Effects of ground-level ozone (O3) pollution on the yields of rice and winter wheat in the Yangtze River Delta

Effects of elevated O3 on the yields of rice and winter wheat were studied by using open-top chambers(OTCs).Results showed that compared to the control treatment,200 ppb,100ppb,50ppb treatments caused a 80.4%,58.6%and 10.5% decrease in grain yields per winter wheat plant and a 49.1%,26.1% and 8.2% decrease in grain yield per rice plant,respectively.According to the dose-response relation educed from OTCs experiment and the monitor data of O3 concentrations in spots,it was estimated that the yield losses of rice and winter wheat resulted by O3 pollution in the Yangtze River Delta region in 1999 were 0.599 million ton and 0.669 million ton,economic losses were 0.539 billion RMB Yuan and 0.936 billion RMB Yuan,respectively.     

Effects of elevated ozone on growth and yield of field-grown rice in Yangtze River Delta, China

With rapid industrialization and urbanization in the Yangtze Delta, China, the tropospheric ozone concentration has increased to levels that induce crop yield loss. Rice, a widely grown crop in China, was investigated in field-established, open-top chambers. Four treatments were used： charcoal-filtered air （CF）, non-charcoal-filtered air （NF）, and charcoal-filtered air with two levels of additional ozone （O3-1 and O3-2）. The AOT40s （accumulated hourly mean ozone concentration above 40 ppbv） were 0, 0.91, 23.24, and 39.28 ppmv.h for treatment of CE NF, O3-1, and O3-2, respectively. The rice height and biomass were reduced in the elevated ozone concentration. Less organic matter partitioning to roots under the elevated ozone significantly decreased rice root activity. The yield loss was 14.3% and 20.2% under O3-1 and O3-2 exposure, respectively. This was largely caused by a reduction in grain weight per panicle.     

长三角地区春季臭氧污染特征及其对冬小麦产量的影响

春季是长三角地区对流层O₃污染的高峰期之一,高浓度的O₃暴露会影响冬小麦生长导致减产.利用长三角地区各城市2014年春季逐时ρ（O₃）观测数据,研究了长三角地区春季O₃污染特征,并结合O₃暴露指数（M7指数和AOT40指数）和剂量-响应关系模型,详细评估了长三角地区O₃污染对冬小麦产量的影响.结果表明:长三角地区春季ρ（O₃）空间上总体呈南低北高的分布,长三角地区北部江苏和上海的ρ（O₃）明显高于南部的浙江地区,在浙江北部、江苏和上海等地区,整个春季日最大8 h ρ（O₃）平均值超过107 μg/m3,最高值出现在5月,超过128 μg/m3;一半以上的城市ρ（O₃）超标[超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》中8 h滑动平均ρ（O₃）的二级标准限值（160 μg/m3）]日数在10 d以上,其中南京和扬州超标日数最多,分别为27和20 d;相应地,O₃暴露指数也呈南低北高的分布,其中苏北地区O₃暴露指数最高,导致长三角地区平均冬小麦相对损失达5.7%（M7）~25.5%（AOT40）,造成的产量损失为7.85×105 t（M7）~4.49×106 t（AOT40）,其中,苏北地区为5.8%（M7）~25.9%（AOT40）,造成的产量损失为6.77×105 t（M7）~3.86×106 t（AOT40）,占长三角地区冬小麦产量损失的86%以上.研究显示,当前长三角地区O₃污染及其对冬小麦产量的影响已相当严重,特别是对苏北地区,而苏北地区是我国重要的冬小麦产地之一,因此,应当科学有效地治理O₃污染以缓解粮食安全问题.      

长江三角洲冬季电厂排放对大气污染的影响

分析了长江三角洲地区电厂排放的基本特征并利用WRF-Chem模拟冬季大气污染状况,研究了冬季电厂排放主要污染物的特征及其对空气质量的影响,结果显示,长三角电厂排放的主要大气污染物为SO₂、NO_x及PM_2.5,2010年排放量可分别达到826.8、1475.6和137.3Gg,分别占长三角地区人为源总排放量的34%、38%和14%.冬季主要大气污染物（SO₂、NO₂、PM_2.5）浓度高值区分布在南京-上海,杭州-宁波一带.电厂对SO₂浓度贡献量（率）的空间分布与SO₂排放的空间分布较为一致,而NO₂、PM_2.5,其贡献量（率）的高值区主要分布在安徽、浙江和江西的交界处以及浙江省的东海岸.相对SO₂、NO₂,电厂对PM_2.5贡献量（率）较低,各地均在20μg/m³（15%）以下.污染时期电厂排放对模拟的PM_2.5和SO₂贡献率（6.9%、34.2%）较清洁时期（4.9%、20.7%）大,而对于NO₂,清洁和污染时期的贡献量没有明显差别,均在10μg/m³左右.冬季气温低、风速小及边界层高度低的特征不利于低层污染物的扩散,易导致重污染事件的发生.     

