红壤典型地区大气硫输入的干沉降通量研究

在江西（鹰潭）红壤典型地区农田下垫面上进行大气SO2、硫酸盐（SO4^2-）的浓度采样,利用阻力模式计算SO2和SO4^2-的干沉降速度,估算大气S输入农田生态系统的干沉降通量,结果表明,农田下热垫面上SO2和SO4^2-干沉降速度的平均值分别是0．43、0．23cm.s^-1,干沉降速率具有明显的日变化特征,一般白天大于夜间,午后出现最大值,大气S输入农田生态系统的半年干沉降通量为6．7g.m^-2。     

胶州湾生源要素的大气沉降及其生态效应研究进展

作为受人类活动影响显著的典型半封闭海湾,胶州湾生源要素的大气沉降研究在揭示人为污染物质排放对海湾生态系统影响方面具有典型性.从大气干/湿沉降生源要素的研究方法、通量及其影响因素、入海生态效应3个方面入手,系统总结了胶州湾生源要素大气干、湿沉降及其生态效应的研究进展:1)与国内外有关海湾、河口和边缘海相比,胶州湾大气干、湿沉降氮的浓度和通量都较高,溶解无机氮(DIN)是其主要组分,溶解有机氮(DON)占总溶解态氮(TDN)含量的22%～31%,而P和Si的浓度和沉降通量都很低.2) (NO₃^--N+NO₂^--N)的大气沉降量比陆源输入量略高,而NH₄⁺-N、PO₄^3--P以及SiO₃^2--Si的大气沉降量所占比例很低.3)大气总悬浮颗粒物(TSP)浓度、排放源强度、降水量以及气象条件是影响胶州湾大气沉降生源要素的主要因素.4)大气沉降的生源要素可促进胶州湾初级生产力的提高和改变表层海水的营养盐结构,进而导致浮游植物群落结构的改变和优势种由硅藻向甲藻的演替,从而对胶州湾生态系统产生重要影响.对今后的研究提出建议:1)建设胶州湾大气干/湿沉降监测网;2)精确量化不同形态和粒径生源要素颗粒的干沉降速率;3)量化大气沉降生源要素入海的生态效应,并深入剖析其生物地球化学机制;4)甄别大气沉降生源要素通过间接方式入海的机制、通量及影响因素.深入研究胶州湾生源要素的大气沉降,对阐明人类活动对海湾生态系统的影响有积极意义,也有助于加深对陆架边缘海生源要素生物地球化学循环过程的理解.     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4—9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4-9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

北京东灵山大气氮沉降水平及变化特征

城市人为成因的气态活性氮排放影响空气质量，导致周边的陆地生态系统大气氮输入量持续增加。然而，陆地生态系统大气活性氮特别是溶解态无机氮(DIN)和溶解态有机氮(DON)的同步观测仍然较为缺乏，影响氮沉降生态效应的全面、准确评估。本研究观测了北京东灵山森林生态系统定位研究站2019年6月至2020年1月每周的混合沉降中铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和总溶解态氮(TDN)浓度，计算了DON浓度和各形态氮的沉降通量，分析了它们的月际和干湿季差异及其变化机制。结果表明：该站点大气沉降中NH₄⁺-N、NO₃^--N、DON和TDN体积加权平均浓度分别为1.45±0.04、0.70±0.01、1.81±0.66和3.96±0.65 mg N·L^-1,TDN年沉降通量为25.00 kg N·hm^-2·a^-1,NH₄^+<...     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应

