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来源:《中国科学报》 (2018-10-09 第3版 国际)作者:卜叶相关论文信息:DOI:10.1126/science.aav3862 管理农场的氨源,比如马里兰州的这堆鸡粪,可能是限制排放的关键图片来源:EDWIN REMSBERG/ALAMY STOCK PHOTO 雾霾的成分及它们在大气中的相互作用一直是个谜。美国的一项研究发现,雾霾成分中大约3/4是硝酸铵,其中的氨通常来自使用氨基液体肥料的农场或产生大量动物粪便的农场,该文章近日发表在《科学》杂志上。普林斯顿大学的环境工程师Mark Zondlo说:“氨是可怕的,它确实是大气中最糟糕的气体之一。”氨一旦进入大气层,就会与其他化合物结合,产生直径小于2.5微米的微小颗粒,高浓度的氨似乎在加剧雾霾,而这些微小颗粒滞留在人体肺部和血液中,会导致疾病或过早死亡。长久以来,人类对这种无色、气味刺鼻的气体在致命空气污染中所扮演的角色知之甚少。从某种程度是因为追踪它非常困难。氨气总是急切地与其他化合物结合,导致这种气体的寿命很短,监测仪器很难捕捉到它们。事情并未因此戛然而止。近年来,雾霾导致美国盐湖城地区居民肺炎和哮喘发作的问题日益严重,学校暂停户外活动,甚至健康的居民都抱怨喉咙发痒和咳嗽,有越来越大的压力迫使美国政府解决雾霾问题。去年,来自6所大学、几个州和联邦机构的研究人员开展了一项前所未有的研究,以更好地了解盐湖城雾霾的确切化学成分和污染源。外界评论,在研究氨排放方面,很少有像2017年冬天盐湖城地区那样彻底的行动。针对盐湖城地区的研究发现,雾霾中的氨很大比例来自农业和畜牧业,包括以氨为基础的肥料和动物粪便,此外,森林大火、汽车和工业也有贡献。中国是全球氨排放的热点地区之一,中国科学院大气物理研究所大气分中心主任王跃思接受《中国科学报》记者采访时表示,氨排放问题引起关注,主要是因为它在雾霾形成过程中...
发布时间: 2018 - 10 - 11
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全球约60%的土壤碳储存在多年冻土区,随着气候不断变暖,冻土开始融化,导致大量土壤有机碳以CO2和CH4等的形式迅速释放出来。而CO2和CH4作为最重要的温室气体,会影响大气化学组成,进而导致全球气候变暖,这引起了人们的广泛关注。基于此,中国科学院成都山地灾害与环境研究所的科学家们在海拔5000 m的青藏高原五道梁进行了温室气体(CH4、CO2、H2O)通量以及土壤温湿度的研究。超便携温室气体分析仪(MGGA)该系统可便携式测量或者长期在线监测土壤排放的CH4、CO2、H2O的通量,应用于土壤碳排放研究。特点:1) 轻巧:小于5.5千克(12磅)带电池(附带);2) 连续测量,适用于土壤通量研究和温室气体的现场测量;3) 宽线性范围,CH4范围高达1000 ppm(可选);4) 无交叉干扰精度(100s):CO2:0.12 ppm;CH4:0.5 ppb;保证精度量程范围:CO2:0-20000 ppm;CH4:0-100 ppm;全自动便携呼吸系统(PS3010)该系统采用动态气室法,可便携测量土壤中CO2和CH4排放通量。该系统具有控制测量、存储和数据处理等功能。可通过串口实时读取温室气体分析仪(MGGA)测量的呼吸室内CO2、CH4和H2O的浓度变化,同时结合自身控制的空气温度、大气压、土壤温度等传感器的监测数据,计算处理得到CO2和C...
