臭氧对农作物的影响研究

臭氧(O3)是大气微量成分之一。近地层O3含量的增加，将直接影响农作物的生长发育。本文简要介绍了国外有关O3对农作物影响的研究方法和试验研究结果，以及我国有关O3对农作物影响的研究动态。     

气象因素对汕头市大气O3污染的影响

利用2014年到2016年汕头市O_3的逐日浓度资料,分析了O_3污染的时间变化特征,并结合汕头市国家基准气象观测站的同期地面气象资料,分析了风、混合层厚度、降水、大气环流等气象因素对O_3污染的影响,同时探讨了影响污染物浓度变化的原因。结果表明:不同于北方多数城市夏季O_3污染严重,汕头市的O_3污染秋季(9—11月)最严重,初夏(6月)污染较小,这与汕头的地理位置和气候条件有关。O_3浓度呈单峰型日变化,午后15:00左右浓度最高,夜间浓度较低。风速对O_3既有扩散作用,又有混合作用,当日均风速为1.7 m/s时O_3的平均浓度最大;O_3日均浓度与14时混合层厚度呈显著正相关,午后混合层厚度对O_3日内峰值有很大影响;O_3平均浓度在相对湿度60%时达到最大,高相对湿度不利于O_3体积分数的积累;降水对O_3的去除效果随着降水量级的增大而增大,汛期降水的去除效果与总体去除效果基本一致,而非汛期强降水(中雨以上)去除效果更加显著;出现轻雾时O_3浓度接近平均,出现霾时O_3浓度较高,出现大雾时不利于O_3的生成;当汕头市地面为冷高压脊、850 hPa为东北风场、500 hPa为副热带高压控制时,有利于光化学反应,易造成O_3污染。     

内蒙古乌兰察布市集宁区O_3污染特征及影响因子

利用2015—2017年内蒙古乌兰察布市集宁区空气质量数据和常规气象观测资料,对集宁地区O_3污染现状、时间变化特征及其影响因子进行统计分析。结果表明:集宁地区O_3污染日数逐年增加,已经成为该地首要污染物。O_3质量浓度变化具有明显的季节性,污染易发于春末和夏季; O_3质量浓度日变化呈单峰型,午后达到峰值,傍晚前后开始衰减,一直持续至第二日清晨。O_3质量浓度的变化与气象要素关系密切,较高的气温易提升光化学反应速率;低云量的多少也影响O_3质量浓度增长率和下降率;偏南风和适中的风速利于O_3前体物及O_3的输送和累积。集宁地区的NO_2和CO是重要的O_3前体物,NO_2对O_3质量浓度变化的影响更直接和显著,CO作为初始"燃料"为O_3的生成提供基础条件。     

北半球大气臭氧层的遥相关结构分析

本文分析了北半球冬春季和夏秋季大气O_3层的遥相关结构.结果发现,O_3层存在一系列遥相关型,其时域特征与O_3层槽脊及大气环流型的变化有关,主要可分为:(1)O_3槽间型,(2)O_3槽脊型,(3)O_3脊间型.表明遥相关区域的空间分布具有波状结构.随着环流型的季节调整,冬春季与夏秋季O_3层的遥相关结构存在着差异.所得结果可显示出大气环流对O_3的输送作用以及环流系统振荡导致的O_3层异常分布,这对进一步揭示O_3层的时域演变特征具有重要意义.     

