丁 平, 沈承德,*, 易惟熙, 王 寧, 丁杏芳,付東坡, 劉克新

(1. 中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510640; 2. 北京大學(xué) 核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100871; 3. 香港大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 香港 999077)

0 引 言

人類活動(dòng)排放的 CO2氣體被認(rèn)為是導(dǎo)致大氣CO2濃度自工業(yè)革命以來(lái)急劇增加的原因, 同時(shí)也是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因之一[1]。減少人類活動(dòng) CO2氣體排放成為歷次國(guó)際氣候大會(huì)討論的核心問(wèn)題之一。2009年哥本哈根世界氣候大會(huì)以后,對(duì)大氣中的碳進(jìn)行測(cè)量、報(bào)告已成為監(jiān)測(cè)、核實(shí)不同地區(qū)碳排放動(dòng)態(tài)的必需工作, 這對(duì)評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)全球氣候的影響至關(guān)重要。西方從20世紀(jì)50年代開(kāi)始便有對(duì)大氣 CO2的監(jiān)測(cè)[2], 隨后在世界氣象組織(WMO)和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(NOAA)推動(dòng)下, 全球大氣 CO2監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。我國(guó)在 CO2監(jiān)測(cè)方面的工作起步較晚, 且多集中于區(qū)域本底CO2濃度、季節(jié)變化特征等方面的研究[3–7], 對(duì)城市大氣CO2來(lái)源的研究則未見(jiàn)報(bào)道。

大氣14CO2(通常以 Δ14C數(shù)據(jù)形式報(bào)道)被認(rèn)為是目前最靈敏的化石源 CO2排放的示蹤劑, 這是因?yàn)榛?CO2中的碳由于年齡很老(通常幾百萬(wàn)年以上), 僅有12C和13C兩種同位素, Δ14C值為–1000‰; 而生物呼吸排放的CO2中的碳則主要來(lái)源于生物自身近期固定的碳, 除12C和13C外, 還含有大量的14C, 其 Δ14C值與區(qū)域大氣本底值接近, 化石源CO2氣體的排放會(huì)稀釋大氣中14CO2/12CO2的比例[8], 降低實(shí)測(cè)大氣 CO2的 Δ14C值, 通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)大氣CO2與區(qū)域本底大氣CO2的Δ14C和濃度值便可計(jì)算化石源CO2的排放量[9–13]。根據(jù)計(jì)算, 每排放1 mL/m3化石源CO2氣體可使大氣CO2的Δ14C值下降約 2.8‰[14]。城市作為大氣中化石源 CO2的排放源,其大氣CO2的Δ14C值可清晰地反映自然循環(huán)過(guò)程和人類活動(dòng)對(duì)大氣CO2的影響[15]。國(guó)外對(duì)城市大氣中化石碳的監(jiān)測(cè)不僅僅針對(duì)本區(qū)域大氣化石源 CO2排放量的估算, 同時(shí)也關(guān)注大氣擴(kuò)散后化石源 CO2對(duì)周邊區(qū)域大氣 CO2的影響[12], 進(jìn)而評(píng)估大氣圈與生物圈進(jìn)行碳交換后對(duì)植物碳同位素組成的影響[13],因而, 在城市上空不同高度采樣, 城市周邊地區(qū)設(shè)立監(jiān)測(cè)站點(diǎn), 采集周邊一年生植被測(cè)試Δ14C成為研究城市化石碳排放及對(duì)環(huán)境影響的重要手段[12,16]。到目前為止, 國(guó)內(nèi)這方面的研究還處于起步階段,僅有利用一年生植被 Δ14C值評(píng)估區(qū)域大氣化石源CO2濃度的報(bào)道[17–18]。

廣州市位于珠江三角洲腹地, 是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)之一, 年綜合能源消費(fèi)量達(dá)五千萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。在地形特征上, 廣州市東南為沖積平原, 其余方向?yàn)榈蜕角鹆?。春、冬兩季以北風(fēng)為主, 夏、秋兩季以南、西南風(fēng)為主, 年平均氣溫約21 ℃, 年平均降水量介于 1800～1900 mm 之間, 4～9月為雨季,有兩次降水高峰: 晚春至初夏, 東亞夏季風(fēng)帶來(lái)該地區(qū)第一次降水高峰; 晚夏至初秋, 西北太平洋夏季風(fēng)北進(jìn)帶來(lái)以熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)為主的強(qiáng)降水, 超過(guò)80%的降水發(fā)生在該時(shí)期[19]。廣州城區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所(GIGCAS)大氣 CO2觀測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)將顯示在廣州市區(qū)交通干線和生活小區(qū)附近大氣化石源 CO2來(lái)源量的時(shí)間變化, 這對(duì)評(píng)估廣州市節(jié)能減排功效和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局具有重要的指示意義。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 樣品采集與實(shí)驗(yàn)方法