发布时间: 2020 - 05 - 27
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工业革命后人类活动在不断改变全球大气环境和气候。目前,人类活动固定的活性氮(如NOx和NH3)已超过陆地和海洋生态系统自然氮固定的总和,大大改变了地球系统氮循环。因此,量化大气氮沉降历史变化、氮来源及其影响因素对评估和预测陆地和海洋生态系统氮循环过程具有重要意义。目前,冰芯是长时间尺度记录大气硝酸盐(NO3-)沉降及氮同位素特征(δ15N,反映氮来源的重要指标)的载体。但由于冰芯样品较难获得且冰芯氮同位素测定技术发展较晚,目前全球冰芯硝酸盐δ15N的研究非常有限,仅有几例研究集中在极地区域。北极区域冰芯准确记录了人为活动对大气硝酸盐的影响,发现冰芯硝酸盐δ15N在近百年来显著下降,然而在其下降的机制上是究竟源于源排放的变化还是大气酸度变化引起的分馏效应的改变仍存在争议。 中国科学院沈阳应用生态所方运霆研究员团队、云南大学田立德教授团队和布朗大学Meredith G. Hastings教授团队共同首次以离人为活动区域更近且对全球变化更为敏感的青藏高原为对象(图1),通过测定该区域冰芯近200年来硝酸盐和δ15N的变化,结合多因子模型,从源排放、大气氧化过程(包括NOx循环和OH 途径氧化NO2到HNO3)以及气态HNO3和气溶胶NO3-转化过程等方面揭示了百年来亚洲区域人为活动对青藏高原冰芯硝酸盐氮同位素的影响及其机制(图1)。图1. 青藏高原冰芯采样点...
发布时间: 2020 - 03 - 16
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导读沿海湿地是地球上生产力最高、碳含量最丰富的生态系统之一。海岸湿地的长期碳储量主要以土壤有机质(SOM)的形式存在于地下。除了作为碳汇外,土壤有机质还影响湿地生态系统的结构、功能和稳定性。为了预测和减轻气候变化的影响,有必要进一步了解环境因子如何控制湿地土壤有机质的。因此,作者选择了墨西哥湾北岸的跨不同气温带和降雨梯度的10个河口湿地进行调查,收集了10个河口湿地不同海拔和植被梯度带中的植物样品和土壤样品,综合分析了四个环境因素(包括:气候、植物群落、土壤母质和地形)对滨海湿地土壤有机碳的影响。▉  原文信息▉  正文土壤蕴藏着陆地生态系统中最大的碳库,土壤中的碳储量高于比全球植物和大气中碳库之和。作为典型的滨海湿地生态系统,红树林和盐沼生存着具有高生产力的维管植物群落,这些植物产生的大量有机物由于存在限制分解的非生物条件而以土壤有机质的形式积聚在地下。另外,由于海平面上升导致的滨海湿地沉积物和有机质加速积累,为土壤有机质的累积和埋藏提供了连续不断的容纳空间。因此,滨海湿地生态系统地下碳储存和埋藏率是地球上众多生态系统中最高的。了解气候变化对土壤有机质的影响在某些生态系统中尤为重要,例如在滨海湿地等生态系统中,相对较小的气候变化就可能导致生态系统丧失或在大景观尺度上引发生态系统结构和功能的变化。在滨海湿地中,基础植物种类扮演着重要的功能性角色,如红树植物、盐沼...
发布时间: 2020 - 03 - 16
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1 概要国际原子能机构(IAEA)同位素水文实验室最近组织了一次水同位素比对(WICO), 以各种技术进行国际实验室天然水稳定同位素测定(δ18O和δ2H)的能力评估。ABB LGR的水同位素分析仪(TIWA)也加入了此次比对。ABB LGR 测量了8个未知水样;IAEA 通过4个双进样口同位素比质谱仪国际标准实验室的共识,确定样品的指定同位素值,并在参与和结果报告后进行披露。TIWA的δ18O和δ2H读数分别在标准水样指定值的0.06‰和0.6‰之内,并在测量值和指定值的不确定性范围内。TIWA测量的贫化水、富集水以及盐水的δ18O和δ2H分别在指定值的0.05‰和1.2‰之内,并且在指定值的不确定性范围内。最后,利用ABB LGR光谱污染诊断技术,确定被甲醇污染的水样。尽管污染程度很高(未经过任何预处理),但TIWA测量的δ18O和δ2H值经过校正后分别在未污染值的0.26‰和0.3‰之内。结果表明ABB LGR的TIWA可以测量各种水样,包括受污染的、贫化的、富集的水以及盐水。2 实验方法IAEA WICO测试包括5个核心样品和3个可选样品,这些样品均取自天然水源。样品描述如表1 所示。根据ISO13528,通过专家实验室方法的共识确定WICO样品δ18OVMSOW和δ2HVMSOW的指定值。δ18OVMSOW和δ2HVMSOW的指定值是由4个双进样口同位素比质谱仪国际标准实...