BCC-AGCM-Chem0模式对20世纪全球O_3气候平均态及季节变化特征的模拟研究

利用由国家气候中心最近研发的全球大气环流化学模式BCC-AGCM-ChemO对1871-1999年全球大气O_3浓度进行了模拟,并利用全球臭氧和紫外线辐射数据中心(WOUDC)提供的O_3台站观测资料以及第5次耦合模式国际比较计划(CMIP5)整理的一套全球O_3分析资料对BCC-AGCM-ChemO模拟的O_3的气候平均态及季节变化特征进行了评估。结果表明:(1)BCC-AGCM-ChemO模式模拟出了全球年平均的O_3空间分布特征,表现为北半球O_3浓度高于南半球,O_3的经向分布大致呈由低纬向高纬递增;模式可以再现台站观测的O_3浓度垂直分布结构;相对于CMIP5分析数据,BCC-AGCM-ChemO模拟的O_3气柱总量在40°S以南的南大洋区域,模拟值偏低3~6 DU,在40°S-50°N中低纬地区略偏高3~6DU,陆地地区差异明显大于海洋地区,这些模拟偏差与地面排放和模式中O_3水平和垂直平流输送的影响有关。(2)BCC-AGCM-ChemO模式对全球O_3浓度的季节变化特征也有较好的模拟能力,模拟的O_3柱浓度与CMIP5资料的结果在1、4、7和10月的全球格点空间相关系数分别达到0.89,0.97,0.86和0.91;模式再现了南、北半球O_3浓度春季偏大、秋季偏小的特点;(3)从模式模拟和台站观测的对比分析来看,500 hPa以上的对流层中高层与以下的对流层中低层的O_3季节变化峰值存在明显的不一致性,表明500 hPa以下的中低层区域O_3变化可能受地面排放和干、湿等过程的影响较大,而对流层中高层的O_3变化可能与化学过程和平流层向下的输送影响较大有关。     

2013—2018年大连中心城区臭氧时空变化及其影响因子分析

基于2013—2018年大连中心城区O_(3)监测数据和气象数据,分析了该区O_(3)污染时空变化特征及气象要素对O_(3)污染的影响。结果表明:2013—2018年大连中心城区O_(3)已经逐渐成为最主要的大气污染物之一。O_(3)年平均浓度由2013年的66.66μg·m^(-3)上升至2018年的101.62μg·m^(-3)。秋季和夏季是大连O_(3)浓度较高的季节,其次是冬季和春季。O_(3)最高浓度月份主要为5月、6月及9月。O_(3)浓度日变化呈明显的单峰状,从上午08时开始增加,在下午14—16时达到最高,白天浓度高于夜晚。O_(3)污染物在2013—2017年从大连中心城区的西南向东北扩散。大连中心城区O_(3)与其他5种大气污染物均存在不同程度的负相关,与气温呈显著正相关,与相对湿度、气压及风速相关性较差。有利于大连O_(3)污染天气的气象条件主要为高气温(>30℃)、低湿度(≤80%)、低风速(1.5—2.0 m·s^(-1))、北风风向和长日照时间。高污染日的出现可能是受高温天气与本地逐渐增加的排放物共同影响。     

洛阳市臭氧污染特征及其与气象因子的关系

为了了解洛阳市O_3污染特征及其影响因素,利用2017年洛阳市7个国控点监测到的O_3、NO_2浓度及气象要素逐时数据,统计分析了2017年洛阳市O_3及NO_2的时间分布特征及NO_2浓度、气象因子对O_3浓度的影响。结果表明,洛阳市2017年O_3日最大8 h第90百分位数浓度为200μg/m~3,是二级标准的1.25倍。O_3和NO_2浓度存在明显的季节性变化特征,O_3浓度夏季最高,冬季的最低;NO_2浓度冬季最高,夏季的则最低。O_3浓度的日变化呈现为单峰分布,午后浓度较高,峰值出现在15:00左右;NO_2受机动车早晚高峰影响,表现为双峰分布,峰值分别出现在08:00和21:00。O_3与NO_2浓度呈现出良好的负指数函数关系,当洛阳市NO_2浓度低于40μg/m~3时,存在着O_3浓度超标的风险。高温低湿条件下有利于O_3的生成,当温度超过27℃时,洛阳市O_3小时浓度开始出现超标现象,且温度越高,超标风险越大;当相对湿度低于40%时,O_3小时平均浓度超标率最高为63.30%,随着相对湿度的增加,超标率逐渐降低,当相对湿度大于70%时,未出现O_3小时浓度超标现象。     

近代气候理论的发展和人类活动影响气候变化的展望

本文对近代物理—动力气候学的进展作了简要的报导,着重讨论了大气成份(H_2,CO_2,O_3等)和极冰对气候的影响。并对由于人类活动使大气中二氧化碳成份等增加后对未来气候可能产生的冲击也作了评述。     

