长三角工业区夏季近地层臭氧和颗粒物污染相互关系研究

利用2013年5月15日到8月31日南京江北工业区(长三角典型工业区)同步的观测资料分析了近地层臭氧(O_3)和细颗粒物(PM_(2.5))、气溶胶光学厚度(AOD)的变化特征及相互间的关系,并结合光化学箱模式分析了AOD对近地层O_3生成的影响。结果表明,观测期间PM_(2.5)平均质量浓度为56.2±20.1μg m^(-3);AOD(500nm)均值为1.4±0.9;波长指数α(440~870 nm)均值为1.0±0.3。PM_(2.5)质量浓度24 h均值超国家二级标准20.2%,超标时AOD均值增加14.7%,α平均值增加23.9%,O_3体积分数均值减少12.3%。O_3超国家二级标准10.1%,超标时段AOD增加34.9%,α变化不显著。高温低湿条件下,O_3日变化峰值(y)和PM2.5质量浓度(x)存在较高的线性相关。相对湿度<60%时,两者拟合曲线为y=0.97x+43.96(拟合度R2=0.60),温度>32°C时,两者拟合方程为y=1.24x+30.61(R^2=0.64)。夏季长三角工业区呈现高浓度O_3与高浓度PM_(2.5)叠加的大气复合污染。O_3日变化峰值和AOD变化呈显著负相关。模拟结果显示,O_3日变化峰值(y)和AOD(x)呈现极高的负相关[y=-34.28x+181.62,R^2=0.93或y=220.62·exp(-x/3.17)-19.50,R^2=0.99]。

大气臭氧与气溶胶垂直分布的高空气球探测

本文给出了１９９３年９月１２日利用高空科学气球在河北省香河地区探测到的大气臭氧和气溶胶的垂直分布。结果发现：（１）大气臭氧的数密度在整个对流层较低（～１０１２ｍｏｌ／ｃｍ３），并从地面到对流层顶略有下降；对流层顶以上开始快速增加，极值层高度在～２４ｋｍ，其值为４．７８×１０１２ｍｏｌ／ｃｍ３；臭氧分压有类似的分布特征，极值１４６×１０－４Ｐａ，位于同一高度；（２）在平流层低层，臭氧分压有一个次极值６２×１０－４Ｐａ，位于１５～１６ｋｍ；（３）０～３０ｋｍ大气气溶胶数密度呈现出三个峰值：１４３，８和１．１个／ｃｍ３，分别位于近地面、５ｋｍ和２１ｋｍ；（４）气溶胶的数密度谱在对流层为双模态；在平流层，次峰消失。同时，我们还与其他观测结果作了比较分析。

台湾海峡西部海域大气中金属的特征──Ⅱ.大气颗粒金属的来源和入海通量

通过因子分析和相关回归分析，台湾海峡海域大气中颗粒物中金属的来源特征为：Fe主要来自地壳风化尘土，少量来自污染物．Pb和Cd主要来自污染源，少量Pb来自尘土和海水．Na主要来自海水，但也有少量来自尘土和次生气溶胶．Cu主要来自尘土，部分来自污染物，少量来自海水．比较台湾海峡西部海域来自大气和来自河流的金属通量，大气中的Cu低于河流，Pb高于河流，Cd略高于河流．

欧拉型区域硫沉降模式研究

建立了一个三维硫沉降欧拉模式，模式中比较全面地考虑了硫沉降过程中的物理、化学机制。包括平流、扩散、干湿沉降和积云的垂直输送作用等物理过程，气相化学、液相化学和气溶胶表面的非均相化学等化学过程。其中非均相化学和积云的垂直输送参数化在国内外同类模式中尚不多见。模式结果与实测及其他模式结果的对比表明，该模式能够较好地模拟出ＳＯ２的水平和垂直分布及ＳＯ２－４在降水中的浓度。

森林排放非甲烷碳氢化合物的初步研究

１９９５年６月至１９９６年４月，在广东肇庆鼎湖山自然保护区每两周采样一次，利用０８Ｌ不锈钢采样钢瓶采样和气相色谱法分析、研究森林排放的非甲烷碳氢化合物的浓度。结果表明，森林排放的异戊二烯有明显的季节变化，其浓度与温度有明显的正相关关系。

