贵阳市大气黑碳污染特征

利用连续颗粒物采样仪(URG Model 2000-01J)和黑碳仪(Aethalometer)对贵阳市城区2008年9-11月大气黑碳浓度进行了连续观测,结果表明,贵阳市城区秋冬季大气24 h黑碳浓度变化范围为1.6～12 μg·m-3,平均值为4.1 μg·m-3;12 h黑碳浓度观测值主要分布在2～5 μg·m-3,白昼黑碳浓度变化范围介于1.9～9.2 μg·m-3,平均值3.9 μg·m-3,夜间黑碳浓度变化范围0.48～15 μg·m-3,平均值4.3 μg·m-3;黑碳浓度与大气PM2.5浓度变化一致,呈正相关关系(r=0.84,P＜0.0001,n=178),大气黑碳浓度的变化趋势还明显受相对湿度、温度和风速的影响.     

冬麦田臭氧干沉降过程的观测

地表臭氧作为近地层最主要的大气污染物之一,其不断上升的浓度及其对粮食作物的影响受到越来越多的关注.本研究利用微气象学观测方法,探明自然条件下冬麦田的臭氧沉降过程,分析了影响臭氧沉降过程的环境因子.结果表明: 观测期内(小麦生长旺期)臭氧通量均值为-0.35 μg·m^-2·s^-1(负号表示沉降方向指向地面),臭氧沉降平均速率为0.55 cm·s^-1,空气动力学阻力均值为30 s·m^-1,粘性副层阻力均值为257 s·m^-1,冠层阻力均值为163 s·m^-1,且均存在明显的日变化趋势.臭氧沉降阻力大小受摩擦速度、太阳辐射强度、温度和相对湿度等因素的影响.     

上海春季近地面大气N_2O浓度空间分布特征及其影响因素

目前研究中对全球和区域尺度的N_2O源/汇问题有了较好的理解,但关于城市区域N_2O的时空分布特征及其影响机制的认识还比较有限。本文以高度城市化的上海市为研究区域,利用气相色谱法对上海173个观测点开展N_2O观测,得到大气N_2O浓度的空间分布情况,并初步探讨了人类活动对近地面N_2O浓度空间分异的影响。结果表明,上海市近地面大气N_2O平均浓度为311.4±2.0 nmol·mol-1,中心城区大气N_2O平均浓度最高,为312.0±1.4 nmol·mol-1,青浦区大气N_2O平均浓度最低,为309.9±1.7 nmol·mol-1。上海市近地面N_2O浓度与城市化梯度没有显著相关性,但交通和商业区N_2O浓度和绿地N_2O浓度有显著差异。城市河流沉积物氮排放、城郊农田土壤微生物的硝化与反硝化作用以及化石燃料的燃烧是上海市大气N_2O的主要来源。     

光照强度对虎斑乌贼生长、存活、代谢及相关酶活性的影响

采用单因子试验方法,分析了不同光照强度(10、30、50、70、90 μmol·m^-2·s^-1)下虎斑乌贼特定生长率、存活率、耗氧率、排氨率、肌肉中乳酸含量,以及呼吸代谢酶(己糖激酶、丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶)、肝脏中超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量变化.结果表明: 随着光照强度的增强,虎斑乌贼的特定生长率和存活率均呈现先稳定后逐渐下降的趋势,10和30 μmol·m^-2·s^-1组之间差异不明显,但显著高于其他组,10和30 μmol·m^-2·s^-1光照条件下的特定生长率分别为(8.43±0.22)和(8.47±0.17)%·d^-1,存活率分别为(79.2±5.9)%和(80.0±4.9)%;耗氧率和排氨率随着光照强度的增强呈现先缓后急的上升趋势,在光照强度为90 μmol·m^-2·s^-1条件下达到最大值,且显著高于其他组,肌肉中乳酸含量则呈现先降低后上升的趋势,10 μmol·m^-2·s^-1组的乳酸含量与30和50 μmol·m^-2·s^-1组无显著性差异,但显著低于其他两组;随着光照强度的增强,鳃中己糖激酶和丙酮酸激酶活性先稳定后逐渐降低,在光照强度为10和30 μmol·m^-2·s^-1条件下活性最高,且显著高于其他组,肌肉中乳酸脱氢酶活性则在这两种光照强度下活性最低,且显著低于其他组;超氧化物歧化酶活性随着光照强度的增强呈现先升高后下降的趋势,在70 μmol·m^-2·s^-1光照强度下活性最高,且显著高于其他组,为(104.93±4.17) U·mg^-1 pro,丙二醛含量随光照强度的增强先稳定后逐渐增加,在光照强度为90 μmol·m^-2·s^-1时含量最高,且显著高于其他组,为(5.06±0.35) nmol·mg^-1 pro.表明10和30 μmol·m^-2·s^-1条件下虎斑乌贼生长、存活和代谢水平处于最佳状态,适用于规模化养殖,一旦超过此范围,光照越强,受到的胁迫越大,越不适合于乌贼生长与存活.在实际养殖过程中要避免太阳光直射,做好遮光措施.     