长期注水开发促进了渤海湾海域油藏中硫酸盐还原菌(SRP)的生长繁殖,产生了大量H₂S,引起油藏酸化(souring)等问题. 本文首先以改进的API RP 38培养基富集了渤海湾海域某油藏采出井井口采出液中的SRP,再通过批次试验研究了不同浓度NO₃^-和NO₂^-对SRP富集培养物SO₄^2-还原活性的抑制效应. 结果表明： 渤海湾海域油藏中的SRP富集培养物SO₄^2-还原活性较强,SO₄^2-还原速率为10.4 mmol SO₄^2-·d^-1·g^-1 dry cell;加入浓度为0.4、0.8、1.8、4.2 mmol·L^-1NO₃^-时,SRP富集培养物的SO₄^2-还原活性均可被抑制,维持时间分别为5、9、20和大于35 d;加入浓度为0.6、0.9、1.4、2.6或4.6 mmol·L^-1的NO₂^-时,SO₄^2-还原活性也被抑制,维持时间分别为3、12、22和大于39 d. SRP富集培养物具有异化NO₃^-还原成NH₄⁺的代谢途径.当环境中同时存在SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-时,SRP富集培养物优先利用NO₃^-和NO₂^-. SRP富集培养物对电子受体的优先利用及NO₂^-的毒性效应是NO₃^-/NO₂^-抑制渤海湾海域油藏中SO₄^2-还原活性的主要原因.     

筑坝拦截对深水型水库硫循环的影响——以龙滩水库为例

选取珠江上游深水型水库龙滩水库为研究对象,于2019年4、7、10月和2020年1月4个季节采集了水库支流表层水、库区分层水和下泄水,分析其水化学参数、SO₄^2-浓度及δ³⁴S_SO4与δ¹⁸O_SO4同位素组成,基于冗余分析和贝叶斯稳定同位素混合模型等手段,阐明了筑坝拦截影响下的水动力条件改变对龙滩水库水体硫循环的影响。结果表明：龙滩水库SO₄^2-的主要来源是硫化物矿物氧化(以O₂或Fe³⁺为电子受体),此外,还包括大气降水、人为源。筑坝拦截后,水体SO₄^2-浓度以及δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值波动范围显著增大。筑坝蓄水会导致水体相对水柱稳定度(relative water column stability, RWCS)升高,在较高的RW...     

广州市酸雨成分及其相关分析

分析了2003年11月-2004年10月广州市龙洞79次降雨的化学组分及其各组分之间的相关关系。得出:(1)观测期间总降雨量1359.8,单次降雨的pH值在3.22-7.29之间,平均4.83;以pH<5.6为酸雨的临界值,则酸雨频率占降雨次数的77.2%或占降雨量的81.5%;(2)广州降水的化学组成以SO₄^2-、Cl^-和NO₃^-为主要阴离子,阳离子中以Ca²⁺、NH₄⁺、Na⁺所占比例较大;(3)广州地区酸雨属硫酸型,降雨中的SO₄^2-、NO₃^-、PO₄^3-、Cl^-、NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子浓度分别为0.150,0.045,0.002,0.163,0.058,0.006,0.013,0.083和0.007mol·L^-1,单次降雨的SO₄^2-/NO₃^-比值在0.42-17.6之间,年平均为3.33,该值比西南地区相应值低许多,而且与同一地点5年前测定的结果相比较,SO₄^2-/NO₃^-比值有变小的趋势,说明广州地区NO_x排放量高逐渐增加;(4)广州地区酸雨有着明显的季节变化规律,春、夏、秋季酸雨比较严重,冬季酸雨较少出现,这与西南地区的重庆(冬季酸雨较春季严重)酸雨季节规律相反;(5)通过SPSS统计分析得出,雨量与各化学组分含量成负相关,说明雨量对大气污染物质的稀释作用;酸雨各化学成分之间存在着一定的相关性,如SO₄^2-与Ca²⁺,NO₃^-与NH₄⁺,K⁺与Na⁺、Mg²⁺离子,Na⁺与Mg²⁺等都存在显著的正相关,利用这种相关可以建立某些酸雨成分的预测模型。     