我国氨的排放量和时空分布

根据我国的实际情况讨论了各种氨排放源的排放因子，计算了各种氨源的贡献，以动物的贡献最大，占５２％。１９９３年我国氨的排放量为１２Ｍｔ，排放量最大的是河南、山东和四川，排放密度最大的是上海。在北京、广西、广东、湖南、江西和山东测定了大气氨的浓度，北京大气氨浓度有明显的季节变化，春季平均为１６μｇ／ｍ３，夏季最高为４１μｇ／ｍ３，冬季只有３２μｇ／ｍ３。一般夜间氨的浓度高于白天。测定了氨的垂直分布，并计算了氨浓度的标高。

中国部分清洁地区大气中N_2O的浓度

１９９３年４月—１９９５年８月对中国部分清洁地区大气的Ｎ２Ｏ浓度进行了现场观测，结果表明：农田（玉米田和麦田）大气的Ｎ２Ｏ平均浓度高达３２２．１－３４３．４ｐｐｂｖ，这是土壤排放Ｎ２Ｏ的结果；临安、龙风山和瓦里关山大气本底观测站（ＷＭＯ／ＧＡＷ）Ｎ２Ｏ的平均浓度分别为３１８．８±８．４ｐｐｂｖ，３１７．４±４．７ｐｐｂｖ和３１４．０±４．２ｐｐｂｖ。在此基础上，分析了大气Ｎ２Ｏ的分布及变化特征。另外。

2005年南京市PM_(10)浓度时间序列分析

根据南京市2005年的PM10日均浓度和气象观测资料,利用Matlab小波分析工具,对PM10浓度的年时间序列进行分析,得出了该地区PM10日均浓度的变化规律:2—5月较大,6—9月较小,10—12月较大;并且全年共有5个突变点。结合HYSPLIT-4污染扩散模式,对污染源进行追踪,结果表明:造成南京市大气污染主要有局地污染物的排放和外来污染物的输送两种类型;在垂直方向上,污染物的长距离输送一直稳定在低层。

大气^(14)CO_2观测:2010～2011年广州城市大气中化石源CO_2浓度变化特征

中国科学院广州地球化学研究所(GIGCAS)大气CO2观测点的数据显示:2010年10月至2011年11月,该站点大气CO2浓度变化范围为460～550 mL/m3,月平均浓度介于470～530 mL/m3之间,呈现夏、秋季浓度低,春、冬季浓度较高的特点。大气CO2的δ13C值变化介于–9.00‰～–13.10‰之间,月平均值介于–9.60‰～–11.80‰之间,与大气CO2浓度之间关系不显著,反映了人类活动对城市大气CO2的影响。GIGCAS站点大气CO2的Δ14C值波动剧烈,介于29.1‰～–85.2‰之间,月平均值波动范围为4.9‰～–41.7‰,年平均大气CO2的Δ14C值为–16.4‰。较高的Δ14C值出现在夏、秋两季(7～9月),均值约为–5.2‰,较低的Δ14C值出现在冬、春两季(12月至次年4月)、均值约为–27.1‰,据此计算得出的化石源CO2浓度变化范围为1～58 mL/m3,年平均值约24 mL/m3,较低的大气化石源CO2浓度出现在夏、秋两季(7～9月),均值为17 mL/m3,较高大气化石源CO2量出现在冬、春两季(12月至次年4月),均值约为29 mL/m3。气象条件和人类活动对城市大气化石源CO2浓度影响巨大,调整人类活动是减少大气化石源CO2污染的途径之一。

