海洋大气边界层内臭氧和氮氧化物浓度日变化的模拟研究

海洋生态系统中的氮循环研究进展针对全球气候变化问题，越来越多的科学家聚焦于海洋生态系统的研究，深入探究海洋环境中的各种物质转化、转移和利用的机制。

其中，氮源、去除及转化的研究一直以来都备受关注。

氮素是含量比较丰富的元素之一，在海洋生态系统中的循环显得浩瀚复杂。

本文将从海洋生态系统中氮循环的形式、起源以及影响方面进行探讨。

I. 氮循环的形式在海洋中，氮素可以显示出多种形式，如氨态氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮、有机态氮等。

这些不同形式的氮物质在海洋生态系统中都有其独特的生物地球化学循环过程。

其中，硝酸盐和亚硝酸盐的转化是氮循环中最重要的一个过程。

硝酸盐和亚硝酸盐可以分别通过硝化作用和反硝化作用相互转化，从而形成一个独特的氮循环系统。

硝化作用是指细菌将氨态氮转化成硝酸盐的过程，这种过程一般是通过一些自养生物来完成。

在海洋上层，硝酸盐通常被形成在浮游生物的细胞外，而在深层水中主要则是通过有机质的自然分解得以产生。

反硝化作用则是指将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气或氧气的反应。

该过程多由厌氧细菌参与，通常发生在深海环境中。

碳源是反硝化作用的限制因素之一，这也导致了反硝化作用对深层生物圈中碳循环的影响。

除了硝化和反硝化作用，氮素还能以多种形式进入海洋环境。

例如，在风浪的作用下，氮气能从海洋表层被气态输送机制从海洋中挥发出来；而氨氮和尿素氮则可以从陆地、河流和岩石等岸边的源头进入海洋，最终形成有机物质。

此外，海洋中的一些有机质也可能会被加工为氨态氮，被细菌或真菌等生物释放到海洋中。

II. 氮循环的起源海洋中存在的氮绝大部分来自于大气中的氮气通过生物厌氧作用转化为了氨态氮。

具体而言，这个过程是通过一个叫氮固定的细菌来完成的。

氮固定的过程中，某些特殊菌落能利用光合生物的生命活动产生的氢离子和电子来将氮气合成为氨态氮。

此时，氨态氮被细菌吞噬后被与有机物等其他物质综合进入海洋生态系统中。

而在海洋中，微生物所扮演的角色也十分重要。

中国近海大气沉降中氮组分的分布特征及对春季水华事件的影响分析中国是世界上人口最多的国家之一，经济快速进步带来了环境污染等一系列问题。

氮污染是当前中国海洋环境面临的严峻问题之一。

大气沉降作为氮污染的重要途径之一，对近海水体中氮的分布和水华事件产生着直接的影响。

本文旨在分析中国近海大气沉降中氮组分的分布特征，并探讨其对春季水华事件的影响。

二、中国近海大气沉降中氮组分的分布特征1. 大气氮氧化物（NOx）的沉降大气中的氮氧化物（NOx）主要由工业排放和交通尾气等因素引起。

中国近海地区的大气沉降中，NOx的含量较高，主要集中在东部沿海地区和大气扩散影响范围较大的中部地区。

其中，沿海地区的NOx沉降量较高，这与沿海地区的经济活动和人口密度较大有关。

2. 大气氨（NH3）的沉降大气中的氨（NH3）主要来自于农业生产过程中的施肥和畜禽养殖等活动。

中国农业进步较为快速，因此大气沉降中的NH3含量较高。