南亚热带常绿阔叶林林冠不同部位藤本植物的光合生理特征及其对环境因子的适应

对南亚热带常绿阔叶林中着生在林冠层不同部位的4种藤本植物(白背瓜馥木(Fissistigma glaucescens)、瓜子金(Dischidia chinensis)、蔓九节(Psychotria serpens)和山蒌(Piper hancei))的光合生理生态特性进行比较, 探讨着生在林冠不同部位的藤本植物的光合生理特性随光照、温度、湿度等变化的规律。结果表明, 鼎湖山南亚热带常绿阔叶林微生境由上至下发生了较大变化, 相对于林内, 冠层顶部具有高温、高光强、低湿度的特征。受这些变化的环境因子的影响, 着生在林冠不同部位的藤本植物之间的光合生理特征存在着较大差异: 着生于林冠层中上部的瓜子金和蔓九节的最大净光合速率分别为(2.9 ± 0.6)和(6.3 ± 1.3) μmol CO₂·m^-2·s^-1, 光饱和点为(168.5 ± 83.4)和(231.4 ± 147.8) μmol·m^-2·s^-1, 显著小于位于冠层下部的白背瓜馥木和山蒌的最大净光合速率值(8.9 ± 2.9)和(8.6 ± 2.3) μmol CO₂·m^-2·s^-1以及光饱和点值(491.6 ± 230.8)和(402.3 ± 112.8) μmol·m^-2·s^-1。瓜子金和蔓九节的光补偿点值为(16.1 ± 5.9)和(10.1 ± 5.7) μmol·m^-2·s^-1, 水分利用效率值为(11.5 ± 3.9)和(8.7 ± 1.6) μmol CO₂·mmol^-1 H₂O, 显著大于林内的白背瓜馥木和山蒌的光补偿点值(5.6 ± 1.9)和(5.4 ± 1.7) μmol·m^-2·s^-1以及水分利用效率值(6.7 ± 1.8)和(6.8 ± 1.3) μmol CO₂·mmol^-1 H₂O。这些光合生理指标的变化显示出植物对不同的温度、光照、湿度的适应, 是植物适应环境条件的重要表现。     

人工陆桥岛屿系统土壤呼吸速率及其影响因子

研究片段化森林中土壤呼吸速率的格局对进一步揭示陆地生态系统碳循环具有重要意义。本研究以千岛湖人工陆桥岛屿系统不同生境(岛屿与大陆,岛屿边缘与岛屿内部)为对象,分析了土壤呼吸速率的季节动态变化规律及其与土壤理化因子的关系。结果表明: 1)土壤呼吸速率在不同季节差异显著。夏季(3.74 μmol·m^-2·s^-1)>秋季(2.30 μmol·m^-2·s^-1)>春季(1.82 μmol·m^-2·s^-1)>冬季(1.40 μmol·m^-2·s^-1)。2)森林片段化对土壤呼吸速率产生显著影响,岛屿土壤呼吸速率(2.37 μmol·m^-2·s^-1)显著高于大陆(2.08 μmol·m^-2·s^-1);岛屿边缘土壤呼吸速率(2.46 μmol·m^-2·s^-1)显著高于岛屿内部(2.03 μmol·m^-2·s^-1)。3)土壤温度显著促进了土壤呼吸速率,并作为主要因子解释了56.1%的变化。4)土壤呼吸速率与土壤全碳、铵态氮含量和地表植被覆盖率呈显著正相关。土壤全碳和铵态氮含量在岛屿边缘显著高于岛屿内部。综上,森林片段化促进了土壤呼吸速率,而土壤理化因子的变化是其主要原因。     

