武夷山常绿阔叶林生态系统降水分配与离子输入特征

大气降水是森林生态系统重要的水源和养分的主要来源之一。于2014年11月—2015年11月对武夷山中亚热带常绿阔叶林生态系统林外雨、林内雨和树干流定位观测,分析了各类降水中的养分离子(NO_3~--N,SO4~(2-)-S,Cl-和Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+)浓度动态变化规律及养分离子输入量,以期为进一步研究常绿阔叶林生态系统的水量平衡及养分循环过程提供基础数据。结果表明:研究期间大气降水量(林外雨)为2 623.7 mm,树干流量仅占大气降水量的4.5%,9.8%的大气降水被冠层截留;林内雨、树干流与林外雨量的动态变化规律相似,林内雨、树干流量与林外雨量呈极显著正线性相关关系(P0.001)。各类降水年加权平均pH值表现为林外雨树干流和林内雨。各类降水在降水量较小的1—2月,各阴阳离子的浓度普遍较高,在降水量较大的3—8月,阴阳离子浓度普遍较低。整体上,树干流的离子浓度林内雨林外雨。研究表明武夷山常绿阔叶林生态系统降水分配过程中,林内雨是养分输入的主要形式,各养分离子年输入量占总输入量的比例均在90%以上。通过林内雨输入林地较多的养分离子是SO4~(2-)-S和K~+,分别为24.51、37.53kg·hm~(-2)·a~(-1);SO4~(2-)-S和K~+也是总养分输入量的主要离子,二者分别占离子输入总量的24%和36%,NO_3~--N的年输入量也达到了12.44kg·hm~(-2)·a~(-1),占到养分离子总输入量的11%以上。     

桂林市大气降水的化学组成特征及来源分析

为揭示桂林市大气降水的组成成分变化特征和来源,于2015年1—12月期间采集了桂林市大气降水样品,分析其中pH、电导率、主要阴阳离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、Cl~-)及重金属元素(As、Cr、Hg、Zn、Cu、Pb)浓度的季节变化特征及湿沉降通量.研究结果显示,桂林市大气降水pH值分布范围介于4.13—7.37之间,其中pH值小于酸雨临界值5.6的占48.0%,表明桂林市降雨存在一定的酸化现象.电导率(EC)变化介于4.53—128.10μS·cm~(-1)之间,雨量加权平均值为16.44μS·cm~(-1).阴离子以SO24-和NO3-为主,雨量加权平均含量分别为94.50μeq·L~(-1)、30.48μeq·L~(-1),占阴离子总量的65.28%和21.06%,其次为Cl-,阳离子以Ca2+为主,雨量加权平均含量为97.67μeq·L~(-1),占阳离子总量的58.76%,其次为NH_4~+,占阳离子总量的/NO_3~-平均值为2.45,大气降水属于硫酸-硝酸混合型,具有逐步向硝酸型转变的趋势.阴阳离子三角图和pearson相关性分析表明,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自地壳源和人为源,Ca~(2+)对致酸阴离子NO_3~-、SO_4~(2-)的中和作用大于NH_4~+,桂林降水中可能存在以CaSO_4和Ca(NO_3)_2为主的化学物质,Na+主要来源于海洋输送,K~+则来源于人类活动.溶解态重金属元素的平均浓度为127.4μg·L~(-1)(0.349—443.8μg·L~(-1)),重金属湿沉降通量平均值为12.193 mg·(m~2·a)~(-1),其中Zn、Cu的年沉降通量较高,分别占总沉降通量的59.72%和28.80%.     

常州市2014年降水化学组成及来源浅析

测定了2014年常州市环境监测中心所在测点降水样品的p H值、电导率和主要水溶性离子浓度,利用源贡献估算和后向轨迹分析,对降水中无机离子成分来源进行分析.结果表明,该测点2014年降水p H值和电导率的加权均值分别为4.30μS·cm-1和40.2μS·cm-1;SO2-4和NO-3是主要致酸离子,加权平均浓度分别为124.6μeq·L-1和47.8μeq·L-1;Ca2+和NH+4是主要碱性离子,加权平均浓度分别为136.6μeq·L-1和117.5μeq·L-1.源贡献估算结果表明,99%以上F-、Ca2+来自陆源,K+、Mg2+的陆源比例分别为93%、82%,SO2-4和NO-3基本来自人为源,占比在97%以上;Cl-人为输入约22%,以海洋输入为主.后向轨迹分析表明,西南气团影响次数最多,对应的酸雨频次最高;东北向气团多发秋、冬两季,酸雨概率最高,酸度最强,F-含量最高,Na+、Cl-浓度高;东-东南气团对应降水的SO2-4、NO-3和Ca2+显著高于其他3个来向,离子总浓度最高.     