尤其是沿海地区和湖泊周边地区，NH3的沉降量更加明显。

这主要是由于农业活动集中、施肥量大以及氨气在大气中的传输过程中损失较小的因素导致。

3. 大气硝酸盐（NO3-）的沉降大气中的硝酸盐（NO3-）主要来源于大气氮氧化物的氧化过程。

中国近海地区的大气沉降中，硝酸盐含量较高，尤其是沿海地区和近岸海洋。

这主要受到大气中氮氧化物的影响，当大气氮氧化物与大气中的水分、氧气等反应生成硝酸时，就可形成硝酸盐。

三、大气沉降中氮组分对春季水华事件的影响1. 氮源的增加与水华事件的发生大气沉降中的氮组分是水华事件的重要氮源之一。

中国近海地区大气沉降中NOx、NH3和硝酸盐的增加，为水华事件提供了大量的氮源。

特殊是春季，氮源的增加更加明显，因为春季是施肥的主要季节。

氮源的增加会导致水体富营养化，从而诱发水华事件的发生。

2. 氮沉降的空间分布与水华事件的影响大气沉降中的氮组分在空间分布上存在差异，这也决定了对不同海洋水华事件的影响程度。

沿海地区氮沉降量较大，施肥活动和工业排放等因素的影响导致氮源更加丰富。

大气边界层的国内外研究现状宁志远;刘厚凤【摘要】对大气边界层的理论基础、确定方法、特征要素、影响因子、时空变化特征以及与大气污染间的相互作用进行总结,得出以下结论:大气边界层的理论体系较为完备,但理论研究进展缓慢;廓线测量是确定大气边界层结构最常用的方法,雷达、数值模拟等方法仍需对比验证;大气边界层日变化、季节变化特征十分明显,海陆间边界层变化特征差异明显,戈壁、高原等地区的大气边界层特征较为特殊;大气边界层结构,尤其是风速风向、混合层高度对大气环境有明显的影响;大气污染对大气边界层的影响和区域大气边界层特征的研究较少,可作为今后的研究重点.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2017(027)002【总页数】4页(P22-25)【关键词】大气边界层;理论基础;确定方法;时空变化特征;大气边界层结构与大气污染的相互影响【作者】宁志远;刘厚凤【作者单位】山东师范大学地理与环境学院, 山东济南 250014;山东师范大学地理与环境学院, 山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】X51大气边界层（Atmospheric Boundary Layer，ABL）位于大气圈与地球表面交界区，是对流层下部直接受地面影响的部分，平均高度约为1～2 km，也是大气热量、动量和各种物质（水汽、污染物）上下输送的重要通道，能在一小时或更短时间内响应地面作用[1]，影响因素包括地表摩擦、热量输送、污染物排放及地形扰动等，对某区域的大气环境质量有着至关重要的作用。

20世纪初，Prandtl、Ekman提出的边界层理论和Ekman螺线奠定了大气边界层理论基础[2]；20世纪中期，随着Monin-Obukhov相似性理论和自由对流大气湍流理论的提出，经典湍流理论基本形成[3]。

20世纪60年代，Lorenz发现了新的湍流发生机制[4]；70年代，Deardorff、Wyngaard和Dyer等人将相似性原理引入混合层和对流层的研究并逐渐完善，使其有了极大的应用价值[5]。

