概论N_2O大气浓度演变及其大气化学

N2 O在对流层中是长寿命的痕量温室气体 ;在平流层 ,它是破坏O3层主要痕量气体之一NO的生成源。本文主要综述了N2 O的大气浓度演变、大气寿命、对温室效应的贡献、大气化学等 ,着重探讨了可能存在的N2

大气NH_(3)浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响

为揭示大气NH_(3)浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响,通过开顶式气室,以小偃22为试验材料,于2020-2022两年进行田间微区试验,设置3个施氮水平(0、180和240 kg·hm^(-2))和两种大气NH_(3)浓度(空气背景NH_(3)浓度:0.01~0.03 mg·m^(-3);高NH_(3)浓度:0.30~0.60 mg·m^(-3)),对不同处理下小麦地上部和根系干物质、氮素积累量及氮素利用效率进行分析。结果表明,大气NH_(3)浓度升高能显著提升小麦地上部生物量、根系生物量、地上部氮素积累量和根系氮素积累量,2年内平均增幅分别为5.77%、6.74%、8.94%和9.98%。在空气背景NH_(3)浓度下,施氮后小麦显著增产,180和240 kg·hm^(-2)施氮水平下产量较0 kg·hm^(-2)施氮水平分别提高了45.26%和50.67%。在大气NH_(3)浓度升高环境中,随着施氮量的增加,小麦产量出现先升后降趋势,180 kg·hm^(-2)施氮水平下产量最高,240 kg·hm^(-2)施氮水平下小麦产量较0 kg·hm^(-2)施氮水平降低17.97%,小麦氮肥农学效率和氮素利用率也随之降低。这说明,大气NH3浓度升高的环境中适当减少氮肥施用量能有效提升冬小麦的氮素利用率,稳定小麦产量。

电碳材料燃烧排放对大气颗粒物浓度的影响研究

电碳材料燃烧排放产生的颗粒物在大气中传输和扩散受到风场和大气条件的影响,其中包括风速、温度和湿度的变化和不确定性,预测电碳材料燃烧排放的分布变得困难。因此,研究电碳材料燃烧排放对大气颗粒物浓度的影响。使用大气监测仪器收集数据,并建立高斯烟羽模型,模拟电碳材料燃烧排放颗粒物在大气中的沉积与扩散情况。将辽宁省某火电厂作为监测区域,采用线性回归分析方法分析并验证了电碳燃烧排放颗粒物浓度与气象因子之间的关系。通过不同方法对比说明:所提方法分析出的电碳材料燃烧排放对大气颗粒物浓度的影响更符合实际情况。

大气污染物质量浓度对黄土高原降水云物理影响研究

针对黄土高原实际降水展开研究,探究大气污染物质量浓度对黄土高原降水情况的影响程度。将黄土高原1990年-2019年共30年的气象数据资料作为实验数据,通过计算提取出黄土高原降水的分布特征,根据实际的大气污染物质量浓度,设定不同的大气污染物质量浓度环境,再计算大气污染物质量浓度与黄土高原降水情况的相关度,并对其进行分析。实验结果显示,大气污染物质量浓度越低,黄土高原的降水时间、降水强度和降水次数越高。黄土高原的降水情况会受到多种因素的影响,其中,大气污染物质量浓度对黄土高原降水情况的物理影响较大。

冬季不同植物群落对大气颗粒物浓度的阻滞作用

为探讨不同植物群落对大气颗粒物浓度的影响,以郑州市金水区为例,在2020年冬季(2020年12月—2021年2月)对园林绿化区(数码公园)、居住区(正弘·蓝堡湾)、文教区(河南农业大学)内植物群落的PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度及气象因子(温度、相对湿度和风速)进行监测.结果表明:每个功能区中不同样地之间的PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度日变化趋势基本一致,一般为早高晚低;不同植物群落之间PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度存在显著差异性,其中广场样地与其他样地的差异性最显著;3个功能区中各样地对PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度的阻滞率均表现为乔灌草结构最高,乔灌结构和乔草结构次之,且多表现为乔灌样地大于乔草样地,灌草结构和草坪最低;研究区域PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度与温度呈负相关,与相对湿度呈正相关,与风速呈负相关.