甲烷排放部分抵消湿地生态系统碳汇功能：全球数据分析

湿地生态系统是吸收全球大气二氧化碳(CO₂)的汇,同时土壤厌氧环境造成其是大气甲烷(CH₄)的源。尽管有证据表明,湿地生态系统CH₄排放部分抵消其对大气CO₂的净吸收,但目前未见全球尺度湿地CH₄排放对其净生态系统CO₂交换(NEE)抵消效应的研究。本研究分析了全球内陆湿地(泥炭湿地和非泥炭湿地)以及滨海湿地(海草床、盐沼和红树林)中同时测定湿地NEE和CH₄排放通量的数据。结果表明：各类型湿地生态系统均为大气CO₂的汇,NEE值排序为红树林(-2011.0 g CO₂·m^-2·a^-1)<盐沼(-1636.6 g CO₂·m^-2·a^-1)<非泥炭地(-870.8 g CO₂·m^-2·a^-1)<泥炭地(...     

中国南方典型地区油-稻轮作条件下大气SO2干沉降速率动态变化

以1998年11月～1999年10月中国科学院红壤生态试验站农田小气候观测站气象梯度资料(温度、风速、气压),计算近地面湍流特征参数(u^*、θ^*、L),然后采样阻力模式计算SO₂干沉降速率(V_d),研究了该地油-稻轮作条件下大气SO₂干沉降V_d动态变化。结果表明,一年中大气SO₂于沉降V_d时平均年均值0.124～0.897cm·s^-1(mean±SE=0.507±0.167cm·s^-1).一年中大气SO₂干沉降V_d存在如下规律性:白天>晚上。3～8月份SO₂V_d平均值(0.611cm·s^-1大于9～12、1～2月份SO₂V_d平均值(0.401cm·s^-1)。水稻生长期间(0.605±0.093cm·s^-1)>油菜(0.491±0.166cm·s^-1)>休闲(0.342±0.174cm·s^-1)。     

Iron and Sulfur Mineral Analysis Methods for Natural Attenuation Assessments

Based on electron acceptor abundance, Fe³⁺ and SO₄^2- reduction by bacteria may play a dominant role in intrinsic bioremediation of some organic contaminants in the subsurface. Both Fe³⁺ and SO₄^2- reduction processes involve mineral phases and may not be properly understood by evaluating only groundwater concentrations. Fe and S mineral analyses should be incorporated in natural attenuation studies; however, inherent problems with sample collection and analysis have discouraged such efforts. Methods are presented here for (1) sediment collection and anoxic preservation, (2) evaluation of biologically available Fe³⁺ and biogenically produced Fe²⁺ minerals, and (3) a simplified extended mineral sulfide analysis for ∼FeS and S°+FeS₂. These techniques are demonstrated to evaluate Fe³⁺ and SO₄^2- reduction at three sites where the soil or aquifer matrix had been contaminated with gasoline fuel, methane gas, or landfill leachate. It is expected that these techniques will permit Fe and S mineral analyses to become a routine part of natural attenuation assessments.     

滨海盐渍农田土壤硝化势特征及其影响因素

明确滨海盐渍农田土壤的硝化能力,探究土壤环境中影响硝化过程的主要因子,对调控农田土壤硝化作用和提高氮肥利用率具有重要意义。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了滨海淤泥质滩涂盐渍区域(东营市和东台市)农田土壤硝化势和土壤物理、化学、生物学性质,运用多元逐步回归分析和结构方程模型(SEM)建立了土壤性质与土壤硝化势的相关关系。结果表明:滨海盐渍农田土壤除pH值较稳定外,其他土壤性质和土壤硝化势变化差异较大。土壤硝化势范围为0.04～10.42 mg·kg^-1·d^-1,随土壤盐渍化程度增加而降低。相关分析表明,土壤硝化势与土壤有机质、阳离子交换量和Cl^-的相关性最强,相关系数分别为0.409、0.397和-0.337;而多元逐步回归分析表明,Na⁺、粉粒、阳离子交换量、CO₃^2-+HCO₃^-为土壤硝化势的主要影响因子。SEM分析结果表明,Na⁺、粉粒、阳离子交换量、CO₃^2-+HCO₃^-为影响土壤硝化势的直接因子,有机质、黏粒、Cl^-、SO₄^2-为影响土壤硝化势的间接因子。总之,土壤Na⁺和阳离子交换量是影响硝化作用的两个主要因素,在该区域调控土壤NaCl含量和阳离子交换量为调节土壤硝化过程的有效手段。     