河西走廊东段大气降水特征及水汽来源分析

通过连续收集降水样品对河西走廊东段大气降水特征及水汽来源进行研究,运用相关分析、因子分析、富集因子和HYSPLIT模型,探讨2013年7月3日—2014年7月3日河西走廊东段降水常量离子的化学特征,结果表明,河西走廊东段p H值介于6.86—8.71,降水样品的电导率分布在78.42—502.50μS·cm-1之间.Ca~(2+)、Na~+、Cl~-、NO-3和SO_4~(2-)是降水中的主要离子,Ca~(2+)和Na+的浓度占阳离子总浓度的77.43%,而Cl-、NO-3和SO_4~(2-)占阴离子总浓度的99.12%,降水中阳离子浓度的大小顺序为Ca~(2+)Na+NH_4~+K+Mg~(2+),降水中阴离子浓度的大小顺序为SO_4~(2-)NO-3Cl-NO_2~-F-;夏季大气降水中总离子浓度最低(50.61 ueq·L-1),而冬、春两季浓度较高,且春季最高(115.45 ueq·L-1);而单个降水离子的最高浓度却多出现在3—7月份;河西走廊东段的降水离子主要受陆源以及工农业生产和人类活动控制,海盐离子的影响极小.     

常州市酸雨化学特征及其与大气污染物的关系

收集了常州市2008年全年的56次降水,并分析了它们的9种主要离子的浓度及pH值。全年降水的pH雨量加权平均值为4.76。降水酸度和大气中气态污染物及可吸入颗粒物呈正相关性。气态污染物及可吸入颗粒物的冲刷净化直接影响降水的pH值及其化学成分。SO42-、NO3-、Ca2＋和NH4＋是影响降水pH值的主要离子。常州市2008年的降水主要酸性离子SO42-和NO3-浓度明显高于我国降水背景点纳木错,但低于其他部分城市,表明常州市的大气环境受到了明显的人为污染,但污染程度相对较轻。常州市的环境空气质量在近20年内得到了明显的改善。     

丽江市降水中常量离子的化学特征

运用相关分析、因子分析、趋势分析、海盐示踪法和HYSPLIT模型,对1989-2006年期间丽江市降水中常量离子的化学特征分析表明,该区降水中常量离子浓度为SO2-4﹥Ca2 ﹥Cl-﹥NO-3﹥K ﹥Mg2 ﹥Na ,其中SO2-4和Ca2 是降水中高浓度离子,分别占总离子浓度的43.9%和32.1%,降水中阴离子总浓度显著高于阳离子总浓度,由于离子在大气中的化学反应和来源的一致性,离子间相关性水平较好,特别是K ,Mg2 ,Ca2 与NO-3和SO2-4.离子浓度的年际变化与丽江市产业结构的变化关系密切.研究区大气降水中离子主要是陆源物质贡献,NO-3,SO2-4,K ,Ca2 ,Mg2 和Cl-陆源物质贡献比例依次为100%,98.4%,98.4%,99.8%,92.4%和83.4%.     

长沙市大气湿沉降化学及变化特征

长沙市是中南地区酸雨污染最为严重的城市之一。以长沙市1992—2001年的大气降水监测数据为基础对长沙市的大气沉降化学和酸性降水变化特征进行了分析和研究.结果表明,长沙市近10年的降水pH年均值都在5.0以下,直到1998年降水pH值和酸雨频率才有所减缓.大气降水的阴阳离子基本平衡,[Ca2 ]浓度对降水离子的平衡有较大的影响.长沙市的净酸度沉积量在1998年高达-172.46meq/m2,净酸度的沉积量年际变化较大。     