区域大气污染物浓度变化与农业气象因子间的关系研究

文章针对区域大气污染物浓度变化情况展开分析,并探究了其与农业气象因子间的关系。首先,使用丹尼尔趋势检验算法分析大气污染物日均和时均浓度变化,利用灰色关联度法分析6种常见污染物浓度与气象因子的关系。结果表明:一天内的不同时间段,不同污染物的排放浓度也随之变化。二氧化硫、可吸入颗粒物、二氧化氮、细微粒物、一氧化碳浓度与温度、湿度呈负相关关系,与大气压呈正相关关系,臭氧污染物则相反;降水对污染物具有良好的消减作用。

大气CO_(2)浓度升高对长江中下游地区水稻灌溉需水量的影响

利用1981—2013年长江中下游地区127个气象站的观测资料与历史大气CO_(2)浓度数据,对考虑和不考虑大气CO_(2)浓度变化的水稻需水量进行模拟,分析了大气CO_(2)浓度上升对长江中下游地区水稻需水量的影响。结果表明:不考虑大气CO_(2)浓度时,长江中下游地区水稻需水量多年平均值为400.16 mm,空间分布具有明显差异;考虑大气CO_(2)浓度会使水稻需水量比未考虑大气CO_(2)浓度时平均下降1.6%左右;大气CO_(2)浓度每上升1μmol/mol,研究区水稻需水量平均下降0.071 mm;各子流域的灌溉需水量因有效降水量不同而具有一定差异,考虑大气CO_(2)浓度变化时,长江中下游地区水稻年需补充灌溉总量减少4.24 km^(3)。

大气CO_(2)浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响

【目的】阐明大气CO_(2)浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响,为黑土碳中和应对气候变化提供理论依据。【方法】以黑土为研究对象,依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位模拟气候变化开顶箱(OTC)试验平台,设2个处理,分别为对照处理(CK,CO_(2)浓度400μmol/mol)和CO_(2)浓度升高处理(eCO_(2),CO_(2)浓度700μmol/mol),采用13C同位素示踪法,研究大气CO_(2)浓度升高对黑土及不同粒级团聚体有机碳稳定性的影响,并对土壤有机碳含量与更新率和半衰期进行相关分析。【结果】与CK相比,eCO_(2)处理使>0.25 mm粒级团聚体含量显著增加11.09%(P<0.05,下同),0.25~0.053 mm粒级团聚体含量显著减少23.85%,提升团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);大气CO_(2)浓度升高使>0.25 mm粒级团聚体有机碳显著增加11.61%,0.25~0.053 mm粒级团聚体有机碳含量显著减少8.72%,全土及<0.053 mm粒级团聚体有机碳含量无显著变化(P>0.05,下同)。13C丰度随着粒级减小而依次增大,且CO_(2)浓度升高使全土及各个粒级团聚体的13C丰度均显著降低,全土、>0.25 mm粒级及0.25~0.053 mm粒级团聚体的更新率分别显著增加34.62%、21.60%和57.22%,半衰期依次显著降低34.61%、19.63%和36.84%,<0.053 mm粒级团聚体更新率和半衰期未发生显著变化;更新率与全土和>0.25 mm团聚体有机碳含量呈显著正相关,半衰期与全土和>0.25 mm团聚体有机碳含量呈显著负相关。【结论】大气CO_(2)浓度升高对黑土有机碳含量影响不显著,但使大团聚体结构稳定性和有机碳含量增加,加快全土和大团聚体有机碳更新周转,有利于提升黑土肥力。

