◎法伊莎 刘宇萱 本报记者 颉满斌
“城市和人一样也会‘呼吸’,吸入氧气并呼出二氧化碳。”中国科学院院士、兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心主任黄建平在接受记者采访时说,“以往我们更多关注污染物和二氧化碳的排放,理所当然地认为氧气含量足够,但现在越来越多的证据表明,氧气已被过量消耗,这会给人类的生命健康带来巨大威胁。”
近日,黄建平团队在《环境科学与技术》杂志发表了题为《工业重镇氧气观测揭示“城市呼吸”》的封面文章,在国际上率先开展“城市呼吸”研究,从观测的角度提供了城市氧气浓度下降的有力证据,开拓了氧循环城市健康效应研究的新领域。
(资料图)
国内首个高精度观测平台
作为地球上几乎所有生物生存的必需品,氧气是大气中最关键的气体成分之一。
人口众多且密集的城市地区仅占全球土地的2%,却居住着全球56%以上的人口,并消耗了全球70%的化石燃料。近几十年来,随着越来越多的人口涌入城市,城市地区在适应和减缓气候变化方面面临严峻挑战。现有观测资料表明,过去30年中,大气中二氧化碳占比快速上升,氧气下降的速度是二氧化碳上升速度的两倍左右。
针对这一现象,研究人员选取了兰州市进行实地测量。兰州市地处中国西北部半干旱地区,作为甘肃省省会,其总人口超过440万,由于两山夹一河的独特地形,以及少风少雨的气候特点,大气扩散受到抑制,导致了流域内污染物的稳定积累。
“我们看到兰州市中心的地形十分独特,南北最窄处仅1公里左右。考虑到大量人口在如此狭窄的区域聚集,人类的呼吸过程势必会影响大气中的氧浓度,因此我们希望对这个问题进行深入探索。”论文第一作者、兰州大学大气科学学院2020级气候学专业博士研究生刘晓岳说。
基于上述考虑,黄建平团队提出了“城市呼吸”的新概念,用来衡量城市空气的健康状态。
目前,针对“城市呼吸”中二氧化碳、污染物、能源等要素的研究在国际上已经比较全面,但是针对氧气的研究几乎是空白状态。
“这主要有两个原因,一是没有意识到氧气减少的危害,现在越来越多的研究表明,氧气浓度降低与人体健康特别是心血管健康密切相关;二是氧气浓度实时观测对仪器精度要求很高,一般仪器无法测量。”黄建平介绍。
目前,国内外已有一些研究团队在全球设立了大气氧气定期观测站点,探究全球大气氧气浓度的长期趋势。这些观测通常是使用密封瓶进行大气采样分析,密封瓶采样受实验条件的限制,数据的时空分辨率有限,因此还需对大气氧气进行连续观测来提高对大气传输和混合过程的认识。虽然近年已有一些站点开始连续观测,但是大多数氧气观测站点都设在人烟稀少、远离人类活动的区域。
在大的自然背景下探测微小的氧气变化相当具有挑战性。“大气中氧气变化信号以百万分之一计,这种探测犹如探讨一滴水对于整个海平面的影响,因此,对氧气监测分析仪器的精度和漂移有严格的要求。”团队负责技术的工程师王莉说。
2017年,黄建平团队在兰州大学城关校区一栋22层建筑的顶楼建立了国内首个高精度大气氧气观测平台。空气采样的采气口正对着兰州市最繁忙的街道——天水路。这条路有双向10车道,毗邻火车站,路段交通发达,受人为活动影响比较显著。
氧气观测平台采用气相色谱热导检测器(GC-TCD)技术测定大气氧含量,该技术已经使用了20多年,可以较准确地量化大气氧气的变化。团队利用气相色谱仪直接测量的是氧氮比,这是因为大气中氮气的变化比氧气的变化小得多,可忽略不计,因此氧氮比的变化可以被认为是氧气造成的。
“在氧气观测平台建设初期,我们克服了一系列技术难题,包括仪器调试、定标以及后期数据处理,构建了适用于平台的大气氧观测数据的订正方法等。经过团队的不懈努力,我们的观测资料最终得到了国际同行的认可。”黄建平介绍。
定量估算氧气浓度变化