长江三角洲地区城市臭氧污染特征与影响因素分析

为研究长三角地区城市O3污染特征及其影响因素,对长三角地区25个城市2013年国家环境监测点位和国家气象台数据进行了统计分析.结果表明:除淮安外,其余24个城市均存在不同程度的O3日超标现象,超标率在1.6%~15.1%之间,平均为5.8%,低于珠三角地区(8.9%)和京津冀地区(9.7%).5—8月是长三角地区O3污染最为严重的月份,而这一时期颗粒物污染相对较轻,因此,O3与颗粒物污染在时间上呈相反的态势.从空间分布看,长三角地区O3污染呈现较为明显的连片分布特征,上海及周边城市O3污染较重.机动车数量影响城市O3污染:各城市民用汽车保有量与各城市NO2年均浓度、O3超标天数有显著的相关性,相关系数分别为0.672和0.564;每日O3小时浓度高峰值与车流量高峰基本吻合.高温、长时间日照容易出现O3浓度的高值;随着相对湿度、风速的增加,O3超标频率和浓度均值都表现为先升后降的规律.     

2016年长三角城市群O3浓度的时空变化规律

基于2016年长三角城市群40个城市的监测数据,利用空间内插、空间自相关分析、热点分析等地统计分析方法,研究了2016年长三角城市群O₃浓度的时空变化规律.结果表明：2016年长三角城市群O₃平均超标天数比例为8.8%,O₃已成为造成长三角城市群空气污染的仅次于PM_2.5的重要污染物;夏、春、秋、冬季O₃浓度依次递减,由于梅雨的影响,O₃月均浓度变化曲线呈M型分布,2个峰值出现在5月和8月,谷值出现在6月;O₃超标主要发生在4~9月,超标天数占全年的98.1%,月均超标天数比例为17.3%;O₃浓度具有明显的空间分异规律,大体呈东北高西南低的态势,过杭州和马鞍山的直线可将长三角城市群O₃浓度划分为高值区和低值区,杭州-马鞍山线以东是O₃高污染城市聚集区,尤以环太湖经济圈最为严重.O₃浓度的空间分布格局与长三角城市群经济发展格局大体一致;O₃浓度具有空间集聚规律,4~7月O₃热点集中分布在环太湖经济圈至上海区域,受东南季风加强的影响,8~9月热点西移至以南京为中心的区域.     

长三角区域城市间一次污染跨界影响

长三角城市群作为我国三大经济圈之一,高强度的能源消耗致使区域大气污染问题十分突出.为了定量弄清城市之间一次污染传输情况,以长三角15个城市的污染排放清单、MM5气象场为基础,利用CALPUFF空气质量模型,模拟测算了长三角区域内城市间一次污染跨界输送影响.结果显示,环太湖地区的上海、苏州、无锡和常州等地由于自身排放强度...     

基于3D框架的长三角城市群工业污染物排放研究

为了厘清主要经济地理要素与城市群工业污染物排放量的关系,引入新经济地理学3D——density(密度)、distance(距离)、division(分工/分割)框架,并采用该框架系统分析主要经济地理要素与长三角城市群污染物排放量之间的关系. 结果表明:①地均GDP对长三角城市群工业污染物排放量均存在显著影响,与工业SO₂、废水和烟粉尘排放量的弹性系数分别为0.027、2.080和1.014. ②综合交通距离对工业废水和烟粉尘排放量存在显著影响,弹性系数分别为-1.638和-0.625,而心理距离对污染物排放量未产生显著影响. ③分工/分割要素对城市群工业污染物排放量的影响各不相同. 外商直接投资对工业SO₂、废水、烟粉尘排放量存在显著影响,制造业专业化指数仅对工业SO₂和烟粉尘排放量有显著影响,而进出口总额占GDP比重与工业废水和烟粉尘排放量存在显著影响. ④长三角城市群工业污染物排放量与地均GDP、外商直接投资呈正相关,与综合交通距离、制造业专业化指数和进出口总额占GDP比重呈负相关,缓解长三角城市群工业污染物排放困境,不仅要适度控制经济发展速度和提高外资进入的环境标准,还应进一步优化长三角城市群在国内外市场上的分工和协作地位.      