CO_2全球循环及其同位素示踪研究

极地冰盖气泡研究表明，工业革命前大气圈天然ＣＯ２浓度约为２８０×１０－６，天然ＣＯ２浓度变化反映了冰期－间冰期循环这一长期气候变化固有特征。工业革命后，大量人为ＣＯ２进人大气圈，人为ＣＯ２收支明显不平衡，一个大于２．６ＧＴＣ／ａ的未知陆地生态汇很可能存在于北半球中纬度地带。土壤、岩溶作用、河流作用、地球化学作用、干旱－半干旱环境等系统以及海洋内部ＣＯ２循环的同位素示踪研究，可为人为ＣＯ２未知汇即“ＭｉｓｓｉｎｇＳｉｎｋ”的探求提供线索。

冷锋天气大气边界层内臭氧及氮氧化物的观测研究

利用北京 32 5m气象塔作为高空平台 ,于 1997年 10月观测到一次冷锋过程大气边界层内O3及NOx 体积分数的变化 ,研究了O3及NOx 体积分数与气象要素之间的关系 ,着重讨论了冷锋过境前后O3及NOx 的体积分数变化及其与输送过程的关系。研究表明 :北京大气边界层中下层存在明显的O3体积分数垂直梯度 ,O3的垂直输送与风速及温度梯度密切相关。冷锋过程有利于高层O3向低层输送 ,使O3体积分数垂直梯度明显减小 ,并使NOx 体积分数显著降低。

区域性光化学模式与LLA-C机制的模拟性能比较

以 Ｌ Ｌ Ａ－ Ｃ 机制为基准，在［ Ｎ Ｍ Ｈ Ｃ］／［ Ｎ Ｏ＃ － ｘ］ 比率分别为１７９ 、７１４ 、２８６ 条件下测试了区域性光化学模式（ Ｒ Ｏ Ｓ） 的模拟性能。结果表明 Ｒ Ｏ Ｓ 模式在上述三种初值条件下均能从总体趋势上给出与 Ｌ Ｌ Ａ － Ｃ 机制相似的结果， 但只有当非甲烷烃浓度较高（［ Ｎ Ｍ Ｈ Ｃ］／［ Ｎ Ｏｘ］ ＞ １２） 时 Ｒ Ｏ Ｓ 模式模拟值与 Ｌ Ｌ Ａ－ Ｃ 机制预测值比较接近。在这种条件下， Ｒ Ｏ Ｓ 模型对 Ｏ Ｈ 的预测值有待改进。我国大气中相当高的［ Ｎ Ｍ Ｈ Ｃ］／［ Ｎ Ｏｘ］ 比率说明 Ｒ Ｏ Ｓ 模式用于全国范围内的空气质量趋势模拟是可行的。

北京大气甲烷季变化及发展趋势

近年来北京大气中CH4含量仍在上升 ,但平均增长率已从 1985～ 1989年的 1 76 %·a- 1 ,下降到 1990～ 1997年的 0 50 %·a- 1 ;冬季和夏季两次出现峰值 ,表现出明显的双峰模态季节变化。但北京大气CH4变化的最大特点是年际季变化不均一 ,12年中 ,北京大气CH4共计增长185× 10 - 9混和体积比 ,其中冬季增长的贡献为 6 9× 10 - 9混和体积比 ,约占总增长的 37% ;而夏季的增长贡献不足 4 0× 10 - 9混和体积比 ,约占总增长的 2 1%。 90年代以后 ,北京大气CH4增长率进一步减慢 ,主要原因是生物源排放不再增加 ,而非生物源排放量的增长是大气CH4继续增长的主要原因。

大尺度山地上空的臭氧低值及地面加热

首次利用Ｎｉｍｂｕｓ－７卫星上搭载的臭氧观测光谱仪（ＴＯＭＳ）资料，分析研究了大尺度山地（青藏高原、洛基山脉和安第斯山脉）上空臭氧总量的分布和季节变化规律，指出了大尺度山地对大气臭氧的减少作用。从全球大气臭氧总量分布和纬向偏差分布可以看出：在上述３个大尺度山地上空均存在着明显的臭氧低值扰动，该扰动区夏季强于冬季。在这３个区域中，青藏高原上空的臭氧低值扰动为最强。分析同时指出：上述大尺度山地上空臭氧季节变化的极小值在秋季，极大值在春季。但上述地区臭氧总量与同纬度其它地区臭氧总量的偏差在春季或初夏达到极小值。为分析这种大尺度山地对臭氧减少作用的原因，本文分析了青藏高原地面热源与臭氧总量的关系，指出：大尺度山地表面对大气的加热与该地区臭氧减少之间存在着良好的反相关；在地面对大气的感热加热、潜热加热和有效长波辐射加热中，以感热加热与臭氧减少的关系为最好。