本研究選取的時(shí)間跨度為2010年10月至2011年11月, 以中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所辦公大樓樓頂作為采樣地點(diǎn)(23°17′09″N, 113°20′47″E), 樓頂距地面高度約30 m, 海拔為80 m, 遠(yuǎn)高于廣州市平均海拔11 m, 大樓前方約80 m和120 m處分別有快速公路和鐵路線(圖1)。采樣時(shí)間定于星期一晚20時(shí), 因?yàn)橥?8時(shí)至19時(shí)為下班高峰期, 此時(shí)城區(qū)交通流量和人類活動(dòng)碳排放量均達(dá)到頂峰, 至20時(shí)左右, 城區(qū)大氣CO2濃度接近頂峰[6]。大氣采樣方法采用真空瓶捕集法, 氣體采樣瓶(4.3 L)首先在真空系統(tǒng)133.322×10–3Pa真空狀態(tài)下抽取4 h, 在對(duì)采樣瓶進(jìn)行真空檢測(cè)后, 密封采樣瓶, 隨后帶至樓頂采樣桌上(桌高 1.5 m), 使瓶口對(duì)準(zhǔn)季節(jié)主要風(fēng)向, 打開(kāi)瓶閥采樣, 采樣時(shí)間長(zhǎng)約 45 min, 以確保瓶?jī)?nèi)外大氣達(dá)到平衡。與此同時(shí), 利用便攜式大氣 CO2濃度監(jiān)測(cè)儀(GM 70, CO2濃度測(cè)試誤差為 ±20 mL/m3)對(duì)大氣 CO2濃度進(jìn)行測(cè)試(測(cè)試之前儀器經(jīng)過(guò)大氣溫度和壓力數(shù)據(jù)校正), 待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后, 記錄該濃度數(shù)據(jù), 部分大氣樣品進(jìn)行了平行采樣。為了弄清生物排放CO2氣體的14C組成, 2011年8月采集了研究所內(nèi)芒果樹(shù)的新生嫩葉和樹(shù)葉分泌汁進(jìn)行了14C測(cè)試。

大氣樣品以固定流速 120 mL/min通過(guò)氣體流量計(jì), 經(jīng)過(guò)液氮冷阱(–196 ℃)和液氮+酒精冷阱(–90 ℃)提取和提純樣品中的CO2氣體。提純好的CO2氣體首先在真空系統(tǒng)微氣壓計(jì)上測(cè)試壓力并計(jì)算大氣樣品中的 CO2氣體濃度, 計(jì)算誤差為 ±10 mL/m3, 然后等壓分成兩部分, 大部分CO2氣體用于合成石墨,小部分用于 δ13C測(cè)試, 合成石墨的方法采用“改良密封Zn合成法”[20]。樹(shù)葉與樹(shù)葉分泌汁樣品前處理方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[21]。合成的石墨靶樣品送到北京大學(xué)加速器質(zhì)譜中心NEC 0.5 MeV小型14C專用加速器質(zhì)譜儀上測(cè)試, 測(cè)試精度優(yōu)于 3‰[22], 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為草酸標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ和草酸標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ。δ13C由 Finigen Model-251質(zhì)譜儀測(cè)試完成, 以 PDB為標(biāo)準(zhǔn), 分析精度為0.02‰。

1.2 數(shù)據(jù)處理

Δ14C的是指經(jīng)過(guò)同位素質(zhì)量分餾(13C/12C)校正和14C衰變校正(校正到1950), 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的千分差值, 其定義為[23]:

式中: ASN是指經(jīng)過(guò)同位素質(zhì)量分流校正后樣品的14C活度; Aabs是經(jīng)過(guò)同位素質(zhì)量分餾校正, 又經(jīng)過(guò)衰變校正的準(zhǔn)標(biāo)物質(zhì)的14C活度。ASN定義為:

圖1 采樣點(diǎn)地理特征(a)與詳細(xì)的地理位置(b)Fig.1 Geographic characteristics (a) and the detailed location (b) of the sampling site

式中: AS為實(shí)測(cè)樣品的14C活度, δ13CS為樣品穩(wěn)定同位素13C/12C比值。

Aabs定義為:

式中: AON為經(jīng)過(guò)同位素質(zhì)量分流校正后標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的14C活度; λ為14C衰變常數(shù); y為樣品測(cè)試年代。AON定義為:

式中: AOX為實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的14C活度; δ13COX為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定同位素13C/12C比值。在實(shí)際計(jì)算時(shí), 所有大氣 CO2的 Δ14C值根據(jù)測(cè)試得到的 AS/AOX比值和樣品及草酸標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ的δ13C值按公式(5)計(jì)算得出:

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣CO2濃度及δ13C值季節(jié)變化特征

2010年10月至2011年11月, GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度的變化范圍為550～460 mL/m3(圖2a), 月平均濃度變化范圍為530～470 mL/m3(圖3), 月振幅達(dá)60 mL/m3。儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試值與實(shí)驗(yàn)室計(jì)算值之間的差值除個(gè)別時(shí)間點(diǎn)較大外, 絕大多數(shù)在10 mL/m3誤差范圍內(nèi)。該站點(diǎn)大氣 CO2濃度年內(nèi)最大值出現(xiàn)在1～2月, 最低值出現(xiàn)在8～11月, 呈現(xiàn)冬高夏低的自然變化趨勢(shì), 與自然大氣 CO2濃度季節(jié)變化的規(guī)律一致: 夏季光合作用強(qiáng)烈, 植被從大氣中吸收大量CO2, 導(dǎo)致大氣CO2濃度下降, 而在冬季, 植被光合作用減弱, 植被呼吸向大氣排放大量的 CO2, 導(dǎo)致大氣CO2濃度上升[24]。在5～6月, 該區(qū)域大氣CO2濃度明顯上升, 達(dá)到年內(nèi)第二高峰, 上升幅度達(dá) 40 mL/m3, 7月迅速下降, 下降幅度達(dá)50 mL/m3。

根據(jù)我國(guó) 4個(gè)國(guó)家級(jí)本底站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(2006年9月至2007年8月, 表1)[25]和全球大氣CO2背景值的年際漲幅1.93 mL/m3[26], 2010～2011年我國(guó)大氣本底CO2濃度月平均約為390 mL/m3。廣州城區(qū)大氣 CO2濃度高于我國(guó)大氣 CO2濃度的背景值約80～140 mL/m3。王長(zhǎng)科等[6]對(duì)北京城市大氣監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示(采樣點(diǎn)位于北四環(huán)中路與北三環(huán)中路之間的氣象塔32米高處), 1993年至2000年, 北京城區(qū)(當(dāng)時(shí)為城郊)大氣 CO2月平均濃度變化于 441～367 mL/m3之間, 年季振幅達(dá)80 mL/m3, 考慮到2000年至2010年之間存在10年的時(shí)間差與城市環(huán)境變化,2010～2011年北京城區(qū)大氣 CO2月平均濃度可能位于 460～386 mL/m3之間, 甚至更高, 廣州城區(qū)月平均濃度變化范圍是合理的。我國(guó)4個(gè)國(guó)家級(jí)本底站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示, 在春季3～4月大氣CO2濃度存在8 mL/m3左右的振幅波動(dòng)[25], 廣州城區(qū)大氣 CO2“春季”波動(dòng)的時(shí)間較之推遲2個(gè)月時(shí)間, 為5～6月, 振幅也更明顯。

2010年10月至2011年11月, GIGCAS站點(diǎn)大氣 CO2的 δ13C 值變化范圍為–9.00‰～ –13.10‰(圖2b), 月平均值變化范圍為–9.60‰～ –11.80‰(圖 3),變化幅度為2.20‰。該地區(qū)大氣CO2的δ13C值呈現(xiàn)夏、秋季高, 冬、春季低的特點(diǎn), 其中8月最高, 達(dá)到–9.60‰, 12月 δ13C值最低, 達(dá)到–11.80‰。根據(jù)瓦里關(guān)站長(zhǎng)期(1992～2002年)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[27]: 2002年瓦里關(guān)大氣 CO2的 δ13C 值波動(dòng)范圍為–7.80‰～–8.40‰, 年均下降幅度約0.04‰, 2010～2011年瓦里關(guān)大氣 CO2的 δ13C 值波動(dòng)范圍大致為–8.16‰～–8.56‰。GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2的δ13C值低于背景值約1.44‰至3.24‰, 年季波動(dòng)幅度為背景值5倍。