基于走航观测的长江三角洲地区大气污染特征及来源追踪

为了加强对长江三角洲地区大气污染分布特征和输送规律的认识,利用移动车载设备开展了不定期的走航观测,重点研究了2016-2018年冬季灰霾污染和春季光化学污染条件下长江三角洲地区的大气污染特征.结果表明,走航观测期间长江三角洲地区PM_2.5日均浓度为60~122 μg/m³,东部的常州、无锡一带,西部的合肥、芜湖地区,北部蚌埠、滁州一带,南部湖州、杭州地区的PM_2.5浓度较高,比其他地区高出20%~40%.O₃日均浓度水平为9~52 μg/m³,苏州、盐城、宣城与湖州地区浓度相对较高.运用FLEXPART_WRF模式,结合PM_2.5排放清单,分析了走航观测期间长江三角洲地区及沿线城市PM_2.5的潜在来源.结果发现,东风条件下,南通及上海地区为PM_2.5的潜在源区,北风条件下,连云港、盐城等地区贡献较大.运用FLEXPART前向轨迹计算模块,对一次污染个例过程进行了模拟,并利用走航观测结果进行了验证,发现模拟结果与走航观测结果的相关系数达到0.9.可见,长江三角洲地区存在区域性的PM_2.5和O₃污染,走航观测结合轨迹分析是追踪污染气团输送的有效手段.     

长三角秋冬季典型区域霾天气特征及对比

为总结出霾天气发生时的相关影响因子、特征共性,选取长三角地区8个主要城市,2016～2019年秋冬季发生的7次典型霾天气过程,对比分析了3次霾天气过程中AQI、PM2.5浓度、气象要素、天气形势、边界层特征的变化以及污染物来源.结果表明:不利的气象条件及高低空配置的静稳天气型导致霾天气的形成.3次过程AQI指数峰值分别...     

近地层O3污染对作物产量与经济损失的影响——以江苏省冬小麦和水稻为例

利用2015年冬小麦和水稻主要生长季期间江苏省各城市逐时O₃浓度观测资料,分析了O₃浓度和AOT40的变化特征,评估了O₃对冬小麦和水稻产量的影响,并估算了其造成的经济损失.结果表明：①冬小麦和水稻主要生长季期间,江苏省平均O₃浓度分别为80.1μg/m³和83.8μg/m³,呈单峰型的日变化规律.空间上,O₃呈现南低北高,东部沿海地区高于西部内陆地区的特征.②冬小麦主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为3.08~14.47μL/L·h.水稻主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为10.79~21.67μL/L·h.③在当前O₃浓度水平下,近地层O₃对江苏省冬小麦和水稻平均相对产量的损失率分别为23.9%和16.5%,产量总损失分别为368.7万t和385.8万t,经济总损失分别为87.01亿元和106.48亿元.因此,急需采取有效控制措施,降低O₃污染造成的农业损失.     

长三角地区低碳城市发展潜力分析

以分析城市低碳发展潜力为目标,确定了低碳潜力分析的指标。在分析了长江三角洲地区16个城市的社会经济特征和能量消耗特征的基础上,采用弹性系数的变化特征作为研究的重要工具,并用聚类方法对长三角地区16个城市的低碳经济发展潜力进行了聚类分析。从潜力特征发现各城市低碳发展过程中存在的问题,并对长三角地区低碳经济发展战略提出了建议。     