大气中HCO^+与COH^+ 分子体系的分析势能函数

在从头算的基础上,对HCO+和COH+的全势能表面用多体项展式方法进行优化,确定了分析势能函数,并且正确地再现了HCO+和COH+的结构与能量。

西沙群岛大气中海盐粒子的分布特征

分析了在西沙永兴岛观测的Ｃｌ－海盐核资料。主要结果有：（１）东北季风期干直径大于２ｕｍ的Ｃｌ－核平均浓度８７８个／Ｌ，平均含盐量１０５．４ｕｇ／ｍ３，其中干直径大于４ｕｍ的特大核平均为１９０个／Ｌ，最大曾观测到干直径５７ｕｍ的Ｃｌ－粒子，均较该地在１９８７年５月西南季风盛行期的观测值高。谱型呈准单调下降的幂函数递减谱。（２）随距海面高度增加海盐粒子浓度与含盐量均有所减小。（３）Ｃｌ－粒子浓度在０８时出现极大值，０２时出现极小值。日变化规律除与稳定度有关外，与潮位变化亦有一定关系。

遥感大气中汽态水和液态水含量的实验研究

根据微波在大气中的辐射传输理论，采用接收１．３５ｃｍ和８ｍｍ波段的大气噪音，推算大气中水汽和液态水含量。研制了双通道微波辐射计，进行遥感实验。文章中对微波辐射计测得的数据如何进行校正，展开了详细的讨论，这将在监测和利用空中水资源的科学实验中发挥作用。

植物光合作用对大气CO_2浓度升高的反应

近年来大气中ＣＯ２浓度急剧增加使人们重新对研究ＣＯ２浓度升高对植物光合作用影响感兴趣。预计在未来的１００ａ中，大气ＣＯ２浓度还将不断增长并达到当今的２倍。ＣＯ２排放量的增加不仅加剧了地球上的温室效应，也将改变全球生态系统中碳的平衡。高浓度ＣＯ２对植物光合作用的影响表现为短期和长期效应。短时间地供给高浓度ＣＯ２促进了植物的光合作用，而长时间生长在高浓度ＣＯ２下却使某些植物光合能力下降，出现了光合适应现象。这种现象产生的机理尚无定论，光合产物反馈抑制及库源关系调节下的资源重新分配是比较盛行的两种假说。光合能力的下降多发生在养分尤其是氮素亏缺的条件下，发生光合适应的植物叶片Ｎ素含量降低，并有大量碳水化合物积累。高浓度ＣＯ２对光合的电子传递影响较小，甚至可以改善某些品种的田间光抑制。ＣＯ２浓度升高还将伴随着其他环境因子，如温度、光、土壤养分等对植物及其光合作用产生影响。温室效应带来的气温升高将通过影响某些品种库源关系降低光合能力从而使产量降低。通过一些模型推算得到的模拟产量与实验结果一致。目前大多数的研究都集中在植物个体水平，光合适应机理的分子水平调控及生态系统水平碳的循环研究亟待开展。

大气中甲醛差分吸收光谱测量方法研究

差分吸收光谱技术(DOAS)由于时间分辨率高、高灵敏度和操作费用低等特点非常适合对大气中痕量气体HCHO进行实时追踪。对HCHO的测量方法和数据反演进行了研究,通过增大信噪比,扣除背景杂散光等手段对其进行了准确测量;详细介绍了数据的处理方法,包括反演波段的选择、干扰结构的去除、数据处理流程和谱线的非线性处理。对不同波段反演HCHO的干扰因素、反演浓度结果和反演准确度进行了分析与对比,结果显示,314～332 nm是HCHO浓度反演的最佳波段。对广州市的HCHO进行了实时、连续监测,并取得了有效数据。