長(zhǎng)期的大氣 CO2觀測(cè)結(jié)果顯示[24,27], 本底大氣CO2濃度與 δ13C值之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 反映了陸地生物圈與大氣圈碳交換對(duì)大氣CO2的強(qiáng)烈影響, 體現(xiàn)了陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣圈之間周期性的季節(jié)變化與源匯特征, 但這種顯著相關(guān)性并沒(méi)有體現(xiàn)在GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度與δ13C值之間。如圖4所示, GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度與δ13C值之間若以星期為時(shí)間尺度(圖 4a), 兩者之間沒(méi)有相關(guān)性, 若以月為時(shí)間尺度(圖4b), 兩者弱相關(guān)。

GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度與δ13C值雖然部分反映了大氣 CO2自然的季節(jié)變化規(guī)律, 但規(guī)律并不如本底區(qū)域明顯, 無(wú)論是CO2濃度還是δ13C值均與國(guó)家本底值存在巨大的差異。強(qiáng)烈的人類活動(dòng)顯然是造成上述差異的關(guān)鍵因素。城市居民使用化石能源排放大量貧13C和14C的CO2氣體, 導(dǎo)致廣州城區(qū)大氣CO2濃度升高, 其δ13C值較生物圈排放的CO2氣體 δ13C值更偏負(fù)[27], 使得該區(qū)域大氣 CO2與其 δ13C值之間相關(guān)性顯著性降低。氣象條件也是控制市區(qū)大氣CO2濃度與δ13C值的重要因素, 如在冬、春兩季, 季風(fēng)強(qiáng)度弱, 低空空氣對(duì)流緩慢, 使得生物來(lái)源與化石來(lái)源的 CO2氣體在短時(shí)間內(nèi)快速累積, 而在空氣對(duì)流強(qiáng)烈的 7～9月, GIGCAS站點(diǎn)大氣 CO2濃度明顯較低, δ13C值顯著偏正。

圖2 2010年10月至2011年11月GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度(a)及δ13C值變化(b)Fig.2 Atmospheric CO2 concentrations (a) and δ13C values (b) at GIGCAS during October 2010 to December 2011

圖3 2010年10月至2011年11月GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度及δ13C值月平均變化Fig.3 Monthly variation of atmospheric CO2 concentrations and δ13C values at GIGCAS during October 2010 to December 2011

表1 我國(guó)6個(gè)大氣監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的位置與數(shù)據(jù)Table 1 Locations of the six national background stations and available CO2 concentration data in China

圖4 2010年10月至2011年11月GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度與δ13C值在星期(a)與月(b)時(shí)間尺度上的關(guān)系Fig. 4 Relationship between CO2 concentration and CO2 δ13C values at GIGCAS during October 2010 to December 2011 in weekly (a)and monthly (b) time scale

2.2 大氣CO2的Δ14C季節(jié)變化特征

GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2的Δ14C值波動(dòng)劇烈, 介于 29.1‰～ –85.2‰之間(圖 5a), 月平均值波動(dòng)范圍為 4.9‰ ～ –41.7‰(圖 5b), 年平均大氣 CO2的 Δ14C值為–16‰。較高的 Δ14C值出現(xiàn)在夏、秋兩季(7～9月), 均值約為–5.2‰, 較低的Δ14C值出現(xiàn)在冬、春兩季(12月至次年4月)、均值約為–27.1‰。

假設(shè)廣州城區(qū)大氣中的CO2(Cm)主要來(lái)源于大氣背景CO2(Cbg), 本地生物圈交換CO2(Cbio)和化石碳燃料排放CO2(Cff) 三部分組成, 海洋與大氣CO2交換不予考慮, 因?yàn)閺V州市不屬于沿海城市, 且采樣點(diǎn)所在高度較低, 受海洋因素影響小, 大氣 CO2的 Δ14C 水平(Δ14Cm)也由上述三部分組成, 分別用Δ14Cbg、Δ14Cbio和 Δ14Cff表示, 那么, 根據(jù)質(zhì)量守恒原理, 存在如下等式:

式中: 化石源 CO2的 Δ14C 為–1000‰, 即 Δ14Cff=–1000‰, 根據(jù)我國(guó) 4個(gè)國(guó)家級(jí)本底站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(2006年9月至2007年8月)和大氣CO2的年際漲幅約1.93 mL/m3[26], 2010～2011年大氣本底CO2濃度約為390 mL/m3, 即Cbg= 390 mL/m3, 在人類活動(dòng)影響很弱的青海、甘肅、西藏等地的一年生玉米葉Δ14C值表明, 大氣本底CO2的Δ14C值約為37.5‰[18], 即Δ14Cbg= 37.5‰; 監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)年生長(zhǎng)的植物葉片和葉汁Δ14C值結(jié)果顯示, 不同葉片和葉汁的Δ14C值波動(dòng)范圍為4.8‰～26.1‰, 平均值約15.0‰, 以該平均值作為廣州市生物圈與大氣交換排放 CO2的 Δ14C值,即 Δ14Cbio= 15.0‰; 將上述值帶入式(8)中, 計(jì)算結(jié)果如圖6所示。

圖5 2010年10月至2011年11月GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2 Δ14C值在星期(a)與月(b)時(shí)間尺度上的變化Fig.5 Weekly (a) and monthly (b) variations of atmospheric CO2 Δ14C values at GIGCAS during October 2010 to December 2011

計(jì)算結(jié)果顯示, 2010～2011年期間, GIGCAS站點(diǎn)大氣化石源CO2濃度變化范圍為1～58 mL/m3, 平均值約24 mL/m3, 月變化范圍為13～36 mL/m3, 月振幅高達(dá)23 mL/m3, 較低的大氣化石源CO2濃度出現(xiàn)在夏、秋兩季(7～9月), 均值為17 mL/m3, 較高大氣化石源 CO2濃度出現(xiàn)在冬、春兩季(12月至次年 4月), 均值約為29 mL/m3。北京地區(qū)2009年生玉米葉Δ14C值的空間變化表明[17], 離城區(qū)越近, 玉米葉Δ14C值越低, 市區(qū)最低的Δ14C值為-28.2‰, 對(duì)應(yīng)的化石源 CO2濃度最高值為 25 mL/m3; 離城區(qū)越遠(yuǎn),玉米葉 Δ14C值越高, 最高值達(dá)到29.6‰, 對(duì)應(yīng)的化石源CO2濃度最低值為4 mL/m3。在遠(yuǎn)離人類活動(dòng)的青海、甘肅、西藏等地的2009年玉米葉Δ14C值表明[18], 大氣CO2的Δ14C值平均值約為37.5‰, 對(duì)應(yīng)的化石源CO2濃度為1 mL/m3。2004年北美西北山區(qū)玉米葉的 Δ14C值較東北俄亥俄州-馬里蘭州地區(qū)玉米葉的 Δ14C值高約 7.5‰, 化石源 CO2濃度低約1～2 mL/m3[13]。歐洲不同地區(qū)和不同海拔大氣中的化石源CO2濃度也顯著不同[12], 10年的大氣觀測(cè)對(duì)比數(shù)據(jù)顯示, 在 Schauinsland大氣觀測(cè)站(海拔1205 m, 距萊茵河谷高度1000 m), 化石源CO2濃度最高值約5 mL/m3; 而在萊茵河谷Heidelberg大氣觀測(cè)站(海拔116 m, 距地面20 m), 化石源CO2濃度最高值可達(dá) 30 mL/m3, 且年際振幅較大。由上可見(jiàn),GIGCAS站點(diǎn)大氣化石源CO2濃度真實(shí)地反映了廣州城區(qū)部分區(qū)域大氣的污染程度。

圖6 2010年10月至2011年11月GIGCAS站點(diǎn)大氣中化石源CO2濃度在星期(a)與月(b)時(shí)間尺度上的變化Fig.6 Weekly (a) and monthly (b) variations of fossil fuel-derived CO2 at GIGCAS during October 2010 to December 2011

