江苏海兰达尔 2023-07-07 13:06 发表于江苏
文献链接:https://doi.org/10.1016/j.apr.2023.101830
研究背景
在过去的几年里,中国经历了日益加剧的城市化,特别是经济最发达和城市化程度最高的长三角(YRD)地区。由于该地区城市的发展方向和农业化发展水平不同,不同城市之间的大气甲烷分布差异很大。目前对该地区大气甲烷的研究主要是基于一个城市的一个站点的观测,这可能会限制我们对甲烷浓度分布的理解,因为甲烷浓度在不同区域,甚至一个城市内也存在不同。因此,对该地区大气甲烷的观测仍然是不确定的并且稀少的。
苏州是YRD地区中心的一个重要城市,拥有中国密度最高的产业和最富有的企业。然而,对于该城市大气甲烷的研究却很少。在此,研究人员基于对城市和郊区的三个站点的观测,系统地分析了苏州城市的大气甲烷,目的在于了解苏州不同区域的甲烷浓度分布和差异,并掌握其调节因素。
研究方法
地理位置和相应的采样点
测量系统
三个站点的大气甲烷均使用Picarro G2301高精度温室气体分析仪进行连续测量,时间分辨率为1Hz。许多相关的研究表明,Picarro系统对于二氧化碳和甲烷摩尔分数的测量敏感而准确。空气样品通过真空泵从专用的10mm采样管进入到-50℃甲醇浴中,干燥至约-35℃露点后输送至Picarro测量系统。整个过程中,样气从入口到分析仪的停留时间小于30s。同时,记录气象参数(包括气温、压力等)。在这项研究中,研究人员使用了三瓶与WMO/GAW(甲烷:±2ppb)尺度相关的标准气体来校正测量和检查系统的性能,这一方法已在许多中国其它WMO/GAW站点有过使用。
研究结果
空间和时间模式
基于年度观测数据,苏州市的年甲烷平均浓度为2125.33ppb,高于周边的临安站以及中国西南部的海螺沟站。同时,通过简单地减去2020年的年平均值,可以得到苏州大气甲烷的年平均增长率为8.02ppb yr-1,高于近十年全球的平均增长率以及瓦里关本底站1994~2017年间的平均增长率,但低于同样位于YRD地区的临安站的年平均增长率。
从季节变化来看,苏州市大气甲烷水平春季和冬季较低,夏秋两季较高,这种模式也与以往的研究结果一致。同时,有一个有趣的现象,甲烷摩尔分数的谷值出现在每年的7月和8月,但一旦有降雨,甲烷会立即上升。这一现象可能是因为,强烈的光解反应在干燥期(持续高温干旱)积累了大量的OH自由基,这加剧了甲烷的消耗(甲烷被OH自由基氧化),导致浓度下降。而一旦开始下雨,湿沉降对于OH自由基有显著的去除作用,甲烷的浓度可以得到恢复。
双极图显示了不同季节的风速与甲烷浓度之间的相关性
2020年和2021年苏州三个站点的24小时后向轨迹聚类分析
结论
这项研究记录了长三角地区经济发达城市苏州的三个站点连续两年的甲烷测量,这三个站点甲烷的平均浓度能作为苏州城市的代表值。苏州甲烷的年平均浓度呈上升趋势,不同季节甲烷浓度存在显著差异,其中夏秋季较高,冬春季较低。位于苏州市西南部的太湖以及黄海和东海的传输是苏州大气甲烷的重要区域来源。
来源于:江苏海兰达尔环境科技有限公司
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