稻田亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化对大气CO_(2)浓度缓增的响应

亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,n-damo)是控制稻田甲烷排放的一种新途径,但有关其对大气CO_(2)升高的响应尚不清楚。依托开顶式气室组成的CO_(2)浓度自动调控平台,设置环境CO_(2)浓度处理(CK)和CO_(2)缓增处理(EC:每年增加40μL·L^(–1),至采样时CO_(2)浓度为CK+160μL·L^(–1))。采用稳定性同位素示踪、定量PCR和高通量测序等手段,分析不同CO_(2)处理下水稻关键生育期(分蘖期、拔节期和开花期)稻田n-damo活性及其功能微生物Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera)-like细菌的丰度、多样性和群落组成。结果发现,供试土壤中n-damo活性为0.31~5.09 nmol CO_(2)g^(–1)·d^(–1),M.oxyfera-like细菌丰度为7.51×10^(6)~5.49×10^(7)copies·g^(–1)。CO_(2)缓增一定程度上刺激了土壤中n-damo活性以及M.oxyfera-like细菌丰度,且在拔节期达到显著性水平:活性和丰度分别增加了137.9%和96.0%。同时还使M.oxyfera-like细菌的群落组成发生显著改变,并影响其多样性。EC处理下土壤可溶性有机碳含量和无机氮含量的改变很可能是导致n-damo活性及M.oxyfera-like细菌群落结构发生变化的重要原因。综上,稻田n-damo过程对大气CO_(2)浓度缓增具有正响应。

预测大气CO_(2)浓度的非线性时序模型

提出了用双线性模型预测大气ＣＯ２浓度序列的一套简便方案．实例计算结果表明，该方案具有实用性和通用性，在各种非线性时序预测中具有重要的理论意义和广泛的应用价值。

大气雨浓度与飞行迎角对发动机风扇影响的数值研究

民机在降雨环境下的起飞和爬升过程中,雨水和飞行迎角耦合形成的复杂进气畸变对发动机性能有着不可忽视的影响,探究降雨浓度和飞行迎角对发动机风扇性能的影响具有积极意义。以某小型高涵道比涡扇发动机为研究对象,基于两相流原理,利用数值模拟方法研究了不同飞行迎角和大气雨浓度对进气道、风扇级的影响。结果表明,在适航规定要求的大气雨浓度和飞行迎角的共同影响下,飞行迎角增大使得雨滴在风扇各通道内周向分布不均匀,受进气总压畸变影响的通道内雨滴数目减少,非畸变区通道内雨滴数目增加,且迎角越大,雨滴分布越不均匀。雨水没有明显增强受总压畸变影响通道内的流场畸变程度,而是主要恶化总压畸变影响较弱区域的风扇和出口导叶的性能。

青岛市市区大气污染物浓度变化特征及其影响因素分析

利用2015年10月—2016年9月青岛市4个区PM_(10)、O_(3)、PM_(2.5)、SO_(2)、NO_(2)、CO 6种污染物、气象数据和车流量数据,统计分析了6种污染物的时空分布特征及污染物平均浓度与气象要素的相关性,并分析了污染物浓度与车流量之间的关系。结果表明:青岛市空气污染物具有明显的季节性差异,SO_(2)、NO_(2)、CO、PM_(10)和PM_(2.5)的浓度呈现夏、秋季低,冬、春季高的特点;O_(3)浓度呈现春、夏季高,秋、冬季低的特点;PM_(2.5)和PM_(10)在春季的浓度比夏季高;除O_(3)外,污染物浓度与降水量和气温呈负相关,与气压呈正相关。污染物浓度与车流量没有显著的相关关系。

一次沙尘暴过程对大气痕量成分浓度影响的模拟研究

利用一个包含地表起尘机制的尘粒表面非均相化学模式 ,与区域气候 大气化学模式系统连接 .研究了沙尘气溶胶表面的非均相过程对城市大气中一些重要微量成分浓度的影响 .结果表明 ,非均相过程使得二氧化硫 ,氮氧化物和臭氧的浓度降低 ,硫酸盐浓度增加 .沙尘暴对这些物种浓度的影响与沙尘浓度有关 .