发布时间: 2020 - 02 - 20
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生态学的基本目标是增进对生物体与生物和非生物环境相互作用的理解,而不是解决特定的社会、保护或经济问题。因此,这100个问题根据对生态科学的重要性而筛选出来,列出了生态学面临的一系列重要问题,重点放在基础科学上。下面我们回顾这100个最重要的生态学基础问题。进化与生态学1. 人类活动可能导致生境破碎化使物种之间联系减少,而全球化则使物种之间联系增多,这两者会产生什么样的进化后果?2. 进化多大程度上能够改变我们在自然界中看到的生物个体的比例关系?3. 物种适应有多大的局域性(因栖息地而不同)?4. 表观遗传变异的生态学因果是什么?5. 基因、个体、团体上不同水平的选择对生活史进化以及造成的种群动态变化的相对贡献是多少?6. 什么选择压力导致了生活史中的性别差异?这些选择压力对种群动态造成的后果是什么?7. 对于像真菌这样很难定义个体和适应性的生物,生态和进化的理论应该怎样修改?8. 密度制约的力量与方式是如何影响种群动态与生活史进化之间的反馈的?9. 表型可塑性是如何影响物种进化轨迹的?10. 物种生活史权衡取舍的生理学基础是什么?种群生态学11. 控制物种分布范围的生态与进化机制是什么?12. 如何将个体水平的详细生命过程上升到种群模式?13. 物种、种群特征和地理环境如何相互作用来决定个体间散布的间距?14. 物种散居和迁徙行为的遗传基础是什么?15. 散居在栖息地最外围或者休眠...
发布时间: 2020 - 02 - 19
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在“Influence of anthropogenic emissions on wet deposition of pollutants and rainwater acidity in Guwahati, a UNESCO heritage city in Northeast India”一文中,印度和中国科学家在印度东北部古瓦哈蒂走廊(被联合国教科文组织列为世界遗产)收集了一年的降雨,并分析了其化学组成和来源。 酸雨是指pH值小于5.6的降雨,会对生态系统造成不利的影响。是由人类活动产生的二氧化硫和氮氧化合物与大气中的水分子反应生成酸而形成的。以前的研究认为在印度东北部,酸性物质中硫(SO42-)和 氮(NO3-)的较高的水平对当地的自然生态系统造成很大的威胁。古瓦哈蒂地区土壤肥沃且富含矿物质,但其土壤结皮具有酸性,无法中和酸雨的干湿沉降。2016.6-2017.6,在季风和非季风季节,酸雨的发生频率分别为64%和87%,科学家们在此期间研究了当地雨水的化学组成和来源(同位素法)。涉及酸雨湿沉降和干沉降的过程(在酸雨中SO2和 NOX起主要作用)1.试验方法用清洗过的硼硅酸盐瓶收集样品,并配置有聚乙烯漏斗,放置于屋顶上。开始下雨后立即放置收集器,雨停后收回。首先检测每个样品的pH,然后将其转移到干净的聚乙烯小瓶中,使用原子吸收光谱法分析其金属和总有机碳。利用离子色谱法分析测...