国庆前后北京城区PM2.5组分污染及来源特征分析

为探究北京城区国庆前后及国庆期间PM2.5主要组分的污染及来源特征情况,采集2019年9月27日-10月14日北京市大气PM2.5样本,并测定其中碳质气溶胶(OC、EC)及8种水溶性离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、SO42-)的质量浓度,并分析PM2.5中各化学组分的浓度变化特征、来源特性及气象要素的影响,并对北京市细颗粒物进行源解析和区域传输分析.结果 表明,整个观测期间PM2.5基本呈现"M"型的变化趋势,国庆期间呈现"V"型的变化趋势.国庆期间总碳质气溶胶、水溶性无机离子质量浓度为(14.45±5.87)μg·m-3和(14.97±9.75)μg·m-3,占PM2.5质量浓度的59.7％,各组分质量浓度在国庆期间均有所下降,其中NO3-质量浓度下降最为明显,下降率达53.4％.来源分析结果表明,机动车尾气、燃煤和扬尘是大气PM2.5化学组分的主要来源,其中道路扬尘和建筑扬尘是Ca2+、Mg2+和Na+的主要来源,机动车车尾气排放是碳质气溶胶及二次无机离子的最主要来源.车流量的改变和气象因素与国庆前后PM2.5及其组分变化密切相关,PM2.5及各组分质量浓度在车流量高峰的9月30日和10月6、7日达到峰值,而1-5号移动源贡献减弱和气象要素(降水)导致了最低值的出现.较低的风速及来自于东北、西南方向的污染物输送是观测期间PM2.5较高的重要原因.     

绵阳市PM2.5中水溶性离子特征及来源分析

为研究绵阳市PM2.5中水溶性离子污染特征及来源,于2018年4月15日-2019年2月28日在绵阳市设置5个采样点位进行样品采集,利用Dionex ICS-2000离子色谱仪分析了9种离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+),并通过SPSS进行来源解析.结果 表明,绵阳市ρ(总水溶性离子)年均值为20.8 μg·m-3,在PM2.5中w(总水溶性离子)为46.6％.离子中质量浓度大小顺序依次为:ρ (NO3-)＞ρ(SO42-)＞ρ(NH4+)＞ ρ(Ca2+)＞ ρ(K+)＞ρ(Cl-)＞ ρ(Na+)＞ ρ(Mg2+)＞ ρ(F-),其中SNA(二次离子NO3-、SO42-、NH4+)为水溶性离子主要组成部分,水溶性离子中w(SNA)为86.4％.水溶性离子质量浓度季节变化趋势为:冬季＞秋季＞春季＞夏季,除Mg2+外其余离子质量浓度季节变化趋势与总离子浓度趋势一致,ρ(Mg2+)夏季与春季相当.SNA间具有较好的相关性,表明二次离子来源具有高度相似性,NH4+与SO42-摩尔当量浓度线性拟合斜率大于0.75,表明绵阳市大气环境为富氨状态,二次离子主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在.污染天NO2、 w(NO3-)和NOR(氮氧化率)均增大,且污染水平越严重w(NO3-)增幅越大,而w(SO42-)和w(NH4+)基本不变,表明NO3-增加导致PM2.5浓度升高.四季SOR(硫氧化率)和NOR均大于0.1,表明NO3-、SO42-主要来源于气态污染物二次转化,受温度和湿度影响,SOR值夏季最高,NOR值夏季最低冬季最高.SPSS来源解析结果显示绵阳市PM2.5中水溶性离子主要受二次转化、生物质燃烧以及扬尘源影响,三者合计贡献率为82.7％.     

呼伦湖流域地表水与地下水离子组成特征及来源分析

通过对2017年4月连续采集的呼伦湖湖水、入湖河水、周边地下水与同年降水的主要离子进行水化学分析,结合呼伦湖流域水文地质资料,综合运用统计分析、相关性分析、Piper三角图、Gibbs图及离子比等方法分析了呼伦湖流域地表水与地下水主要离子组成特征及来源。结果表明,呼伦湖流域地表水与地下水水化学组成中优势阴离子为HCO_3~-与Cl~-,优势阳离子组成特征不同。其中,湖水与地下水主要由Na~+与Mg~(2+)组成;河水主要由Na~+、Ca~(2+)组成。湖水与河水TDS值变化范围分别为695~852 mg·L~(-1)与42~193mg·L~(-1),变化范围小,地下水TDS值变化范围为248~4610mg·L~(-1),分布差异明显。流域水体主要受碳酸盐与蒸发岩风化溶解共同作用控制,地下水TDS值变化主要受流域地质条件产生控制下的蒸发作用影响,蒸发作用强度为:呼伦湖湖水东岸地下水南岸地下水西岸地下水河水。呼伦湖流域水体中的离子的主要来源及其变化特征不受大气降水的控制,呼伦湖流域水体中NO_3~-与SO_4~(2-)的来源方式不同,研究区周围硝矿场的污染是导致部分地下水NO_3~-含量超标的主要因素,牧民存储草垛与牛粪堆的不合理方式也是造成地下水中NO_3~-污染因素之一。     