气候变化对长三角臭氧污染影响的数值模拟研究

目的研究气候变化对污染物浓度的影响,进而了解其对环境空气质量的影响。方法利用WRF-Chem模拟2014年1月、7月(代表现在)和2050年1月、7月(未来)长三角地区的气象要素和空气质量的数据,研究气候变化对该区域臭氧浓度的影响。结果在夏季,未来(2050年7月)与现在相比(2014年7月),整个长三角区域的臭氧浓度变化幅度较小,约为-0.09×10~(-9),且呈现出北部增加,南部减少的趋势,在长三角北部的陆地地区,臭氧浓度增加达到极大值(15.0×10~(-9))。在冬季,与2014年1月的数据比较,未来(2050年1月)整个长三角地区臭氧比现在降低约7.9%,其中在上海以东洋面上减少达到极值(-25.1%)。结论在夏季,导致长三角北部地区臭氧浓度升高的主要原因是太阳辐射量的增加、VOC和NOx浓度的升高、边界层高度的降低以及增强南风的输送有关。长三角南部地区臭氧浓度的减少,主要原因是其太阳辐射的减少以及风速的增加。在冬季,在南通、上海以东洋面上臭氧减少的幅度较大,这与温度的降低、辐射的减少以及NOx浓度的增加有关。长三角南部区域的臭氧浓度有所增加,这与该区域太阳辐射的增加以及区域范围内的输送有关。在制定臭氧控制策略时,应该考虑未来气候变化的影响。     

长江三角洲经济与工业污染重心演变及脱钩机理

以2000~2010年长江三角洲地区16市GDP、工业总产值、工业废水、工业废气和工业固体废物排放数据为基础,运用重心模型,通过测算重心坐标及其偏移距离,揭示长江三角洲地区经济重心和工业污染重心移动轨迹和演变规律,并从经济发展、产业结构、污染转移、环保投资等方面解析其演变机理.研究结果显示:经济重心与工业污染重心均位于几何重心的西北方向,但两者重心路径偏移呈现出一定的脱钩现象;经济重心呈现向西北方向偏移,其中GDP、工业重心偏移距离分别为9.45,7.58km;工业污染重心则向东南方向移动,其中工业废水、工业废气、工业固体废物重心偏移距离分别为18.11,28.98,3.84km;工业污染重心和经济重心迁移轨迹之间的脱钩现象受多种因素的驱动.其中,经济结构优化和发展不平衡加剧了经济重心向西北方向移动;环保投资推动了工业污染重心向东南方向移动;产业结构重型化及污染的地区间转移一定程度的加剧了工业污染重心向东南方向移动.     

长江三角洲地区冬季能见度特征及影响因子分析

利用Micaps提供的2013和2014年冬季长江三角洲地区(以下简称长三角)28个站点的地面常规观测资料、NCEP FNL再分析资料和国家环境保护部发布的PM_2.5质量浓度自动检测数据,分析了长三角冬季大气能见度特征,以及空气污染物和气象条件对能见度的影响.2013年冬季长三角霾天发生频率为53.4%.多元非线性回归分析表明,PM_2.5质量浓度、地表10m风速、500~850hPa水平风垂直切变、相对湿度、925~1000hPa垂直温差、850~925hPa假相当位温差这6个因子能够解释能见度变化的81.6%.气象条件对能见度的作用与污染物浓度相当,热力因子的贡献大约是动力因子的2倍.PM_2.5质量浓度越低,空气质量越好,以及相对湿度大于70%时,相对湿度通过气溶胶吸湿增长对能见度的作用越强.考虑PM_2.5质量浓度的影响时,相对湿度对能见度的贡献提高了1倍.利用2014年冬季资料验证多元拟合方程,效果较好.     

长三角沙尘中气溶胶粒径分布及化学组分特征

基于PM、10nm~10μm气溶胶数谱、水溶性离子和气象要素数据,分析了2017年5月3日~8日一次沙尘远距离输送过程中长三角地区气溶胶粒径分布及其化学组成的污染特征.结果表明,此次沙尘伴随天气系统由北往南的传输过程中,PM的浓度逐渐降低,但是高浓度PM持续时间逐渐增加.沙尘在呼和浩特市影响时间为38h,而在南京的影响时间超过60h.沙尘期间气溶胶数浓度谱的峰值向大粒径段偏移,沙尘和非沙尘期间峰值分别位于33和26nm.表面积浓度谱在非沙尘期间为三峰型分布,但是在沙尘期间为四峰型分布.在沙尘期间PM_2.5和PM₁₀中水溶性离子的排序为Ca²⁺ > NH₄⁺ > SO₄^2- > NO₃^- > Mg²⁺ > Na⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > F^-,非沙尘期间为NH₄⁺ > SO₄^2- > NO₃^- > Mg²⁺ > Ca²⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > Na⁺ > F^-.沙尘期间不同水溶性离子的浓度变化不同,沙尘天PM_2.5和PM₁₀中Ca²⁺浓度分别是非沙尘天的9.5和13.7倍,Na⁺分别是非沙尘天的4.4倍和4.6倍.沙尘天PM_2.5和PM₁₀中Ca²⁺占总离子的比例分别为24.7%和24.9%,是非沙尘天的4.9和5.7倍.NO₃^-在PM₁₀中的占总离子的比例为18.7%,高于非沙尘天（13.9%）,但是在PM_2.5中占总离子的比例仅为7.9%,低于非沙尘天（13.2%）.沙尘天F^-、Cl^-、SO₄^2-、NH₄⁺和K⁺离子在PM_2.5和PM₁₀中所占总离子的比例均低于非沙尘天.     