不同时间尺度下汾渭平原臭氧浓度变化及气象环境影响

汾渭平原作为中国大气环境治理的第三大重点区域,由挥发性有机物和氮氧化物等前体物排放增加导致光化学反应加剧进而引发的近地面臭氧(O_3)污染已成为迫切需要面对的关键问题。本文基于汾渭平原11个重点城市2015-2019年近地面大气O_3及前体物观测数据结合同期气象监测资料,总结归纳其时空变化特征,利用Global Moran's I和Getis-Ord Gi*指数方法分析空间集聚效应和冷热点区域,运用KZ(Kolmogorov-Zurbenko)滤波方法揭示了不同时间尺度的排放和气象环境对O_3浓度变化的影响。结果表明:近5年汾渭平原O_3污染以轻度为主,超标率逐年增加且夏季最高春季次之,其中6月超标37%以上,前体物中NO_2年际差异不大CO浓度逐年减少。空间分布上,O_3空间集聚特征逐年增强,高浓度聚集区分布在临汾、运城、三门峡和洛阳的三角区域。从气象环境的影响看,O_3浓度主要受到前体物排放及气象条件的季节分量和短期分量影响,贡献率分别达到40%和24%。原始序列及各分量除与气压成负相关外,与气温和日照均呈显著正相关且对不同区域影响较为一致,而相对湿度和风速对各分量的影响具有显著的区域性差异。     

深圳市臭氧污染特征及其与气象条件的关系

利用2013—2015年深圳国家基本气象站的观测资料和11个国家环境监测点的O_3监测资料对深圳市臭氧(O_3)的污染特征及影响O_3的气象条件进行了统计分析。结果表明:2013—2015年深圳市11个环境监测点均存在不同程度的O_3超标现象,O_3超标率为0.7%—11.9%,全市臭氧平均超标率为4.1%。深圳市O_3污染呈内陆地区污染重、沿海地区污染轻的特点。深圳市秋季和冬季O_3污染较重,夏季O_3污染较轻。综合气象条件是深圳市O_3污染变化的重要因子,有利于O_3污染的气象条件为较高的温度、充足的日照、干燥、无雨及弱风。     

西宁近地面臭氧特征及其影响因素

利用青藏高原东北部城市西宁2015—2017年O_3质量浓度和各气象要素数据(紫外辐射、最高气温等),分析近地面O_3变化特征及其影响因素,结果表明:该地区臭氧平均质量浓度呈现单峰型日变化规律。每年6—8月O_3质量浓度最大,12月至翌年2月最小。依据环境空气质量指数AQI统计分析,6—8月污染天气O_3占首要污染物总天数的72%。O_3与NO_2、CO呈极显著负相关,臭氧日最大1 h平均质量浓度与紫外辐射、日最高气温呈极显著正相关,与日平均气压、日最高气压、日最低气压呈极显著负相关,与日平均相对湿度相关性不显著。不同季节不同高度风速大小和风向频率对O_3质量浓度影响不同,500 h Pa盛行风向以WNW为主时有利于扩散。2017年青海省大部地区O_3月平均质量浓度总体呈先增加后减小变化趋势。纬度越低,海拔越高的地区,O_3质量浓度升高越早。降水量的差异对O_3质量浓度影响较小。     

山西省夏季近地面O_3体积分数变化特征及影响因素

利用2012年夏季山西省太原、大同、临汾3个温室气体观测站的近地面O_3及相关前体物NOx、NO2、NO、CO观测数据及同期气象观测资料,分析山西省夏季O_3体积分数与污染状况、O_3的时间变化特征及O_3与其前体物体积分数的相关性,同时分析气温、相对湿度、风速、降水和日照时数等气象因素对O_3体积分数的影响。结果表明:山西太原、大同、临汾3个城市的O_3小时体积分数与日最大8 h平均体积分数都有超标情况发生,夏季O_3污染以临汾最严重、大同相对最轻;一日内O_3小时体积分数最大值出现在15:00左右,最小值出现在06:00左右,日变化呈单峰型分布,其中临汾O_3小时体积分数的昼夜变化振幅最大、大同最小;各城市NOx、NO2、NO、CO等前体物体积分数均呈现白天低、夜间高的日变化过程,与O_3日变化呈负相关;气温是影响夏季O_3体积分数的最重要因素,其次为相对湿度,风速贡献最小,夏季O_3体积分数高值多在高温低湿的午后,且太原、临汾O_3体积分数受局地气象因素影响比大同显著。     