辽宁西南典型城市冬季大气细颗粒物水溶性无机离子污染特征及来源解析

本研究于2018年12月3日-2019年1月1日在辽宁省西南典型城市葫芦岛市和朝阳市分别布设3个城区采样点,在区域传输点龙屯水库布设1个采样点,采集大气细颗粒物PM2.5样品(n=201).使用离子色谱检测样品中的Na+、Mg2+、Ca2+、K+、NH4+、SO42-、F-、Cl-和NO3-的质量浓度.观测期间PM2....     

城市森林大气PM2.5中水溶性无机离子沉降特征

森林被誉为"地球之肺",在防霾治污方面有其独特不可替代的作用,不同树种沉降PM_2.5的功能有很大差别.本文选取代表性城市森林——奥林匹克森林公园为研究对象,设置垂直监测塔观测大气PM_2.5的浓度垂直分布,以考察不同季节城市森林对PM_2.5中各组分的影响.在冬季、春季和夏季各采集PM_2.5样品,分析并计算PM_2.5中Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg2⁺、Ca2⁺、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-等典型水溶性无机离子的浓度.结果表明,PM_2.5中水溶性无机离子总浓度呈规律性变化特征:冬季((56.90±27.38)μg·m-3)>春季((46.69±12.24)μg·m^-3)>夏季((23.16±8.75)μg·m^-3).其中SO₄^2-和NO₃^-浓度和占PM_2.5主要水溶性无机离子总浓度的50%以上.3个季节中,除冬季外,在春季和夏季,8种离子有明显的垂直方向上的沉降,夏季的沉降速率高于春季,但是春季由于大气颗粒物浓度高,沉降通量高于夏季.NO₃^-和SO₄^2-垂直方向的沉降量在所有可溶性无机离子中最高.植被密度、叶面积指数、气象条件等因素对于PM_2.5的沉降特征有明显影响.     

球磨零价镁/石墨(ZVMg/C)降解水中三氯乙烯

利用机械球磨法制备了零价镁/石墨(ZVMg/C)材料,并将其用于水溶液中三氯乙烯(TCE)的降解.研究通过SEM、BET和XRD等分析手段解析了ZVMg/C的表面形态结构和成分组成;采用正交实验方法优化了ZVMg/C的制备参数,比较了石墨含量对材料性能的影响;并考察了ZVMg/C投加量、溶液初始pH和地下水中常见阴(C...     

无机离子对左旋葡聚糖光降解的影响

左旋葡聚糖(LG)被广泛作为生物质燃烧的示踪剂.然而,近年来研究表明左旋葡聚糖在大气中不稳定而会发生光降解.此外,对于大气中含量较高的SO₄^2-、NO₃-、NO₂-无机离子对LG光解的影响罕有报到.为此,本文模拟了液相中SO₄^2-、NO₃-、NO₂-对LG光氧化行为的影响.结果表明,Na2SO₄、NaNO₃、NaNO₂条件下LG光解速率常数分别为0.208、0.182、0.165 min^-1,均低于对照组(0.266 min-1),这表明无机离子的存在会减缓LG光降解速率.此外,这3种无机离子对LG光解产物中的低分子脂肪酸分布,甲酸/乙酸(C1/C2)比率均有重要的影响.其中,SO₄^2-存在下产物中戊二酸较多、NO₃-存在下产物中甲酸较多、NO₂-存在下产物中乙酸较多;NO₂-存在下产物中的C1/C2比率小于1与一般二次源中的C1/C2比率不一致,这表明由单一反应引起的C1/C2并不总是大于1.这些结果对于我们深刻理解大气液相中的有机物转化具有重要的参考价值.     