大气环境中臭氧浓度的时空分布与变化规律臭氧是一种重要的大气污染物，对人类和环境健康有着负面影响。

了解臭氧的时空分布与变化规律对于制定相应的环境保护政策和采取有效的减排措施至关重要。

本文将对大气环境中臭氧浓度的时空分布与变化规律进行探讨，并分析其形成原因和可能的影响。

一、臭氧的时空分布情况臭氧在大气中的分布受到多种因素的影响，包括空气质量、气象条件、地理位置等。

根据监测数据和研究结果，我们了解到以下几个方面的情况。

1.区域差异臭氧浓度存在明显的区域差异，通常城市和工业区域的臭氧浓度较高，而郊区和农村地区的臭氧浓度相对较低。

这主要与人类活动、车辆尾气排放和工业生产等因素有关。

2.季节变化臭氧的浓度也存在季节变化。

在大部分地区，夏季的臭氧浓度较高，而冬季的臭氧浓度较低。

这与夏季阳光强烈、气温高以及较多的光化学反应有关。

3.日变化臭氧浓度还存在一定的日变化规律。

通常在上午和下午的阳光照射较强时，臭氧浓度较高；而在晚上和清晨的光照较弱时，臭氧浓度较低。

二、臭氧变化的驱动因素臭氧浓度的时空分布变化受到多个因素的影响，包括人类活动和自然因素等。

以下是一些主要的驱动因素。

1.人类活动人类活动是导致臭氧浓度升高的重要原因。

工业排放、交通尾气、农业活动和化学品使用等都会释放出有害气体和挥发性有机物，这些物质在光照下会与大气中的氮氧化物反应生成臭氧。

2.气象条件气象条件对臭氧浓度的时空分布有重要影响。

高温、强光和低风速等气象条件有利于大气中臭氧的形成和积累，这也是夏季臭氧浓度较高的主要原因之一。

3.区域输送臭氧的时空分布不仅受到局部因素的影响，还受到区域输送的影响。

大气环流会将臭氧从一个地区输送到另一个地区，导致臭氧浓度在较大范围内呈现出一定的变化趋势。

三、臭氧浓度变化的可能影响高浓度的臭氧对人类健康和环境造成潜在的危害。

以下是一些可能的影响。

1.健康问题长期处于高臭氧环境中可能导致一系列的健康问题，如呼吸系统疾病、心血管疾病和免疫系统异常等。

海洋环境模拟及预测算法研究随着社会经济的不断发展，人们越来越依赖海洋资源，而海洋环境的变化对于海洋资源的管理与利用具有重要作用。

海洋环境模拟及预测算法研究是近年来海洋科学领域的热点话题。

本文将围绕这一主题展开讨论。

一、海洋环境模拟的概念海洋环境模拟是指基于海洋环境物理、化学、生物等特性的动力学和数学模型，对海洋环境进行预测和模拟。

这样做的好处是，可以为海洋资源的管理、利用以及海洋环境的保护提供科学依据，同时也可以帮助人们更好地了解海洋环境，促进海洋科学的进一步发展。

二、海洋环境模拟的方法海洋环境模拟通常是以计算机为工具，采用数值方法对海洋环境进行模拟。

目前，海洋环境模拟方法包括有限元法、有限差分法、谱方法、边界元法等。

1. 有限元法：有限元法是一种比较常用的数值方法，它可以将复杂的物理问题分割成小的基本单元，对其进行离散化求解。

在海洋环境模拟中，该方法可以对海洋环境中的流动、波浪、水温、盐度等参数进行模拟。

2. 有限差分法：有限差分法是基于有限元法的思想，对区域进行网格划分，然后采用差分方法计算出各节点的数值。

在海洋环境模拟中，该方法可以对海洋环流、海面高度、水质等参数进行模拟。

3. 谱方法：谱方法是一种用于求解物理方程的高精度数学方法。

在海洋环境模拟中，该方法可以对海洋表面的波浪、涡旋等进行模拟。

4. 边界元法：边界元法是一种基于边界条件求解的数学方法。

在海洋环境模拟中，该方法可以对海洋环境中的波浪、海流等进行模拟。

三、海洋环境模拟的模型模型的建立是海洋环境模拟中的重要环节。

常见的海洋环境模型包括潮汐模型、海流模型、波浪模型、海洋生态模型等。

1. 潮汐模型：潮汐是由于海洋中水位的周期性变化引起的，对于海洋环境的预测和管理具有至关重要的作用。

潮汐模型的建立包括潮汐数据的获取、观测和统计分析等过程。

2. 海流模型：海流模型可以对海洋环流进行模拟，包括表层海流和深层海流等。

该模型的参量有海洋环境中的温度、盐度等物理参数及其变化，同时也考虑了海洋地形、海流边界条件等。

宁波-舟山海域污染物扩散的数值模拟
宁波-舟山海域污染物扩散的数值模拟
基于宁波-舟山海域潮流场,建立了该海域三维变边界的污染物扩散模型,对COD、无机氮、活性磷酸盐的浓度进行了数值模拟,并对界面源的影响进行了分析.结果表明:污染物浓度在海域内呈由西北向东南方向递减的趋势;COD浓度在大部分海域满足一类水质标准,无机氮和活性磷酸盐浓度在研究海域超出二类水质标准;研究海域的界面源对该海域污染物浓度"贡献"在85%以上.
作者：蔡惠文孙英兰张越美张燕余静CAI Hui-Wen SUN Ying-Lan ZHANG Yue-Mei ZHANG Yan YU Jing 作者单位：中国海洋大学环境科学与工程学院,山东,青岛,266100 刊名：中国海洋大学学报（自然科学版）ISTIC PKU 英文刊名：PERIODICAL OF OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 年，卷(期)： 2006 36(6) 分类号：X171 关键词：宁波-舟山海域扩散模型污染物浓度界面源。