安徽省大气污染物浓度的周循环特征评估

大气质量的周循环特征反映了人类周期性的活动规律对大气环境的影响。基于安徽省16个城市PM_(2.5)、PM_(10)、CO、NO_2、SO_2和O_3这6种污染物的监测结果,对安徽省大气污染的周循环特征进行了评估。首先基于原始逐小时污染物浓度时间序列在日和周窗口时间宽度上的滑动平均序列,定义了周循环距平百分率序列的计算方法,排除了日循环和长期低频变化的影响。以此为基础,基于合成分析以及贝叶斯统计分析,发现这6种大气污染物中,PM_(2.5)、PM_(10)、CO和NO_2有着较为明显的周循环变化特征,其周循环距平百分率有着较大的变幅;而O_3的周循环特征相对不明显。主成分分析获得的周循环,第1模态发现除O_3以外的其他5种污染物的周循环有着同样的演进模式,即从周三开始持续到周五的累积和周六之后的衰减;O_3的周循环峰值与谷值与其他污染物存在着大于12 h的滞后,反映了在周循环尺度上O_3距平变化对其光化学反应前体距平变化的滞后响应特征。     

我国臭氧污染时空分布及其成因研究进展

近年来,我国城市臭氧(ozone, O_3)污染日益严重,O_3污染特征及其来源分析和防治工作引起了普遍重视。我国O_3污染高值区出现在华东、华北,且污染在典型城市群聚集;污染事件主要集中在夏、秋季,冬季污染较少,大部地区O_3浓度逐年上升;人为排放的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)和氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)是O_3污染产生的重要原因,不同区域对两者敏感性不同;高温、低湿度、低风速条件有利于O_3污染维持和发展;全球气候变暖影响局地对流层O_3浓度,对流层O_3污染也反作用于气候变化。     

冬季乌鲁木齐市低层大气O3垂直分布观测的个例分析

为了揭示乌鲁木齐冬季边界层O_3垂直分布特征,利用系留气艇于2008年1月11-13日在乌鲁木齐市区进行了边界层O_3观测试验。利用本次观测试验的数据并结合相关气象资料,对观测期间边界层O_3的垂直分布特征及其影响因子进行了分析。结果表明:白天近地面500～800 m高度以下O_3浓度较低,该高度以上存在O_3高浓度分布区,夜间整个观测高度范围内O_3浓度均较低;O_3浓度分布与太阳辐射、温度层结、风、相对湿度等因子密切相关,O_3高浓度分布区出现在逆温层底以上,且O_3浓度与相对湿度呈显著的反相关分布;近地面的NO_x对O_3浓度有着重要影响。由此表明乌鲁木齐冬季低层大气O_3的分布在各种因素的影响下具有明显的时空变化。     

紫外辐射增加对人类疾病影响的研究

文章综述了国内外有关紫外（ＵＶ）辐射变化及其对人类健康影响的研究成果。研究结果表明，到达地表的紫外辐射正逐年增加，未来还将继续增加。ＵＶ辐射增加对人类健康产生很大影响，导致人类白内障、皮肤癌患者增加以及免疫系统受到干扰。     

