛行风(偏东风)频率为79.2%, 表明中山站地面臭氧浓度监测数据基本未受站区污染影响; 监测数据具有东南极大陆沿岸的本底特征. 中山站地面臭氧浓度季节变化的显著特征是冬季高 夏季低, 年平均浓度为25.0 nmol mol^-1; 峰值出现在7 月, 月平均浓度为34.4 nmol mol^-1; 谷值在 12 月, 月平均浓度为12.3 nmol mol^-1; 此结果与南极大陆其他沿海站点观测相似. 地面臭氧浓度 与紫外辐射(UVB)呈显著的负相关, 且极夜期间地面臭氧浓度比极昼期间高1~2 倍, 说明在南极 光化学作用对臭氧的破坏占主导地位. 对中山站臭氧损耗事件的个例分析表明, 臭氧损耗事件的 发生与低温和站区北部海冰上的溴化物浓度高值区有密切相关, 结合气流后向轨迹分析表明臭 氧损耗事件是由BrO 的影响所致.     

南极中山站大气六氟化硫浓度本底特征

六氟化硫(SF_6)是一种增温潜能极高、主要来自人为排放的温室气体,对其大气背景浓度进行长期监测,对于研究全球变化具有重要意义.利用南极中山站区2008年2月~2013年1月近5年SF_6浓度的观测资料,对SF_6本底浓度和变化趋势进行了研究,结果表明:中山站风向为偏东风时大气中SF_6浓度较低,风向为偏西风时浓度较高,这主要是受海陆气团差异引起,而局地源和风速的影响可忽略不计.大气SF_6浓度的变化范围为6.01~7.80 pptv,(1 pptv=1×10~(-12)L/L,下同),平均浓度为6.90±0.40 pptv.SF_6浓度呈明显稳定的年增长趋势,年平均增长速率为0.28 pptv a~(-1),其变化趋势与全球其他观测点较接近,中山站的观测结果可代表南极地区SF_6的本底浓度.通过与全球其他观测点大气SF_6浓度数据对比,结果显示:南半球大气SF_6平均浓度明显低干北半球,北半球是SF_6排放的主要源区;而南半球SF_6主要来源干北半球大气传输和南北半球间大气高度混合,能较好地反映全球大气SF_6本底浓度。南极受人类活动影响很小,是研究全球SF_6浓度变化趋势的理想区域。     

1993年南极臭氧洞期间普里兹湾地区的大气振荡特征

文献[1]对1993年南极“臭氧洞”期间中山站上空的大气臭氧总量变化特征进行了初步的分析和研究,揭示了在中山站上空大气臭氧总量有着十分显著的逐日变化,并指出这种变化可能与中山站位于臭氧洞边缘,受南极平流层极地涡旋摆动与伸缩的动力过程影响有关。本文利用南极中山站地面温度、气压和大气臭氧总量资料和与中山站(69°22′S,76°22′E)同在普里兹湾地区的澳大利亚戴维斯站(68°34′S,77°54′E)的探空资料,对1993年南极臭氧洞期间普里兹湾地区的大气振荡特征进行了研究。     

奇特的南极捷克站

迄今为止。世界各国在南极已经建立了近50个常年(越冬)考察站,其中规模最大的要算美国的麦克默多站,夏季可容纳1500人。站上有各类建筑200多栋,包括大型机械修理厂、科研所、医院、俱乐部、商店、通讯网络和交通网络等,设施齐全,简直就是座现代化科学城。通常,南极考察站,作为国家投资建设提供科学家们进行科研或开展其他活动的支撑平台,除了舒适的生活设施之外。动力系统、各种车械,以及科研设备等一应俱全。而且,人员往来等各项费用必定得到政府财政的有力支持。然而,建在南设得兰群岛的纳尔逊岛上的捷克站却是一个例外。     

碰撞电离诱导AuL_l特征辐射的极化

当一束准直的电子束或带电离子束轰击靶原子时,被碰撞电离的靶原子将发射其特征辐射或俄歇电子.一般来说,被电离的靶原子的空穴态满足一定条件(n,1>0,j>1/2),其伴随空穴衰变发射的特征辐射或俄歇电子相对于入射束方向具有非各向同性的角分布,对特征辐射来说还应是极化的.     

从南极科学考察看全球环境污染和发展绿色化学的必要性

本文通过对西南极乔治王岛及纳尔逊岛各科考站的主要污染源的调查和分析,提出了绿色化学在南极环境保护中的研究目标,以及推进绿色化学的必要性.建议绿色化学家和极地科学家联合.推进极地材料的研究、开发与应用,为维护南极这片最后的净土作出贡献.     

