作者:唐凤 来源:中国科学报 发布时间:2012-11-23 8:08:42
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科学解构钢筋丛林中的生存之道
科学家探索人类、建筑、野生生物和环境污染如何相互作用

 
研究分析波士顿城市空气中的各种气体。
 
图片来源:REF. 5, GOOGLE
 
本报讯(记者唐凤)Nathan Phillips走到美国波士顿保诚大厦的天台上,眺望着这座城市。在这里,急促的风声取代了汽车喇叭、发动机、刹车的刺耳鸣叫。稀薄的空气没有混杂城市难闻的气味。“与城市其他角落相比,屋顶拥有一个不同的大气环境。”Phillips说,他是一位来自波士顿大学的生态学家。
 
Phillips准备了4个图书大小的空气收集装置,屋顶的每个拐角处各设一个,用来捕获吹过城市的风。黑色的管子将空气样品送入室内,然后科学家利用计算机分析其中的二氧化碳、一氧化碳、甲烷和水蒸气的含量。
 
与大部分城市一样,各种气体的混合物笼罩在波士顿上空。保诚大厦天台处于都市空气之内还是之外,取决于天气情况。Phillips期待着城市其他地点设置的样品取样点能带来好消息。
 
Phillips和同事使用这些数据模拟了二氧化碳和其他气体是如何穿过这座城市的,以及这种混合空气与郊区的空气有何不同。
 
这项工作是一个研究波士顿“新陈代谢”的跨学科工程的一部分,主要探索自然和人文系统中的元素是如何交换的。
 
目前,Phillips研究小组主要关注大气中的碳,尤其是二氧化碳和甲烷。接下来他们将研究城市土壤和水中的碳,并追踪水、氮和污染物的流动。“我们的目标是理解一座大城市的功能。”Phillips在接受《自然》杂志采访时表示。
 
过去,人造元素和自然元素通常分别研究,但是城市生态学家一直试图理解它们之间的相互作用,例如加热和高二氧化碳水平如何推动植物生长,树如何使城市变凉爽,以及绿色植物如何改善动物栖息地等。
 
“科学研究城市能带来实际的效益,也能帮助我们的城市可持续发展下去。”Phillips表示。卡里生态系统研究所的城市生态学家Steward Pickett也认为:“我们需要科学来帮助发现应该如何更好地发展。”
 
从保诚大厦俯望下来,波士顿到处是高楼、汽车、人行道和行人,不过,这座都市还有将近200万棵树、无数土壤和微生物,以及一个包含老鼠、土狼、鹿等在内的野生动植物网络。这些使得彼此的关系更加复杂,例如,城市的树不仅受到土壤污染、沥青加热的影响,还受到水务政策和城市美化的影响。要研究这些综合因素,则需要来自生态学、物理学、生物学和社会学的理论。
 
Phillips研究小组还与哈佛大学大气科学家Steven Wofsy进行了合作。除了屋顶上的测量值外,研究人员还在汽车上安装了取样装置,并环游城区,来收集街道二氧化碳水平的高分辨率数据。他们还研究了二氧化碳水平和建筑遮挡是如何影响植物的。
 
之后,研究人员借助新完成的波士顿二氧化碳浓度大气模型进行了首次分析,结果发现了一些意想不到的事情。实验数据显示,城市核心区域的交通排放物水平比之前一些研究结果要高。
 
Phillips还鉴定了地下管道天然气泄漏情况,他们决定量化这些泄漏,以研究对周围植物和土壤的影响。
 
另外,实验数据还展示了波士顿的二氧化碳水平,在夏季平均达388ppm(百万分之一),而在冬季则为413 ppm。不过,8月微风吹来的新鲜空气,使屋顶空气中二氧化碳的含量降至379ppm。
 
《中国科学报》 (2012-11-23 第2版 国际)
 
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