宁夏O3污染及其输送路径

基于2015—2018年宁夏O_(3)质量浓度资料,分析比较宁夏5市O_(3)质量浓度变化特征,结合全球资料同化系统(GDAS)数据,采用后向轨迹聚类分析法,探讨影响宁夏5市O_(3)质量浓度的气流轨迹特征。结果表明:2015—2018年宁夏石嘴山年均O_(3)质量浓度90%分位数最高,为159μg·m-3,银川、中卫和吴忠分别为154、149和137μg·m^(-3),固原最低为132μg·m^(-3);近4 a石嘴山O_(3)质量浓度略下降,其他4市普遍增高;首要污染物为O_(3)的天数石嘴山最多(124 d),中卫次之(119 d),银川第3(103 d);各市首要污染物为O_(3)且空气质量为良、轻度污染的天数普遍增多;除固原外,其他4市持续6 d、7 d O_(3)污染过程次数均增加,其中,银川和中卫增加最明显。石嘴山、银川和吴忠三市,中、短距离西北气流总占比最高,其次是东南气流,再次是北方气流;中卫和固原两市,东南气流占比最高,其次是短距离西北气流,再次是中、长距离西北气流;来自蒙古国中部、内蒙古中西部,横穿宁夏北部和中部的北方气流是影响固原O_(3)质量浓度的最重要输送路径,源自陕西中南部、甘肃东北部、宁夏中东部的东南气流是影响石嘴山、银川、吴忠和中卫O_(3)质量浓度的最主要输送路径。     

2015-2017年中国近地面O3污染状况与影响因素分析

利用2015-2017年环保部发布的近地面臭氧(O_3)和其他3种污染物[粒径小于2. 5μm的颗粒物(PM_(2.5))、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO_2)]小时浓度数据和美国国家气候资料中心收集的气象要素监测数据,分析了中国近地面O_3污染状况,并用逐步回归方法分析了影响O_3重污染区域夏季近地面O_3浓度的因素。结果表明,2015-2017年我国O_3日最大8 h滑动平均浓度(O_3MDA8)年平均值分别为83.02±16. 79,87. 05±14. 32和94. 70±13. 89μg·m~(-3)。O_3MDA8浓度逐年增长(增长率14. 07%),其中冬季增长最快(增长率范围14. 67%～34. 32%),夏季增长最慢(增长率范围2. 32%～14. 16%)。京津冀、长三角、山东半岛、川渝和中原地区近地面O_3污染较重,影响这5个区域近地面O_3浓度的主要因素为温度、相对湿度和PM_(2.5),除此之外京津冀和川渝地区的近地面O_3浓度受NO_2影响明显,中原地区的近地面O_3浓度受CO影响明显。     

全球变暖可能致主要农作物减产

正一个国际科研小组2017年8月15日在美国《国家科学院院刊》上发表的一项新研究显示,全球变暖可能导致小麦、水稻、玉米、大豆等主要农作物全球产量减少。美国佛罗里达大学教授森特霍尔德·阿森和国际同行报告说,人类2/3的热量摄入源自小麦、水稻、玉米和大豆,但气候变化对这4种农作物的影响却不清楚。为此,他们利用多种方法对此前已有的70项相关研究进行了综合分析。研究人员发现,所有分析方法均得出同一     

南京及周边黑碳气溶胶对臭氧影响的观测分析和数值模拟

利用南京地面站点2016—2017年黑碳气溶胶(Black Carbon, BC)和臭氧(O_3)逐小时观测资料,对比分析了不同季节BC与近地面O_3的关系。结果表明,高BC(高于平均值)影响下的O_3质量浓度值明显比低BC(低于平均值)影响下的O_3质量浓度值低,这种抑制作用在秋冬季明显高于春夏季,且BC与O_3的负相关性在秋冬季显著高于春夏季,而PM_(2.5)与O_3的负相关性不显著。利用WRF-Chem模式,对2017年12月个例开展BC反馈效应对O_3影响的数值模拟,结果再次证实BC对O_3存在负反馈影响。其影响机制是:BC可通过抑制边界层发展,使近地面NO_x积聚,从而减少臭氧的化学生成(VOCs控制区);BC可通过抑制边界层垂直湍流交换,减少边界层上部高O_3向下的湍流输送,从而减少近地面O_3;BC可通过减小近地面风速,减少O_3的平流输入,从而减少地面O_3。不同个例的主要控制因子不同。