可编辑修改精选全文完整版实验一空气中氮氧化物的日变化曲线大气中氮氧化物（NO x）主要包括一氧化氮和二氧化氮，主要来自天然过程，如生物源、闪电均可产生NO x。

NO x的人为源绝大部分来自化石燃料的燃烧过程，包括汽车及一切内燃机所排放的尾气，也有一部分来自生产和使用硝酸的化工厂、钢铁厂、金属冶炼厂等排放的废气，其中以工业窑炉、氮肥生产和汽车排放的NO x量最多。

城市大气中2/3的NO x来自汽车尾气等的排放，交通干线空气中NO x的浓度与汽车流量密切相关，而汽车流量往往随时间而变化，因此，交通干线空气中NO x的浓度也随时间而变化。

NO x对呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是导致支气管哮喘等呼吸道疾病不断增加的原因之一。

二氧化氮、二氧化硫、悬浮颗粒物共存时，对人体健康的危害不仅比单独NO x严重得多，而且大于各污染物的影响之和，即产生协同作用。

大气中的NO x能与有机物发生光化学反应，产生光化学烟雾。

NO x能转化成硝酸和硝酸盐，通过降水对水和土壤环境等造成危害。

一、实验目的1．掌握氮氧化物测定的基本原理和方法；2．绘制城市交通干线空气中氮氧化物的日变化曲线。

二、实验原理在测定NO x时。

先用三氧化铬将一氧化氮等低价氮氧化物氧化成二氧化氮；二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸，与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，用比色法测定。

方法的检出限为0.01 /ml（按与吸光度0.01相应得亚硝酸盐含量计）。

线性范围为0.03~1.6/ml。

当采样体积6L时，NO x （以二氧化氮计）的最低检出浓度为0.01mg/m3。

盐酸萘乙二胺盐比色法的有关反应式如下：主要反应方程式为：采集并测定1天内不同时间短交通干线空气中氮氧化物的浓度，可绘制空气中氮氧化物浓度随时间的变化曲线。

三、仪器与试剂1．仪器(1) 大气采样器：流量范围0. 0--1. 0 L/min。

(2) 分光光度计。

(3) 棕色多孔玻板吸收管。

《长三角城市地区大气颗粒物与臭氧相互作用的观测和数值模拟研究》篇一摘要：本文针对长三角城市地区大气颗粒物与臭氧之间的相互作用进行了系统的观测和数值模拟研究。

通过实地观测与模型模拟相结合的方法，深入探讨了大气颗粒物浓度、臭氧浓度及其相互关系，为理解长三角地区大气污染的成因和防控提供了科学依据。

一、引言长三角地区作为中国经济发展的重要引擎，伴随着工业化、城市化的快速推进，大气环境污染问题日益突出。

其中，大气颗粒物和臭氧作为主要的污染物，对区域空气质量有着重要影响。

因此，探究两者之间的相互作用机制，对于改善区域空气质量、保障人民健康具有重要意义。

二、研究方法本研究采用实地观测与数值模拟相结合的方法，对长三角城市地区大气颗粒物与臭氧的相互作用进行系统研究。

（一）实地观测通过在长三角地区多个城市设置监测站点，实时监测大气颗粒物（PM2.5、PM10等）和臭氧的浓度变化。

同时，结合气象数据，分析污染物的来源、传输和消散过程。

（二）数值模拟利用空气质量模型，模拟大气颗粒物和臭氧的浓度分布及其相互影响。

通过调整模型参数，探讨不同污染源对大气颗粒物和臭氧浓度的影响。

三、观测结果与分析（一）大气颗粒物与臭氧浓度的时空分布通过对长三角地区多个城市的实地观测，发现大气颗粒物和臭氧的浓度在空间上呈现一定的分布规律，且在不同季节和时段存在显著差异。