城市中居民呼吸和化石燃料燃烧是两个独立的过程,因此很难直接将上述两个过程的影响分别从大气氧气观测资料中分离出来。但值得注意的是,居民呼吸是不排放污染物的,而化石燃料在燃烧过程中不仅排放了二氧化碳,同时也排放了包括氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫在内的各类污染物。因此,在观测到的氧气浓度变化信号中,有一部分是和污染物相关的信号,指示着化石燃料燃烧消耗的氧气,另一部分和污染物无关的信号,则指示着居民呼吸过程消耗的氧气。将现有的氧气浓度和污染物浓度的观测资料进行对比,就可以从氧气浓度变化的信号中分离出化石燃料燃烧信号和居民呼吸信号。
黄建平团队将城市氧气浓度观测数据分为两组。在空气质量较好的情景中,大气扩散条件较好,工业、交通活动等消耗的氧气能够较快补充,兰州市氧气浓度整体较高。这种情景下人类呼吸占氧气亏损的33.08%,化石燃料燃烧占比66.92%。此外,大气传输模型也显示,扩散条件较好时,有利于工业区污染气团远距离传输至兰州市中心城区,因此排放二氧化硫、一氧化氮等污染物的过程对氧气的消耗占比有所上升。这种情景下,大气充分混合,各类耗氧过程对兰州氧气浓度的影响较为均衡,对人体健康影响较小。
在氧气浓度较低、污染严重的情境下,化石燃料燃烧对氧气的消耗占比升高到72.5%,居民呼吸对氧气损耗的占比降低。高精度的大气传输模型显示该情景下耗氧过程主要发生在中心城区,氮氧化物和PM1排放过程的耗氧量明显增加,对应机动车尾气排放过程消耗的氧气显著增加。
植物光合作用是氧气的主要来源,兰州市耗氧量是产氧量的500倍以上,其缺口主要来自周边植被的支援。这种情况不仅发生在兰州,全球人口超过100万的大城市中,有75%的大城市耗氧量和产氧量的比值超过100。
黄建平团队曾做过测算,如果化石燃料燃烧稳定在一定水平不下降,会发生持续的氧气浓度下降,26世纪将降至20.0%以下,并在29世纪初将降至19.5%,可能会对地球上部分生物的生存造成威胁。
下一步,团队希望对全世界大城市的“呼吸指数”进行估算,通过城市耗氧和产氧的具体数据呼吁国际社会关注氧浓度问题,进一步评估不同情景下城市氧气浓度变化带来的健康风险,为制订因地制宜的、与产业结构相协调的“双碳”路径提供科学依据。
“这是一个前瞻性的研究,更长远来说,我们希望推动一个关于‘城市呼吸’的大科学计划,呼吁全世界更多的城市关注这个问题,因为它不仅是一个科学问题,也对每个城市、国家、地区的可持续发展都至关重要。”黄建平说。
标签:
测量“城市呼吸”,助力“双碳”目标
随着社会经济的不断发展,人们的生活水平也得到了不断的提高。而目前随着汽车行业的不断发展,汽车从原先的手动挡汽车也逐渐演变成目前的自动
在人生的不同阶段,我们都会遇到许多人,但并不是每个人都适合作为我们的伴侣或配偶。在选择最佳对象时,不仅需要考虑到双方的感情,还需要考
1、通用PE感觉不错。2、采纳一下奥~。本文到此分享完毕,希望对大家有所帮助。
今天来聊聊关于电脑耳机有声音但是说话没声音,电脑耳机有声音音响没有声音怎么办的文章,现在就为大家来简单介绍下电脑耳机有声
原标题:内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗发生3 3级地震震源深度10千米中国地震台网正式测定:04月19日08时22分在内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗(北纬40 7
三一氢能中标全球最大风光绿氨项目!近日,全球最大绿氨项目——吉林大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目(简称“大安项目”)公布招标结果...