南昌市空气PM2.5和PM10的时空动态及其影响因素

PM_2.5和PM₁₀已成为我国大部分城市空气的首要污染物.本文通过分析南昌市2013—2015年的空气PM_2.5和PM₁₀质量浓度、气象因素、交通流量的监测数据,探讨了空气颗粒物污染的时空动态规律以及气象、交通对颗粒物浓度变化的影响.结果表明: 2013、2014、2015年,南昌市PM_2.5浓度(70.92 μg·m^-3＞53.70 μg·m^-3＞43.65 μg·m^-3)、PM₁₀浓度(119.72 μg·m^-3＞86.11 μg·m^-3＞73.32 μg·m^-3)逐年降低,并呈现出夏季低(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为36.74、69.20 μg·m^-3)、冬季高(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为74.29、111.64 μg·m^-3)的季节动态和由城市中心向郊区递减的城乡梯度变化; PM_2.5/PM₁₀值(0.595＞0.584＞0.557)逐年降低,并且表现出城市中心高、城市边缘低的空间分布格局;PM_2.5、PM₁₀浓度受到多种气象因素的影响,与气压、温度、相对湿度、风速、降水量、日照时数显著相关,各种气象因子对PM_2.5、PM₁₀浓度的影响存在差异;车流量会显著提高周边PM_2.5浓度,但对PM₁₀浓度影响不明显.     

南昌市空气PM2.5和PM10的时空动态及其影响因素

PM_2.5和PM₁₀已成为我国大部分城市空气的首要污染物.本文通过分析南昌市2013—2015年的空气PM_2.5和PM₁₀质量浓度、气象因素、交通流量的监测数据,探讨了空气颗粒物污染的时空动态规律以及气象、交通对颗粒物浓度变化的影响.结果表明: 2013、2014、2015年,南昌市PM_2.5浓度(70.92 μg·m^-3＞53.70 μg·m^-3＞43.65 μg·m^-3)、PM₁₀浓度(119.72 μg·m^-3＞86.11 μg·m^-3＞73.32 μg·m^-3)逐年降低,并呈现出夏季低(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为36.74、69.20 μg·m^-3)、冬季高(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为74.29、111.64 μg·m^-3)的季节动态和由城市中心向郊区递减的城乡梯度变化; PM_2.5/PM₁₀值(0.595＞0.584＞0.557)逐年降低,并且表现出城市中心高、城市边缘低的空间分布格局;PM_2.5、PM₁₀浓度受到多种气象因素的影响,与气压、温度、相对湿度、风速、降水量、日照时数显著相关,各种气象因子对PM_2.5、PM₁₀浓度的影响存在差异;车流量会显著提高周边PM_2.5浓度,但对PM₁₀浓度影响不明显.     

库布齐沙漠东部不同生物结皮发育阶段土壤温室气体通量

以流动沙地为对照,采用时空替代法分析库布齐沙漠东部固定沙地上不同发育阶段生物结皮藻类结皮和地衣结皮土壤温室气体通量特征及其与环境因子之间的关系,研究生物结皮发育对荒漠土壤温室气体通量的影响.结果表明: 荒漠土壤CO₂排放通量大小为地衣结皮(128.5 mg·m^-2·h^-1)>藻结皮(70.2 mg·m^-2·h^-1)>流动沙地(48.2 mg·m^-2·h^-1),CH₄吸收通量大小为地衣结皮(30.4 μg·m^-2·h^-1)>藻结皮(21.2 μg·m^-2·h^-1)>流动沙地(18.2 μg·m^-2·h^-1),N₂O排放通量大小为地衣结皮(6.6 μg·m^-2·h^-1)>藻结皮(5.4 μg·m^-2·h^-1)>流动沙地(2.5 μg·m^-2·h^-1).CO₂排放具有明显的季节变化,生长季显著大于非生长季;CH₄和N₂O季节变化差异不显著,前者生长季吸收大于非生长季,后者非生长季排放大于生长季.土壤有机碳和全氮含量、土壤微生物数量均是影响温室气体通量的重要因素,环境水热因子是影响土壤CO₂排放的关键因子,但CH₄和N₂O通量对水热因子的变化不敏感.随着植被恢复和生物结皮发育,荒漠土壤温室气体累积通量的不断增大导致其百年尺度的全球增温潜势亦显著提高,依次为地衣结皮(1135.7 g CO₂-e·m^-2·a^-1)>藻结皮(626.5 g CO₂-e·m^-2·a^-1) >流动沙地(422.7 g CO₂-e·m^-2·a^-1).     

