黄海海域大气气溶胶与氮元素沉降通量研究

论文摘要

大气沉降是大气中许多物质进入海洋的重要途径之一。在开阔海洋或某些缺乏营养元素的局部海域,大气沉降是海洋生物生长所需营养元素的主要来源。在气溶胶颗粒负载的多种元素中,氮是生物生长的一种重要的营养元素,也是控制海洋生态系统结构、功能和生物多样性的关键元素。大气沉降也是许多海洋和陆地生态系统的主要氮源之一。因此研究黄海海域大气气溶胶与氮元素的沉降通量对于了解大气物质对黄海海域的输送、营养物质的循环及大气营养物质对海洋生态系统的影响都具有重要意义。本文利用中日两国合作项目——“Aeolian Dust Experiment on Climate Impact（ADEC）”2002-2003年的观测结果和2005-2006年的空气污染指数（Air Pollution Index,API）比较了黄海海域大气气溶胶沉降通量的不同估算方法,估算出黄海海域大气气溶胶沉降通量的合理范围,并探讨了沙尘天气的影响。研究表明:利用指数衰减方法和多点线性插值方法得出的沉降通量较接近于观测资料,而运用单点观测资料直接估算黄海海域TSP和大气氮沉降通量存在较大的误差。2002-2003年黄海海域TSP和大气氮的干沉降通量分别约为0.86 1.50g/（m2·mon）和14.027.9mg/（m2·mon）,而05-06年黄海海域TSP和大气氮的干沉降通量分别在0.541.19g/（m2·mon）和9.8622.2mg/（m2·mon）。TSP沉降通量的季节分布为春季>秋季>冬季>夏季,大气氮沉降通量的季节变化则为春季>夏季>秋季。沙尘天气对黄海海域TSP浓度和沉降通量的贡献表现为从西到东递减,对气溶胶沉降通量的影响主要集中在较大粒径段的颗粒。沙尘天气对青岛和福冈两地氮沉降通量的贡献分别为19.1mgN/（m2·mon）和13.0mgN/（m2·mon）。此外,黄海海域西岸人为活动也对该海域气溶胶和大气颗粒态氮沉降通量有一定影响。气溶胶颗粒物的粒径决定着它们在大气中的寿命、物理及化学性质,并对大气中物质的产生和循环也有一定影响。结合天气条件研究大气气溶胶粒径谱的特性,可以更好地探讨气溶胶的来源及其输送规律。本文结合千里岩粒径谱观测数据和ADEC 02-03年数据对黄海海域大气气溶胶的数浓度谱和质量谱进行了分析。研究表明,黄海海域气溶胶数浓度低于城市地区但高于南海海域。千里岩气溶胶数浓度的日变化受大气边界层稳定性、二次气溶胶的生成和风向等多种因素的共同影响。在浓雾天气下,气溶胶粒子数浓度明显增加。黄海西岸,气溶胶质量谱在春季明显受到沙尘天气的影响,而在冬季受西岸取暖影响显著。在东部,气溶胶质量谱在春季受沙尘天气的影响仍然明显,但是冬季受西岸取暖的影响并不大。沙尘天气显著影响黄海海域大气气溶胶质量浓度谱的分布,使粗粒子态的峰值明显增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 大气气溶胶的主要的源和汇
• 1.2 大气气溶胶和氮对海洋的输入
• 1.2.1 研究大气沉降的意义
• 1.2.2 国内外对大气沉降通量的研究现状
• 1.3 大气气溶胶粒径谱的分布
• 1.3.1 气溶胶粒径谱简介
• 1.3.2 研究气溶胶粒径谱的意义
• 1.3.3 大气气溶胶粒径谱的研究进展
• 1.4 本文的研究内容和目标
• 2. 黄海海域大气气溶胶沉降通量
• 2.1 数据与处理
• 2.1.1 数据来源
• 2.1.2 数据处理方法
• 2.1.2.1 黄海海域大气气溶胶浓度的计算
• 2.1.2.2 黄海海域大气气溶胶干沉降通量的计算
• 2.2 悬浮总颗粒物干沉降通量
• 2.2.1 三种不同估算方法的对比
• 2.2.2 年沉降通量
• 2.2.3 本文结果与其它文献结果的对比
• 2.2.4 季节干沉降通量
• 2.3 不同粒级气溶胶的干沉降通量
• 2.3.1 年干沉降通量
• 2.3.2 季节干沉降通量
• 2.4 沙尘天气对大气气溶胶浓度和干沉降通量的影响
• 2.5 本章小结
• 3 黄海海域氮元素干沉降通量
• 3.1 数据与处理
• 3.1.1 数据来源
• 3.1.2 黄海海域大气气溶胶中氮元素浓度的分析方法及计算
• 3.2 总悬浮颗粒物中氮元素干沉降通量
• 3.2.1 三种不同估算方法的比较
• 3.2.2 年干沉降通量
• 3.2.3 本文结果与其它文献结果的对比
• 3.2.4 季节干沉降通量
• 3.3 不同粒级气溶胶中氮元素干沉降通量
• 3.3.1 年干沉降通量
• 3.3.2 季节干沉降通量
• 3.4 沙尘天气对氮元素干沉降通量的影响
• 3.5 本章小结
• 4. 黄海海域大气气溶胶粒径谱特征
• 4.1 数据与处理
• 4.1.1 数据来源
• 4.1.2 数据处理方法
• 4.2 黄海海域大气气溶胶数浓度谱
• 4.2.1 千里岩春季大气气溶胶数浓度谱日变化分析
• 4.2.2 雾对千里岩大气气溶胶数浓度谱的影响
• 4.2.3 黄海海域数浓度谱与城市及其他海域的对比
• 4.3 黄海海域大气气溶胶质量浓度谱
• 4.4 本章小结
• 5. 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题与进一步的展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历