为进一步提高新建青少年国家安全意识,增强自觉维护国家安全的责任感,4月14日,新建镇平安办、应急办、妇联、退役军人站开展安全宣讲进校园活
今日勇士主场解说员BobFitzgerald做客湾区播客节目谈到了自己对追梦与小萨事件的看法。Fitzgerald表示:“萨博尼斯抓住了德雷蒙德的脚,这是错
4月18日,由自治区商务厅和中国电信宁夏公司联合主办的“翼起绿色新消费畅享数字好生活”2023数字生活节启动仪式在银川举行。此次数字生活...
郑渊洁为何陷入知识产权保护困境?
数据来源:国家统计局制图:汪哲平本报北京4月18日电(记者刘志强)4月18日,国家统计局发布一季度经济运行情况。初步核算,一季度国内生产总
今天来聊聊关于轻骨料混凝土立方体抗压强度标准值,混凝土立方体抗压强度标准值的文章,现在就为大家来简单介绍下轻骨料混凝土立
权益类基金2023年一季报披露正式拉开帷幕。截至4月18日,全市场已有46只(不同份额分开计算)权益类基金产品披露一季报,丘栋荣等多位基金经理的
伦敦银周二(4月18日)日K收涨。美市尾盘,伦敦银周二收盘报25 16美元 盎司,上涨0 57%,日内最高上探25 32美元 盎司,最低触及
据大风新闻报道,近日,西安国美深陷关店风波,买了家电的消费者也面临送货、退款两难。4月18日,针对门店后续营业问题、分公司运营问题,及消
4月18日,安洁科技(002635)融资买入1092 61万元,融资偿还1130 89万元,融资净卖出38 28万元,融资余额3 19亿元。
奈飞公司宣布,将于今年晚些时候关闭DVD租赁业务,该公司最初靠这项业务起家,但现在已转型为流媒体视频巨头,而其当年的竞争对手百视达(Bloc
灯塔市气象局发布大风蓝色预警【Ⅳ级 一般】【2023-04-19】
“喜迎亚运,共富王坛”第19届亚运会中国队国际象棋项目运动员补充选拔赛(预选赛)18日在浙江省绍兴市柯桥区王坛镇开赛。
增高针赚钱能力比肩茅台,长春高新却现集采后遗症,开年业绩大滑坡,金赛,药业,茅台,年业绩,增高针,后遗症,长春高新
中信建投最新研报表示,从近期的影视行业的变化趋势看,我们发现:1)五一档影片供给丰富,重点关注中国电影发行的进口片《灌篮高手》,同时短
同花顺数据中心显示,华北制药4月18日获融资买入218 44万元,占当日买入金额的12 58%,当前融资余额2 57亿元,占流通市值的2 55%,低于历史30%
今年是第七届全国文明城市三年创建周期的最后一年,巴彦淖尔市举全市之力创建全国文明城市。如何结合实际做好文明城市创建工作,让各族群众更
1、《嫡女青芜》是宴散创作的网络小说。2、发表于起点网。文章到此就分享结束,希望对大家有所帮助。
解答:1、03010由最高人民检察院影视中心、中央军委后勤保障部金盾影视中心出品。该片由执导,周、李、等编剧。作为总制片
1、长篇小说:《春潮》、《太阳照常升起》、《永别了,武器》、《有钱人与没钱人》、《丧钟为谁而鸣》、《过河入林》、《老人与海》、《岛在湾
1、择选是一个汉语词语。2、读音是zéxuǎn。3、是指拣选。本文到此分享完毕,希望对大家有所帮助。
2023年4月18日12时57分,丰台区消防救援支队接警:北京长峰医院住院部东楼发生火情。接警后,消防、公安、卫健、应急等部门即赴现场处置。15时
南丹县气象台更新冰雹橙色预警信号【II级 严重】【2023-04-18】
Copyright © 2015-2022 太平洋服装网版权所有 备案号:豫ICP备2022016495号-17 联系邮箱:93 96 74 66 9@qq.com