呼和浩特市大气颗粒物质量浓度变化对大气电场强度的影响研究

利用2018—2021年呼和浩特郊区站的大气颗粒物质量浓度资料和内蒙古气象局的闪电定位资料及大气电场资料,采用相关性分析方法和时序差分法,研究大气颗粒物质量浓度对大气电场的影响。结果表明:(1)大气颗粒物质量浓度是影响大气电场预警系统空报发生的主要因素之一。(2)雷暴日的差分大气电场强度值较大,而晴天空报日的差分大气电场强度值集中在相对较小的范围内。(3)当大气电场差分绝对值达到0.6 kV·m^(-1)以上,且此刻出现大气电场强度的初次极性反转,则该地区在30 min后发生地闪的可能性较大,经过验证后发现,使用该方法进行预警的准确率较高。

延长油田CO_(2)大气扩散数值模拟研究及监测点位优化

由于陕北地区局部气象环境复杂,造成CO_(2)浓度扩散方向的不确定性,同时,延长油田地处黄土塬,地貌沟壑纵横高低起伏,导致布置CO_(2)大气监测点位困难。本文基于Fluent软件模拟了不同泄漏情景下CO_(2)驱油与封存泄漏后在大气中的扩散规律,优化监测点位布局,并开展了监测实践。研究结果表明:随着风速的不断增加,CO_(2)云的浓度在纵向上呈现出一直缩小的趋势,但是CO_(2)云的浓度在横向上的扩散距离呈现出先增大后缩小的趋势;当风速为2.0 m/s时,CO_(2)云的扩散距离最远为47 m,浓度最大的CO_(2)云扩散距离为15 m;随着泄漏速度的增大,近地表处CO_(2)云的浓度无论是在纵向上还是在横向上都在不断增大;当泄漏速度小于0.4 m/s时,随着泄漏速度的增加,CO_(2)云的扩散距离增加得较快;当泄漏速度大于0.4 m/s时,随着泄漏速度的增加,CO_(2)云的扩散距离增加速率变缓。结合模拟结果、陕北地区气象环境、裂缝发育方向、“注气”优势方向和近地表植被高度,确定监测点位布局:方向上为北东—南西向;平面上为距离井口下风向15 m;纵向上为采样高度50 cm。CO_(2)浓度大气监测点的监测结果表明并未发生泄漏。

基于PWV差值方法分析沙尘暴期间GNSSPWV与大气颗粒物相关性

针对2021年3月15日中国北方发生的沙尘暴事件,提出了一种基于大气可降水量差值的方法,旨在探究GNSS站点反演的大气可降水量与大气颗粒物浓度之间的相关性.选取了位于宁夏中卫(NXZW)、北京房山(BJFS)和吉林长春(CHAN)的3个GNSS站点及附近的大气颗粒物浓度数据进行分析.结果显示,在非沙尘暴条件下,GNSS解算的大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)精度表现良好,其与ERA5模型的PWV的差值均值和标准差均约在2 mm,证明了解算结果的可靠性.沙尘暴发生前,各站点PWV与大气颗粒物浓度的相关性均低于20%,表现出较弱的相关性.在沙尘暴期间,该相关性显著提高,尤其在BJFS和CHAN站点,PWV与大气颗粒物浓度的相关性超过60%.相位滞后消除后,NXZW站点的相关性更是达到70.25%.进一步分析还发现,沙尘暴发生时,PWV差值与大气颗粒物浓度的相关性也显著提高,其中BJFS和CHAN站点的相关性超过70%.综合分析表明,沙尘暴发生时,PWV差值与大气颗粒物浓度的相关性进一步增高,这表明大气颗粒物对PWV差值的贡献比对PWV本身的贡献显著增加,从而说明了PWV差值方法在大气颗粒物浓度监测方面的潜在应用价值.因此,本研究提供了一种新的研究思路和方法,为大气颗粒物浓度和气象条件之间复杂交互关系的进一步研究奠定了基础.

