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《中国科学院烟台海岸带研究所在渤海地区大气硝酸根长期演变特征研究中取得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2022-06-17

  • 随着我国空气污染的治理深入，大气细颗粒物（PM2.5）的组分正在发生着明显变化。硝酸根（NO3-）在PM2.5中的占比越来越大，特别是在环渤海地区，已经成为冬季灰霾发生的关键诱导因子。因此，客观认识NO3-的来源和形成过程，是采取有针对性措施，进一步提高我国空气质量的关键。

    本研究基于2014至2019年10次渤海走航观测，发现研究期间PM2.5中NO3-的比例从0.08增加至0.16。δ15N-NO3-范围为-4.1‰～+20.5‰，呈逐年下降的趋势，冬季尤为显著。δ18O-NO3-平均值为+72.6 ± 13.5‰，蒙特卡罗计算结果表明[OH]途径对NO3-形成贡献在冬季下降了27.4%，意味着观测期间大气氧化性的增强。贝叶斯混合模型的模拟结果表明燃煤排放仍然是本区域NO3-的最大贡献源（46.6 ± 15.9%），但已呈现显著下降的趋势。大气氧化性的增强和微生物过程排放的增加对渤海大气NO3-的贡献越来越重要。

    此外，在稳定氮同位素技术解析大气NO3-来源的应用中，各类氮氧化物（NOx，NO3-前体物）排放源的δ15N-NOx源值是重要的基础数据。目前关于这些排放源的δ15N-NOx源值研究主要集中在国外，我国本土研究较少。非本地化的δ15N-NOx源值是增大我国NO3-来源解析结果不确定性主要因素之一。为此，开展了我国机动车排放、燃煤燃烧、生物质燃烧等典型NOx排放源的实测研究，初步建立了我国本土大气NOx排放源稳定氮同位素特征源谱库。结果显示我国机动车排放δ15N-NOx值为 -12.58 ± 2.16‰，燃煤燃烧排放δ15N-NOx值为+17.9‰ ± 3.1‰，生物质燃烧排放δ15N-NOx值为+1.3‰ ± 4.3‰。

    相关研究结果分别发表在Journal of Geophysical Research- atmospheres、Environmental Science & Technology，Environmental Pollution上。中国科学院烟台海岸带研究所海岸环境地球化学过程与模拟研究组宗政博士为第一作者，田崇国研究员为通讯作者。研究受到国家自然科学基金(Grant No. 41977190，41907198)、国家自然科学基金委-山东省联合基金（U1906215）等项目的支持。

    相关论文：

    1. Zheng Zong, Chongguo Tian, Zeyu Sun, Yang Tan, Yajun Shi, Xiaohuan Liu, Jun Li, Yunting Fang, Yingjun Chen, Yuhao Ma, Huiwang Gao, Gan Zhang, Tao Wang. Long-term evolution of particulate nitrate pollution in North China: Isotopic evidence from 10 offshore cruises in the Bohai Sea from 2014 to 2019. Journal of Geophysical Research – Atmospheres 2022. (IF=4.261).

    2. Zheng Zong, Xiaolan Shi, Zeyu Suna, Chongguo Tiana, Jun Li, Yunting Fang, Huiwang Gao, Gan Zhang. Nitrogen isotopic composition of NOx from residential biomass burning and coal combustion in North China. Environmental Pollution 2022, 304, 119238. (IF=8.071)

    3. Zheng Zong, Zeyu Sun, Leilei Xiao, Chongguo Tian, Junwen Liu, Qinge Sha, Jun Li, Yunting Fang, Junyu Zheng, Gan Zhang, Insight into the variability of the nitrogen isotope composition of vehicular NOx in China. Environmental Science & Technology 2020, 54(22), 14246-14253. (IF=9.028)