（二）相互关系大气颗粒物与臭氧之间存在明显的相关性。

在一定的气象条件下，大气颗粒物的增加可能导致臭氧浓度的升高或降低。

此外，两者之间的相互作用还受到其他污染物的影响。

四、数值模拟结果与分析（一）模型验证通过对比模型模拟结果与实地观测数据，验证了空气质量模型的可靠性。

模型能够较好地反映大气颗粒物和臭氧的浓度分布及其相互影响。

（二）污染源分析数值模拟结果表明，工业排放、交通尾气、生活源等是长三角地区大气颗粒物和臭氧的主要来源。

不同污染源对大气颗粒物和臭氧浓度的影响程度存在差异。

五、结论与建议（一）结论通过实地观测和数值模拟，本研究深入探讨了长三角城市地区大气颗粒物与臭氧的相互作用机制。

附件3《环境空气臭氧污染来源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》编制说明《环境空气臭氧污染来源解析技术指南（试行）（征求意见稿）》编制组二〇一八年七月项目名称：环境空气臭氧污染来源解析技术指南（试行）（征求意见稿）起草单位：中国环境科学研究院、北京大学、中国科学院合肥物质科学研究院、暨南大学、华北电力大学、北京市环境保护监测中心、北京林业大学等生态环境部科技标准司项目管理人：陈胜技术联系人：李红，（010）84912734，lihong@目录1.项目背景 (35)1.1任务来源 (35)1.2工作过程 (35)2.技术指南制订的必要性分析 (36)3.技术指南制订的目的、原则和工作思路 (37)3.1制订目的 (37)3.2制订原则 (37)3.3工作思路 (38)4.国内外环境空气臭氧污染来源解析工作进展 (38)4.1环境空气臭氧污染成因研究进展 (38)4.2国际臭氧污染来源解析工作进展 (39)4.3我国臭氧污染来源解析工作进展 (40)5.对流层大气臭氧污染形成的物理化学机理 (41)5.1影响臭氧污染的气象及大气物理过程 (42)5.1.1大气辐射对臭氧的影响 (42)5.1.2气候类型、天气系统以及风、云量对臭氧的影响435.1.3中尺度气象系统的影响 (43)5.1.4大气边界层和复杂地形的影响 (44)5.2臭氧生成的大气光化学过程 (44)6.基于空气质量模型的臭氧来源解析方法说明 (46)6.1臭氧与前体物敏感性分析 (46)6.1.1方法简介 (46)6.1.2应用案例 (47)6.2源-受体贡献分析：臭氧来源解析源追踪方法 (49)6.2.1方法简介 (49)6.2.2应用案例 (50)6.3源-受体减排情景分析：强力削减法 (52)6.3.1方法描述 (52)6.3.2应用案例 (52)7.基于观测的臭氧来源解析方法说明 (53)7.1外地传输臭氧的定量方法 (53)7.1.1背景点测量法 (53)7.1.2主成分分析法 (54)7.2基于观测的臭氧敏感性分析方法 (55)7.2.1相对增量反应活性 (55)7.2.2臭氧等浓度曲线法（EKMA曲线） (57)7.2.3光化学指示剂比值法 (57)7.3挥发性有机物监测方法 (57)7.4臭氧生成关键VOCs前体物识别 (60)7.5基于受体模型的VOCs来源解析及臭氧来源解析方法 (61)7.5.1VOCs来源解析 (61)7.5.2臭氧来源解析 (61)8.臭氧前体物排放清单要求与特征分析说明 (62)8.1氮氧化物源排放清单建立方法 (62)8.2人为源挥发性有机物源排放清单建立方法 (63)8.3天然源挥发性有机物排放量估算 (63)8.4源排放清单的评估与验证 (66)1.项目背景1.1任务来源后困扰近年来，我国大气臭氧污染呈加剧态势，已成为继PM2.5城市空气质量改善和达标管理的另一重要污染物，且治理难度比PM2.5更大，给生态环境部门和各级人民政府带来巨大压力。