内蒙古大兴安岭森林可燃物燃烧释放PM2.5中水溶性离子排放特性

研究森林可燃物燃烧释放的细颗粒物(PM_2.5)的排放因子对于揭示森林火灾对大气和生态系统的影响至关重要,而水溶性离子是细颗粒物的重要化学成分,对颗粒物的形成具有重要意义。利用自主设计的生物质燃烧系统,模拟内蒙古大兴安岭5种典型乔木(蒙古栎、白桦、兴安落叶松、黑桦、山杨)的3种组成部分(树干、树枝、树皮)及其地表死可燃物(凋落物层、半腐殖质层、腐殖质层)以及3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)树枝燃烧,采用ISC1100离子色谱分析仪测定2种燃烧状态(阴燃和明燃)下PM_2.5中水溶性离子(Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-)的排放因子。结果表明:乔木所有组成部分及其地表死可燃物和灌木树枝燃烧所排放PM_2.5中检测到的水溶性离子,阴燃以K⁺、Cl^-和Na⁺为主要组分,明燃以K⁺、Cl^-和SO₄^2-为主要组分。不同燃烧状态下相同乔木树种及其地表死可燃物和相同灌木排放PM_2.5中检测到的水溶性离子总量均存在显著差异。灌木树枝在阴燃期间PM_2.5中水溶性无机离子的排放因子比明燃更高。乔木释放的PM_2.5中阳离子与阴离子的比率为1.26,地表死可燃物为1.12,灌木为2.0,表明颗粒物呈碱性。内蒙古大兴安岭的森林大火不会通过释放水溶性离子导致生态系统的酸化。     

南京秋季裸地臭氧干沉降通量观测及土壤阻力模拟

利用涡度相关系统配合快速臭氧浓度脉动仪在南京地区裸地上观测臭氧浓度及沉降通量,分析臭氧浓度、沉降通量与气象条件的相关性,揭示沉降通量和速率的变化特征,利用模拟的土壤阻力计算臭氧沉降通量和速率并与观测结果进行对比.结果表明: 2015年9月25日至10月28日,臭氧浓度日变化呈单峰型分布,并且因辐射的增强而升高.秋季裸地臭氧沉积通量主要受臭氧浓度影响,平均日变化-31.4～-156.8 ng·s^-1·m^-2(负号表示方向向下).因裸地无植被的缓冲作用,臭氧沉降通量受环境因素影响更为明显.臭氧沉降速率为0.09～0.30 cm·s^-1.臭氧在大气传输中湍流交换起主要作用,裸地臭氧干沉降的下垫面条件尤为重要,土壤阻力(R_s)随相对湿度(RH)的增加呈指数上升,其关系模型为R_s=89.981e^0.0246RH,模拟的臭氧通量和沉积速率与观测的通量和速率的一致性较好.     