大兴安岭重度火烧迹地天然次生林土壤温室气体通量及其影响因子

为研究大兴安岭重度火烧迹地自然恢复后的林分土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱/气相色谱法,对生长季(6—9月)天然次生林土壤温室气体CO₂、CH₄、N₂O通量进行原位观测.结果表明: 1)生长季内天然次生林土壤为大气CO₂、N₂O的源,CH₄的汇,平均通量分别为575.81 mg·m^-2·h^-1、17.81 μg·m^-2·h^-1和-68.69 μg·m^-2·h^-1;CO₂与CH₄通量在生长季内表现出明显的双峰变化规律,N₂O通量则呈单峰变化,且均在8月达到观测期的最大值.2)土壤温度是影响该区天然次生林土壤温室气体通量的主控因子,土壤湿度和大气湿度在昼夜与季节尺度上与土壤温室气体通量的相关性不同.3)该区天然次生林9:00—12:00时段观测获得的土壤气体通量值经矫正后可代表当日气体通量.研究补充了大兴安岭火烧迹地森林生态系统温室气体通量数据,为该区土壤温室气体源汇的相关研究提供了依据.     

工厂化堆肥温室气体排放和氨气同位素特征

畜禽废弃物堆肥处理过程中产生的二氧化碳(CO₂)、氧化亚氮(N₂O)、甲烷(CH₄)和氨气(NH₃)等是重要的温室气体和大气污染物。但目前有关该过程气体排放的研究多基于室内小型模拟的反应器式堆肥,在工厂化堆肥条件下的原位气体排放监测较少。为探究工厂化堆肥产生气体对区域环境的影响,本研究对沈阳某堆肥厂畜禽废弃物堆体的气体排放进行了19 d的监测,并量化了排放氨气的自然丰度¹⁵N(δ¹⁵N)特征。结果表明: 堆置周期内,CO₂、CH₄、N₂O和NH₃的平均排放速率分别为86.8 g CO₂-C·d^-1·m^-2、9.8 g CH₄-C·d^-1·m^-2、3.7 mg N₂O-N·d^-1·m^-2和736.6 mg NH₃-N·d^-1·m^-2。温室气体日增温潜势(GWP)的贡献大小为CH₄>CO₂>NH₃(间接)>N₂O,其中CH₄贡献了65％。堆肥排放NH₃的δ¹⁵N在-21.8‰～-7.2‰,平均-11.6‰±1.2‰。本研究结果可为区域畜禽废弃物堆肥过程中温室气体排放的核算及大气氨溯源提供数据支持。     

不同光环境下烟草光合特性及同化产物的积累与分配机制

为了解烟草光合特性与光合作用同化产物的积累与分配对不同光环境的适应,以盆栽烟草为试验对象,于人工气候室中设置3种光照强度[遮阴(400±15)～(500±15) μmol·m^-2·s^-1;自然光强:(800±15)～(1000±15) μmol·m^-2·s^-1;高光强:(1500±15)～(1800±15) μmol·m^-2·s^-1]系统研究光照条件对烟草光合特性及光合作用同化产物在烟株-土壤系统分配的影响.结果表明: 随着光照强度的降低,烟草各组分生物量逐渐减小,根冠比降低.净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均随光照强度的减弱呈下降趋势,胞间CO₂浓度(C_i)升高;在强光条件下烟草最大净光合速率(A_max)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(R_d)均达到最大值,弱光条件则具有较大的表观量子效率.光照强度影响烟草对¹³C的吸收、积累与分配,弱光条件下,烟草富集的¹³C进入到根部的比例明显较少,更多的分配到地上部.由此可知,外界光环境的变化不仅显著影响烟草叶片的光合特性与生物量积累,也使光合碳在烟株-土壤系统的分配格局发生变化.     