城區(qū)大氣化石源 CO2濃度與城市的自然環(huán)境(地形、氣象條件等)和人文因素(人口密度、交通流量、工業(yè)生產(chǎn)等)密切相關(guān)[16]。廣州市位于珠江三角洲腹地, 僅東南向?yàn)楹０屋^低的沖積平原, 其余皆為山地, 北部更有南嶺山脈, 阻礙低層氣流流動(dòng)(圖1), 不利于大氣化石源 CO2快速擴(kuò)散。廣州市春、冬兩季以北風(fēng)為主, 夏、秋兩季以南、西南風(fēng)為主,在冬、春兩季, 強(qiáng)烈的冬季風(fēng)受到南嶺的阻礙大為減弱, 對(duì)廣州城區(qū)低層氣流影響有限, 造成大氣中累積的 CO2擴(kuò)散較慢, 大氣 CO2濃度包括化石源CO2濃度較高, 這段時(shí)間也是廣州市灰霾天數(shù)最多的時(shí)期[28], 最高月份可達(dá) 22天; 晚夏至初秋, 熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)促使廣州城區(qū)低層氣流擴(kuò)散加速[19], 大氣CO2濃度包括化石源CO2濃度顯著降低。

廣州市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá), 年綜合能源消費(fèi)量達(dá)五千萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上, 人為排放的化石源 CO2, 包括人們?nèi)粘Ｉ钆欧? 交通尾氣排放、工業(yè)排放等對(duì)廣州市區(qū)大氣CO2的影響巨大。在廣州亞運(yùn)會(huì)期間(2010年11月12日至27日), 廣州市實(shí)施交通管制, 期間,GIGCAS站點(diǎn)大氣 CO2Δ14C值由 2010年11月15日的–11.9‰上升到22日的19.1‰, 取消管制后, 11月 29日, 迅速降低為-32.2‰, 與此對(duì)應(yīng)的化石源CO2濃度則由22 mL/m3下降至7 mL/m3, 隨后上升至30 mL/m3。在2011年春節(jié)期間(2011年1月30日至2月14日), 由于大量外來(lái)和本地居民離開(kāi)廣州,交通流量的急劇減少, 這三個(gè)星期內(nèi) GIGCAS站點(diǎn)大氣 CO2Δ14C值均值為 5.4‰, 明顯高于該季節(jié)平均值–27.1‰, 對(duì)應(yīng)的化石源 CO2濃度僅 13 mL/m3,亦明顯低于該季節(jié)的平均值29 mL/m3, 在隨后的2月21日, GIGCAS站點(diǎn)恢復(fù)正常工作狀態(tài)后, 大氣CO2Δ14C值迅速下降至–71.7‰, 化石源CO2濃度亦上升至49 mL/m3。由此可見(jiàn), 廣州城區(qū)大氣化石源CO2濃度受人類活動(dòng)的影響巨大, 調(diào)整人類活動(dòng),減少化石源CO2排放是切實(shí)可行的。

3 結(jié) 論

(1) 廣州市區(qū)GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2濃度高于我國(guó)本底大氣 CO2濃度約 100 mL/m3, 月振幅達(dá)到60 mL/m3, 呈現(xiàn)冬高夏低的變化趨勢(shì), 部分反映了生物圈與大氣圈之間 CO2交換的自然源匯過(guò)程。市區(qū)大氣CO2的δ13C值明顯偏負(fù), 與大氣CO2濃度之間沒(méi)有明顯的相關(guān)性, 明顯異于本底大氣兩者之間的關(guān)系, 反映了強(qiáng)烈的人類活動(dòng)對(duì)城區(qū)大氣 CO2的影響。

(2) GIGCAS站點(diǎn)大氣CO2的Δ14C值顯著偏負(fù),平均值為–16‰, 呈現(xiàn)夏、秋高, 春、冬低的變化趨勢(shì), 夏、秋季均值約為–5‰, 春、冬季均值約為–27.1‰; 計(jì)算表明, GIGCAS站點(diǎn)大氣中化石源CO2濃度變化范圍為1～58 mL/m3, 平均約24 mL/m3, 季節(jié)變化明顯。上述兩點(diǎn)反映了廣州城區(qū)大氣CO2受人類活動(dòng)排放的化石源CO2影響較大。

(3) 人類活動(dòng)對(duì)城市大氣中化石源 CO2濃度影響巨大, 通過(guò)合理調(diào)控, 減少化石源 CO2氣體排放是可以實(shí)現(xiàn)的。

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