发布时间: 2020 - 02 - 17
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Effects of artificial nitrogen addition and reduction in precipitation on soil CO2 and CH4 effluxes and composition of the microbial biomass in a temperate forest.pdf
发布时间: 2020 - 01 - 20
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摘要:羰基硫在全球硫循环中起重要作用。作为一种温室气体,在气溶胶形成和大气化学中受气候变化影响。 CO2和OCS分子在化学和植物代谢途径中的相似性使OCS可以代替植物对全球总CO2的固定(总初级生产力,GPP)。然而,诸如土壤中OCS交换之类的未知因素(OCS产生(POCS)和消耗( UOCS )的同时发生)限制了利用OCS来代替GPP方法的使用。我们通过在充满不同混合比的空气熏蒸动态室系统中测量OCS(OCS、CO2、CO和H2O分析仪(907-0028,LGR))、CO和NO的净通量来估算POCS和UOCS 。不同土地利用的9个土壤样品重新湿润,在土壤变干时,监测土壤和空气的交换,以评估其对水分变化的响应。OCS交换的主控因子是土壤中有效硫的总量。在WFPS(充满水的孔隙)>60%时,土壤中的POCS生产率最高,且速率与硫代硫酸盐浓度呈负相关。在水分含量适中水平( WFPS为15%-37%),土壤由净源转变为净汇。对于三种土壤而言,我们在不同OCS混合比下测量了NO和CO的混合比,结果发现,土壤水分适度条件下,NO和潜在的CO交换率与UOCS有关。高土壤水分条件下,高硝酸盐浓度与最大OCS释放速率有关。在被调查土壤中发现水分和OCS混合比与不同微生物活性以及红色样CbbL和amoA的基因转录物有关。结论:OCS交换中,CA发挥了重要的作用,但与CO2通量有关的其他酶的...
发布时间: 2019 - 12 - 13
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摘要:利用OCS分析仪和自动土壤室系统在实验室条件下分析土壤和大气之间OCS的交换过程。OCS在土壤和大气之间的交换模式与土壤水分以及大气CO2浓度有关。随土壤水分的增加,OCS交换从释放(干旱条件下)-吸收(最适宜水分下)-释放(高土壤水分下)。在土壤试验中发现, CO2浓度升高会影响交换的速率与方向。在土壤上方几厘米处,CO2水平(高达7600 ppm)较高,OCS有释放趋势。在高土壤水分下,OCS释放显著增加。测量结果同时表明,OCS交换中存在生物成分。而且用真菌抑制剂制霉菌素对土壤处理之后发现真菌可能是土壤OCS的主要消耗者。作者讨论了土壤水分和提高CO2 浓度对OCS交换的影响作为微生物群落活性的变化。由土壤水分控制的物理因素(如扩散率)发挥了作用,酶的KM值与估计的土壤水中CO2浓度比较的结果表明,碳酸酐酶和PEPCO的竞争性抑制作用不大,而在较高CO2浓度下,RubisCO可能会发生竞争性抑制。Exchange of carbonyl sulfifide (OCS) between soils and atmosphere under various CO2 concentrations.pdf
发布时间: 2019 - 12 - 13
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传统上通过挖掘根系来确定植被的空间分布,在一些生态系统如热带森林中该种方法是具有破坏性的、耗时性的以及不切实际性的(Meinzer et al. 2001),而且仅在土壤剖面给定深度存在根系并不一定是确定其对总吸收量相对贡献的可靠指标,因为并不是所有的根系都具有吸收水分和养分的功能(Ehleringer and Dawson 1992)。因此,传统的方法是不可取的。随着同位素技术的不断发展,氢氧稳定同位素已成为确定植物水分利用模式的有用工具(Ehleringer and Dawson 1992; Brunel et al. 1995)。植物的水分来源主要为降水、土壤水、地表径流水以及地下水(Duan et al. 2008)。降雨是地球上一切水资源的根本来源,在其降落和循环过程中,会产生蒸发、凝聚、渗透等一系列物理化学过程的变化,这就导致不同水源具有不同的δD和δ18O。而植物在吸收土壤水分过程中,水分从根系到木质部的运输过程中不会发生同位素的分馏(White et al. 1985; Dawson and Ehleringer 1991; Dawson and Ehleringer 1993; Walker and Richardson 1991)(注;抗旱和耐盐性木本植物根系吸水过程中可能会发生氢同位素分馏),这是利用氢氧稳定同位素技术确定植物水分来源及贡献率的理论基础。因此可...
发布时间: 2019 - 12 - 13
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