利用雨养泥炭沼泽及湖泊沉积物重建多氯联苯污染时空变化趋势

为了重建不同历史时期多氯联苯(PCBs)的沉降速率以研究其污染的时空变化趋势,本研究分析了PCBs在泥炭芯和湖泊沉积柱芯中浓度和沉降速率的变化规律,并评估了泥炭芯和湖泊沉积柱芯用于PCBs沉降变化研究的适用性。对采集柱芯进行定年分析发现,泥炭沼泽可以很好地记录PCBs历史沉降变化,并且泥炭中的PCBs没有出现降解情况,因此采用泥炭地研究PCBs沉降变化是可行的。本研究中泥炭地11种多氯联苯同系物(∑₁₁PCBs)的重建时间为19世纪初至21世纪初,对泥炭中PCBs含量检测发现,每个沼泽的3个泥炭芯中∑₁₁PCBs的单位面积埋藏量均值在(37.0±5.4)～(47.2±27.8) μg·m^-2之间变化,标准偏差在14.6%～58.9%,∑₁₁PCBs的最高浓度可达6.8 ng·g^-1DW,重建的PCBs沉降最大速率可达989.7 ng·m^-2·a^-1。沉降速率的变化趋势为先增后减,1980年后明显下降,这与美国在1979年禁止生产PCBs相符。对沼泽附近湖泊的沉积物取样分析发现,湖泊沉积物柱芯各深度所对应的浓度和最大沉降速率与附近沼泽相近。但湖泊沉积物剖面中2～7阶PCBs同系物的浓度分布均匀,表明湖泊沉积物无法用于分析低阶PCBs的历史沉降变化。本研究重建了不同历史时期大气环境中PCBs的时空变化规律,可为评价区域环境质量提供基础资料。     

库布齐东缘沙漠化逆转过程中土壤呼吸及其温度敏感性变化

为研究沙漠化逆转过程对土壤呼吸速率(R_s)及其温度敏感性(Q₁₀)的影响,在库布齐沙漠东缘选取流动沙地、半固定沙地、藻结皮固定沙地、地衣结皮固定沙地和苔藓结皮固定沙地5个不同逆转阶段,采用静态暗箱-气相色谱法测定不同阶段样地R_s并计算Q₁₀,并同步分析环境因子对R_s的影响。结果表明: 随沙地固定和植被演替,R_s逐渐增大,表现为苔藓结皮固定沙地(0.78 μmol·m^-2·s^-1)>地衣结皮固定沙地(0.67 μmol·m^-2·s^-1)>藻结皮固定沙地(0.46 μmol·m^-2·s^-1)>半固定沙地(0.42 μmol·m^-2·s^-1)>流动沙地(0.29 μmol·m^-2·s^-1),且R_s均为生长季大于非生长季。Q₁₀值规律相反,为流动沙地(3.28)>半固定沙地(2.93)>藻结皮固定沙地(2.54)>地衣结皮固定沙地(1.91)>苔藓结皮固定沙地(1.84),且均为非生长季大于生长季。5个阶段样地R_s与土壤温度均呈显著正相关,但仅流动沙地和半固定沙地R_s与土壤含水量呈正相关,其余3种固定沙地R_s与土壤含水量无相关性。R_s与土壤全氮、有机碳、容重、孔隙度、细菌数量、放线菌数量及真菌数量均显著相关。在沙漠化逆转过程中,土壤碳氮含量及微生物群落数量的增加、土壤质地的改善、植物生物量的积累可显著增强土壤呼吸并降低其温度敏感性,是改变荒漠土壤碳循环格局的主要驱动力,同时也可明显改变水分因子对土壤呼吸的影响程度。     

科尔沁沙地流动沙丘不同时空尺度水热变化及CO2交换特征

陆面碳循环在气候变化和生态系统碳收支平衡中起到关键作用。水热变化与CO₂交换分析对于深刻揭示荒漠生态系统的区域碳循环规律及机制具有重要意义。本研究选取科尔沁沙地典型流动沙丘为对象,利用涡度相关技术和波文比气象观测系统所测的数据分析近地层水热变化及CO₂交换特征,探讨了日和季节尺度,以及0～10 m垂直空间尺度下流动沙丘近地层温湿度与CO₂交换过程的相互关系。结果表明: 研究区近地表气温垂直变幅在0.4～2 ℃,4—9月,气温随着高度的升高呈减的趋势,其余月份则相反,空气相对湿度季节变幅超过40%;在2018年生长季,沙丘净生态系统碳交换量(NEE)的日均值为-0.02 mg·m^-2·s^-1,全年水平的NEE日均值为0.003 mg·m^-2·s^-1,全年整体上表现为碳源;垂直空间尺度上,垂直温、湿度差与NEE拟合均较好,水热影响拐点分别为10%和0.5 ℃,而全年尺度上温度拟合结果相对较好,水热影响拐点分别为17 ℃和65%。在生长季,研究区近地层垂直温差为负,会抑制流动沙丘对大气CO₂的吸收,而大气高湿环境则会促进流动沙丘对大气CO₂的吸收。不同时间和不同垂直高度上,水热变化与CO₂交换关系较密切,对沙丘碳汇和碳源的产生具有一定的影响,且碳收支对温度的敏感性强于相对湿度。