大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响

大气 CO2 浓度升高对植物生长有促进作用 ,对 C3植物生长的促进作用最大。短期CO2 浓度升高时 ,植物光和速率增加 ;在长期 CO2 浓度升高条件下 ,植物光合速率下降并发生光合适应现象。这可能是植物在长期 CO2 浓度升高条件下植物源库关系不平衡引起的反馈抑制作用以及营养吸收不能满足光合速率增加的要求所引起 Rubisco活性和含量下降。在CO2 浓度升高条件下植物的呼吸也会发生变化 ;根的分枝和数量增多 ,根系的分泌量和吸收能力可能增加 ,植物的生物量增加。对臭氧伤害的抗性增强。温度、土壤氮素和磷素含量对植物在 CO2 浓度升高下的反应产生影响。合适的温度、充足的氮和磷供应能够协同 CO2 升高对植物生长的促进作用。

大气CO_2浓度和温度升高对作物生理生态的影响

论述了大气CO2 浓度和温度升高下的植物生长、光合作用、产量以及水分养分利用效率等方面的研究进展 .未来高CO2 浓度下 ,光合作用速率有不同程度的提高 ,生物量和产量增加 ;气孔导度降低 ,水分利用效率 (WUE)提高 ;一般地上部分和根系尤其是细根生物量增加 ,凋落物量随之增加 ,C/N比率提高 ,植物残体的腐解速率降低 .CO2 浓度升高后 ,会给根际微生物带来更多的底物 ,从而提高了微生物活性 ,加速养分的矿化过程 ,改善植物的养分状况 .

大气CO_2浓度升高对不同施氮土壤酶活性的影响

利用中国唯一的无锡FACE(Free-air CO2 enrichment,开放式空气CO2浓度升高)平台,研究了大气CO2浓度升高对土壤β-葡糖苷酶、转化酶、脲酶、酸性磷酸酶、β-氨基葡糖苷酶的影响。研究发现,不同氮肥处理下大气CO2浓度升高对某些土壤酶活性的影响不同。在低氮施肥处理中,大气CO2浓度升高显著降低β-葡糖苷酶活性,但是在高氮施肥处理下,大气CO2浓度升高显著增加β-葡糖苷酶活性。在低氮和常氮施肥处理中大气CO2浓度升高显著增加了土壤脲酶活性,但在高氮水平下影响不显著。在低氮、常氮施肥处理中,大气CO2浓度升高对土壤酸性磷酸酶活性没有影响,而在高氮施肥处理中显著增强了土壤中磷酸酶活性。大气CO2浓度升高对土壤转化酶活性和β-氨基葡糖苷酶的活性有增加趋势,但影响不显著。研究还发现,在不同的CO2浓度下,土壤酶活性对不同氮肥处理的响应也不同。在正常CO2浓度下,土壤中β-葡糖苷酶活性随着氮肥施用量的增加而降低,而在大气CO2浓度升高条件下,却随着氮肥施用量的增加而增加。在大气CO2浓度升高条件下,高氮施肥显著增加了转化酶和酸性磷酸酶活性,而在正常CO2浓度下,影响不显著。在大气CO2浓度升高条件下,氮肥处理对脲酶活性的影响不大,但在正常CO2浓度下,脲酶活性随着氮肥施用量的增加而增加。氮肥对β-氨基葡糖苷酶活性的影响不明显。

模拟大气CO_2浓度和温度升高对亚高山冷杉(Abies faxoniana)林土壤酶活性的影响

采用控制环境生长室研究了川西亚高山森林生态系统中与C、N、P循环有关的土壤转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性的月动态及其对模拟大气CO2浓度增加、温度升高以及交互作用的动态响应。在一个生长季节内,土壤有机层和矿质土壤层的转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶的活性高峰均出现在温度较高的夏季。其中,土壤有机层的转化酶活性高峰出现在6月份,但土壤矿质层的转化酶活性高峰出现在7月份,土壤有机层和矿质土壤层的脲酶和酸性磷酸酶的活性高峰均出现在7月份,而硝酸还原酶的活性高峰均出现在8月份。升高大气CO2浓度处理(EC)对土壤有机层和矿质土壤层的转化酶、脲酶、硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性没有显著影响。升高温度处理(ET)显著增加了土壤有机层和矿质土壤层的酶活性,并且土壤有机层的转化酶、硝酸还原酶和脲酶活性增加更显著。大气CO2浓度增加和温度升高之间的交互作用(ECT)对土壤有机层和矿质土壤层酶活性的影响主要是温度升高引起的。