长江三角洲城市群人为热排放特征研究

基于常规可获取的能源、交通、人口等统计资料,利用“自上而下”的能源清单法,研究了2010年长江三角洲(以下简称“长三角”)城市群地区各类人为热排放量及其时空分布特征.结果表明:该地区人为热排放总量为1.4′1019J/a,其中工业、交通、建筑、新陈代谢分别占75.1%、12.5%、9.9%和2.5%.上海、苏州、无锡、杭州和南京五个城市的人为热排放总量约占研究区域总量的71%.长三角城市群的人为热年平均排放通量为5.3W/m2,大部分地区介于5~30W/m2,城市高值区一般介于20~70W/m2,上海明显高于其他城市.为方便有关环境气候模式的输入,本文提供了人为热排放的网格化空间分布和简单的时间变化廓线.     

长江三角洲旅游景区布局适宜性评价

论文从影响因素出发,以长江三角洲为例,构建旅游景区布局适宜性评价体系,从城镇依托度、交通优势度、社会支撑度和现有景区影响度四个方面来综合评价长江三角洲旅游景区布局适宜性。分析结果表明,城镇依托度呈现出以市级城市为中心的圈层分布结构;交通优势度呈现出以机场为中心的圈层分布结构;社会支撑分值总体上呈现出以太湖为核心的圈层结构;现有景区影响度数值较高的地区主要分布在长江以北地区,并零星分布在长江南岸,总体上呈现内低外高的格局。高适宜性区域主要分布在两大片区,一个是长江两岸地区,另一个是杭州湾两岸地区。低适宜性区域主要分布在长江三角洲边缘地区,特别是西南和南部边缘地区,以及舟山群岛地区。     

长江三角洲地区人为源氨排放清单及分布特征

根据各类氨排放源的活动水平和排放因子,估算了2004年长江三角洲地区16个城市的氨排放量.结果表明,2004年长三角地区氨排放量为460.68kt,其中,氮肥使用和畜牧源是两个最大排放源,氨排放量分别为227.33kt和203.28kt,分别占长江三角洲地区氨排放总量的49.3%和44.1%,氨排放在长三角地区各城市间有较大差异,排放量超过40kt·a-1的城市为南通市、上海市、嘉兴市和泰州市,这4个城市的氨排放总量约占长三角地区氨排放量的42.5%.长江三角洲地区氨平均排放强度为4.20t·km-2·a-1,排放强度超过6t·km-2·a-1的城市为嘉兴市、南通市、泰州市和上海市,其中,嘉兴市的排放强度最大,为10.83 t·km-2·a-1.     

长江三角洲城市群人为热排放特征研究

基于常规可获取的能源、交通、人口等统计资料,利用“自上而下”的能源清单法,研究了2010年长江三角洲(以下简称“长三角”)城市群地区各类人为热排放量及其时空分布特征.结果表明:该地区人为热排放总量为1.4′1019J/a,其中工业、交通、建筑、新陈代谢分别占75.1%、12.5%、9.9%和2.5%.上海、苏州、无锡、杭州和南京五个城市的人为热排放总量约占研究区域总量的71%.长三角城市群的人为热年平均排放通量为5.3W/m2,大部分地区介于5~30W/m2,城市高值区一般介于20~70W/m2,上海明显高于其他城市.为方便有关环境气候模式的输入,本文提供了人为热排放的网格化空间分布和简单的时间变化廓线.