  • 原文来源：http://www.yic.cas.cn/ky/kydt/202206/t20220613_6460457.html
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    • 编译者：熊萍
    • 发布时间：2024-11-26
    • 溶解性无机氮（DIN）和溶解性无机磷（DIP）是海洋中重要的营养物质，是维持海洋初级生产力的基础。然而过量的营养物质会影响海洋生态系统的平衡，导致一系列生态环境问题发生。已有研究表明，渤海是我国遭受DIN和DIP污染最严重的海域之一。近几十年来，渤海DIN浓度稳步上升，而DIP浓度逐渐下降，这种失衡对渤海的营养结构产生了重大影响并逐渐引起人们关注，但对于渤海中DIN和DIP输入来源变化的相关研究尚无报道。近日，中国科学院烟台海岸带研究所田崇国研究员课题组基于渤海2015-2022年春、夏、秋三季的DIN和DIP浓度数据，探讨了渤海DIN和DIP浓度时空分布及来源。 研究发现，季节上，DIN浓度秋季最高，夏季最低；DIP浓度秋季最高，春季最低。年际变化上，DIN在2015 - 2022年呈先降低后升高的波动趋势，而同期DIP浓度则呈现下降趋势。空间上，DIN浓度高值集中在海湾处；而DIP浓度则呈现出“北高南低”的分布，且这种现象在秋季极为显著。 PMF模型（The positive matrix factorization model）分析认为，渤海DIN和DIP的来源主要是河流输入、沉积物再悬浮、市政污水排放、大气沉降和地下水输入。2015-2022年间，DIN的最主要来源为市政污水排放，其贡献比例达28.7%，这一点在以往研究中未受到充分重视。同时也发现，市政污水排放是渤海春季和秋季最主要的DIN污染源。对于DIP而言，其最大贡献者是沉积物再悬浮，其贡献比例高达44.6%，秋季表现最为显著。此外，2021年和2022年观测到的DIN浓度增加主要归因于夏季和秋季降水量的增加，特别是强降雨事件导致了河流输入和大气沉降的增量输入。 相关研究成果以“Temporal and Spatial Distribution of DIN and DIP Concentrations and Source Appointment along Bohai Sea of China During 2015–2022”为题，发表在Chinese Geographical Science期刊，田崇国为本文通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（No. 42177089,?U1906215和41977190）的支持。 论文链接：https://doi.org/10.1007/s11769-024-1464-3
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  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在渤海浪流模型应用研究方面取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-12-13
    • 渤海作为我国最北部的半封闭内陆海，地理位置和环境都比较特殊，平均水深较浅，是我国生态上最脆弱的海区之一，也是我国最易受到寒潮天气影响的海区。环渤海地区已成为我国主要的经济区之一，沿岸有多个重要港口，经济与人类活动密集，对环渤海的水动力及波浪动力过程的研究是认知海岸带环境过程与生态效应的基础。为此，中国科学院烟台海岸带研究所毛淼华研究员团队基于水动力及波浪模型，运用数据观测及数值模拟相结合的方式开展了相应研究。 虽然跨等深线水交换对近岸水动力与生物地球化学过程有重要影响，但是有关其驱动机理的研究较少，尤其是在半封闭的浅水系统。团队利用水动力模型FVCOM（Finite Volume Community Ocean Model）模拟了1998-2019年渤海非结冰期跨10米和20米等深线水交换。研究发现：（1）跨等深线通量在夏季最强、秋季最弱，并呈现表层离岸、底层向岸的输运特点；（2）渤海湾和辽东湾的净通量比莱州湾大一个数量级；前者的温度梯度驱动的跨等深线体积输送在夏季最为突出，而后者跨10米等深线的体积输送由黄河浮力通量所产生的盐度梯度引起；（3）跨10米等深线上层通量主要由风致平流引起，而跨20米等深线次表层通量主要受斜压梯度力影响。 在海浪研究方面，团队利用第三代海浪模型SWAN（Simulating Waves Nearshore）模拟了渤海海浪对两个典型寒潮过程（2014年西北风和2015年东北风）的响应。研究发现：（1）海浪在产生与发展过程中，各海区的波浪谱均由风浪主导；（2）海浪在耗散过程中，白帽作用在渤海深水区占主导，而底摩擦耗散在5-10米水深区域逐渐成为主导；（3）深度诱导破碎引起的海浪耗散主要集中在南部近岸的一条狭长区域；随着底部坡度变平以及底坡宽度增加，深度诱导的耗散有减小趋势。　　 上述研究可以加深对浅水系统近岸水交换机制及海浪动力过程的理解，进而为研究近岸动力环境、物质输移与通量计算、海岸工程等提供理论支撑，具有重要的学术与应用价值。本研究受国家自然科学基金、中国科学院BRJH项目、烟台海岸带研究所自主部署项目和烟台市双百计划的支持。中国科学院烟台海岸带研究所牟丽颖（硕士研究生）和彭婕（博士研究生）分别为两篇论文的第一作者。 论文信息： Mou, L., Niu, Q.*, & Xia, M. (2022). The roles of wind and baroclinic processes in cross-isobath water exchange within the Bohai Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 274, 107944. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2022.107944. Peng, J., Mao, M.*, & Xia, M. (2023). Dynamics of wave generation and dissipation processes during cold wave events in the Bohai Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 280, 108161.https://doi.org/10.1016/j.ecss.2022.108161.
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