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硫、氮化合物源-汇关系的非线性特征

David Fowler  Jennifer Muller  Rognvald I.Smith  John Neil Cape  Jan Willem Erisman  吕超群  
【摘要】:大气污染物排放和沉降的时空关系引起了科研工作者和政策制订者的极大关注。事实上,这二者间的关系可能由于其基础过程随时间或空间发生改变而呈现非线性特征。非线性特征也可能来源于排放或沉降数据的误差,细致审察不同数据源及其关系可以改善这种不足。欧洲硫、氮化合物源汇关系的非线性特征已经在英国的测量数据中得到了证实。硫的干沉降过程受周围NH_3浓度的强烈影响,所以SO_2浓度下降和SO_2/NH_3比值下降都会引起沉降速率的极大提高。实地研究证据包括欧洲3个国家的3种不同地被类型上的测量。这些为我们提供了对非线性特征成因的机械解释。由于海运排放的影响,也导致显著非线性存在于硫沉降领域。这种效应在西海岸地区表现得非常明显,在一个阶段陆源的硫排放减少了50%,但降水中的SO_4~(2-)浓度并没有显著下降。海运影响的主要地带是英国西南部沿海地区,海运来源占当地硫沉降的很大部分,而在其它地区这种影响就难于观测到了。对空间上分散的排放气体以及它们随时间的变化做详尽的定量化可以消除源-汇数据中表现上的非线性特征。英国氮氧化物的排放和沉降过程也为其源-汇关系的非线性特征提供了大量证据。1987~2001年,排放的NO_3~-减少了45%,但降雨中沉降下来的NO_3~-浓度却几乎没有降低。数据表明氮氧化物的平均传输距离显著降低,而其平均氧化速率很可能提高了。但是,由硫排放的变化以及硫排放减少对主要氧化剂竞争的减轻所引起的气溶胶化学变化的净效应还没有区分开来。目前仍缺乏对这种非线性特征成因的定量解释,因而其影响被认为是重要的不确定因子,阻碍了欧洲制定进一步的草案来控制酸化作用、富营养化作用和光化学氧化剂。

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