塔克拉玛干沙漠不同区域柽柳沙包土壤盐分分布特征及其影响因素

柽柳(Tamarix chinensis)沙包是塔克拉玛干沙漠特殊的生物地貌景观, 对维持区域生态环境的稳定具有极其重要的作用。该研究采用野外调查与室内分析相结合的方法, 选取且末、阿拉尔、策勒、塔中4个典型区域的柽柳沙包为研究对象, 对柽柳沙包0-500 cm土壤垂直剖面进行采样, 测定土壤pH值、枯落物含量、电导率及HCO₃ ^-、Cl ^-、SO₄ ^2-、Ca ²⁺、Mg ²⁺、K ⁺、Na ⁺含量, 分析柽柳沙包中土壤盐分的空间变化规律及其影响因素。结果表明: 1)从且末、阿拉尔、策勒到塔中, 土壤pH值总体呈升高趋势, 土壤电导率及Na ⁺、Ca ²⁺、Mg ²⁺、SO₄ ^2-含量总体呈降低趋势, K ⁺、Cl ^-、HCO₃ ^-含量没有明显的变化规律。2)盐分在4个样区的垂直分布主要表现为: 且末和策勒样区柽柳沙包的土壤盐分呈表层聚集现象; 阿拉尔和塔中样区柽柳沙包的土壤盐分呈深层聚集现象。随着土层深度的增加, 土壤pH值总体呈升高的趋势, 土壤枯落物含量总体呈降低趋势; 土壤电导率在且末和策勒样区总体呈降低趋势, 阿拉尔样区呈先降低后升高再降低的变化趋势, 而塔中样区呈先升高后降低再升高的变化趋势。3)根据相关性分析和主成分分析, 且末样区土壤枯落物含量、SO₄ ^2-、Na ⁺、K ⁺为影响土壤盐分含量的主要因子, 且土壤盐分以硫酸盐为主; 阿拉尔样区影响土壤盐分组成的主要因子为Cl ^-、Na ⁺; 策勒样区为Cl ^-、K ⁺、Na ⁺; 塔中样区为Cl ^-、Na ⁺、Ca ²⁺、SO₄ ^2-, 且土壤盐分均以氯化物为主。综合分析表明, 不同区域柽柳沙包中土壤盐分存在空间变异性, 柽柳沙包土壤盐分的变化与干旱沙漠地区强烈的蒸发作用、地表风蚀强度、地下水埋深、土壤中枯落物及柽柳的生物积盐效应等因素密切相关, 是影响不同区域土壤盐分分布的关键因子。     

中国南方典型地区油-稻轮作条件下大气SO2干沉降速率动态变化

以1998年11月～1999年10月中国科学院红壤生态试验站农田小气候观测站气象梯度资料(温度、风速、气压),计算近地面湍流特征参数(u^*、θ^*、L),然后采样阻力模式计算SO2干沉降速率(Vd)。研究了该地油-稻轮作条件下大气SO₂干沉降Vd动态变化．结果表明,一年中大气SO2干沉降Vd时平均年均值为0．124～0．897cm·s^-1(mean±SE=0．507±0．167cm·s^-1)．一年中大气SO2干沉降Vd存在如下规律性：白天>晚上．3～8月份SO2Vd平均值(0．611cm·s^-1)大于9～12、1～2月份SO2Vd平均值(0．401cm·s^-1)．水稻生长期间(0．605±0．093cm·s^-1)>油菜(0．491±0．166cm·s^-1)>休闲(0．342±0．174cm·s^-1)．     

二氧化硫在烤烟密集烤房群周围的空间分布

为实现 “节能减排、省工降耗”,同时为建设环境友好型现代烟草农业提供理论依据,以烤烟密集烤房群为监测对象,利用ecom-J2KN烟气分析仪和大气采样器对烤烟烘烤过程中密集烤房烟囱气体成分和烤房群周围空间环境SO₂浓度变化进行研究.结果表明: 烤烟烘烤过程烟囱烟气中CO₂和SO₂均在38 ℃稳温时最大,氮氧化物在42 ℃稳温时最大;SO₂排放浓度范围为1327.60～2218.40 mg·m^-3;通过添加4.0%的固硫剂,平均SO₂排放可减少49.7%.对烤房群下风向SO₂扩散的测算表明,SO₂地面浓度最大值出现在变黄期;水平方向43～80 m范围内,SO₂质量浓度超出0.5 mg·m^-3,其中50 m处的空气中SO₂浓度值最高,为0.57 mg·m^-3;在距离烤房群50 m的垂直方向上,距离地面0.9～1.8 m高处的SO₂质量浓度均超出0.5 mg·m^-3,其中1.6 m高处的SO₂浓度达到最高,为0.65 mg·m^-3;通过添加固硫剂,可使SO₂质量浓度平均降低0.43 mg·m^-3.密集烤房群下风向水平距离120 m范围内属于大气环境防护距离.