南极乔治王岛菲尔德斯半岛湖相沉积物的分子有机地球化学特征

报道了南极乔治王岛菲尔德斯半岛湖相沉积物的分子有机地球化学特征．冻土湖沼沉积物的正烷烃往往以C₂₃为其主峰,源自于苔藓植物有机质的优势输入;南极乔治王岛湖相沉积物中富含异构和反异构脂肪酸,反映沉积区的细菌作用较强;脂肪酸C_18:2/C_18:0与甾醇ACI指标的剖面相关性,表明 C_18:2脂肪酸源自内生藻类．脂肪酸C_18:2/C_18:0比值的剖面变化反映区内11/9和3 kaBP气温较低;首次在南极淡水湖盆沉积物中检出长链不饱和酮化合物,推测其生源为定鞭金藻属藻类,其高C_37:4相对含量与南极严寒气候对应．     

Y984028火星陨石的岩石矿物学特征和冲击变质

Y984028 是一块新的二辉橄榄岩质火星陨石, 具有两种明显不同的岩石结构: 粒间结构和嵌晶结构. 与嵌晶结构区域的矿物相比, 粒间区域的铁镁质硅酸盐贫FeO、铬铁矿贫TiO₂. 虽然Y984028 的岩石结构和矿物化学成分与GRV 99027 非常相似, 但两者的冲击变质特征有明显差异, 表明Y984028 不是GRV 99027 的成对陨石. Y984028 经历了强烈的冲击作用, 冲击后由于该陨石没有遭受明显的热变质, 因而该样品是研究类地行星早期撞击过程的探针. Y984028 熔脉中主要包含细小的矿物碎屑, 部分矿物边缘发育细粒化结构, 没有发现任何高压相矿物, 表明Y984028 在撞击过程中发生了部分熔融, 在较低压力下发生淬火.     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

中药材产地的近红外光谱自动鉴别和特征谱段选择

以白芷和丹参为例, 用近红外漫反射光谱数据、应用多类支持向量机方法对中药材产地及生长条件进行自动鉴别, 并进一步用递归支持向量机等方法选择对分类最有效的特征谱段, 结果在仅用5个和8个特征谱段的情况下在独立的测试集上达到了92%的识别正确率. 这一研究不但为建立快速准确的中药材产地自动鉴别系统提供了技术原型, 也为进一步探索不同产地的中药材在化学成分上的细微差异及研究它们与药效的关系奠定了基础.     

20世纪90年代末中国东部夏季降水和环流的年代际变化特征及其内动力成因

观测资料分析表明, 中国东部夏季降水在20世纪90年代末发生了年代际突变, 在1999～2010年期间降水异常从以往的经向三极子型分布变成了经向偶极子分布, 形成了“南涝北旱”(除长江沿岸地区)的特征; 中国东部这次降水的年代际突变与东亚上空对流层环流及散度、垂直运动以及整层水汽输送散度的经向偶极子型年代际异常分布相对应. 并且, 本文还从大气内动力和热力过程讨论了1999～2010年期间东亚地区上空夏季对流层中、上层纬向气流和经向气流异常对中国东部夏季降水年代际突变的影响, 其结果表明, 由于在此时期东亚上空副热带急流北移减弱, 使得东亚上空纬向气流异常形成经向偶极子型. 这一方面使得东亚对流层上层沿副热带急流传播的“丝绸之路(Silk Road)”型、沿东亚经向传播的东亚/太平洋(EAP)型和沿极锋急流传播的欧亚(EU)型遥相关波列发生异常, 从而引起中国北方为下沉运动异常, 而南方为上升运动异常; 另一方面造成了中国东部对流层中层北方有冷平流异常, 而南方有暖平流异常, 这也引起了中国北方有下沉运动异常, 而南方有上升运动异常, 因而在1999～2010年期间夏季中国形成南涝北旱的降水异常.     

中国瘤棘奈氏虫种群密度和形态特征的时空差异及其影响因子

瘤棘奈氏虫(Netzelia tuberspinifera)是东亚特有种,属于有壳虫原生动物,壳体大小约为100μm.本文首先在空间尺度上对中国88个湖库中瘤棘奈氏虫地理分布进行分析,发现瘤棘奈氏虫的分布与纬度、海拔和温度显著相关,分布在低纬度、低海拔、高温的亚热带和热带地区.重点以福建厦门汀溪水库连续4年时间序列样品和中国南方地区28座水库(14个流域)空间样品为基础,研究瘤棘奈氏虫种群时空变化规律及其影响因子.结果表明,汀溪水库瘤棘奈氏虫种群密度为0～10.7 ind/L,存在显著的季节变化,水温和食物(藻类)是主要影响因子,其中水温的影响更大.水温变化范围在14.3～32.1℃之间,高于30℃的水温更适合瘤棘奈氏虫生长繁殖,因此在夏秋季节种群密度较高.空间尺度上,瘤棘奈氏虫种群密度为0～19.2 ind/L,主要受地理因子的限制,随经度、纬度的增加而降低,同时食物(藻类)、电导率和硝态氮对种群密度也存在显著影响.在形态方面,壳口直径是决定瘤棘奈氏虫种群在季节间(33.5～68.2μm)和流域间(33.5～73.6μm)形态差异的主要特征;食物(藻类)可能是影响汀溪水库不同季节壳口...