济南市PM2.5中二次组分的时空变化特征及其影响因素

为分析济南市PM_2.5中二次组分的时空变化和影响因素,对济南市春季(2019年5月16—25日)、秋季(2019年10月15—24日)和冬季(2019年12月17—2020年1月16日)4个典型点位的PM_2.5样品进行连续采样,并测定了PM_2.5中水溶性离子、有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量。结果表明:物流交通区的二次组分质量浓度最高(56.13μg·m^?3),钢铁工业区的二次组分浓度比城市市区高,但是二次组分占比较城市市区低,清洁对照点的浓度和占比最低;济南市4个功能区SO₄^2?和NO₃^?转化率均高于0.1,除清洁对照点外,城市市区、钢铁工业区和物流交通区的SO₄^2?转化率明显高于NO₃^?转化率;济南市春季、秋季和冬季的ρ(NO₃^?)/ρ(SO₄^2?)分别为0.67、2.57和1.98,春季PM_2.5浓度以固定源贡献为主,秋季和冬季以移动源贡献为主;运用ISORROPIA热力学模型分析了含水量和pH对二次组分生成的影响,含水量会随着污染增大而增大,酸度和含水量对二次无机组分的转化机理产生影响,酸度会抑制二次无机组分的生成,而含水量会促进二次组分的生成;后向轨迹聚类分析结果表明,占比最高的轨迹(29.2%)来自东北方向的滨州和东营,基于潜在源贡献因子(WPSCF)和浓度权重轨迹(WCWT)分析PM_2.5中二次组分质量浓度的潜在污染源区域,SO₄^2?的主要贡献源区在济南市区北部的济阳区和东北方向的滨州、东营等,NO₃^?和NH₄⁺的主要贡献源区在济南市区北方向的济阳区、东北方向的章丘区和南方向的莱芜区等。该研究结果可为中国北方城市细颗粒物进一步的治理和防控提供数据支撑和理论依据。     

氨基化氧化石墨烯(AGO)的制备及其对六价铬的吸附机制

以乙二胺盐酸盐(EDH)为改性剂改性氧化石墨烯(GO),水热法制备氨基化氧化石墨烯(Amino-functionalized;graphene;oxide,AGO).SEM、XRD、FTIR和Zeta电位表征分析发现,AGO表面含有羟基、羧基及氨基基团,Zeta电位为pH=10.14.以水中低浓度六价铬Cr(Ⅵ)为污染物,探讨了乙二胺盐酸盐(EDH)用量、pH、AGO用量、Cr(Ⅵ)初始浓度以及常见干扰离子对AGO吸附Cr(Ⅵ)影响.结果表明,在pH=6.0、7-AGO用量为0.8;mg·L^-1和Cr(Ⅵ)初始浓度为2.0;mg·L^-1,7-AGO对Cr(Ⅵ)去除率可达95.1%;SO₄^2-会明显抑制AGO对Cr(Ⅵ)的吸附.AGO对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合二级动力学模型,吸附机制主要为静电作用.     

硝酸钙投加频次对污泥生物调理效果的影响

在接种了反硝化菌的剩余污泥中投加硝酸钙药剂,利用反硝化菌消耗NO₃^-进行反硝化作用去除污泥中易生物降解的有机物,利用Ca²⁺的中和、架桥作用,改善污泥的脱水性能.固定NO₃^-总投加浓度为100 mg·g^-1 TS,在6 d的时间内,按1次、2次、3次、6次的投加频次向污泥中投加硝酸钙.结果表明,1次投加对污泥脱水性能的提升最显著,较对照组而言,污泥CST降低了65.0%,SRF降低了73.2%,污泥脱水性能明显改善;投加硝酸钙后,污泥胞外聚合物中蛋白质含量大幅降低,S层、L层蛋白质分别从13.47 mg·L^-1、11.66 mg·L^-1降低至0.52 mg·L^-1、1.43 mg·L^-1;投加硝酸钙的污泥Zeta电位更趋于电中性.研究还发现,一次性投加硝酸钙产生了更多NO₂^-,有利于污泥结合水,即微生物细胞质的释放.释放出的有机碳被反硝化菌用作碳源,又增强了反硝化效果,从而促进了污泥EPS的破坏与降解,从而改善了污泥的脱水性能.     

硫氮沉降下西北荒漠煤矿区周边土壤性质的变化特点

近年来中国大部分区域大气硫、氮沉降速率趋于平稳甚至下降,但西北地区煤炭行业的快速发展使得硫、氮沉降速率加快.燃煤电厂作为酸前体物的主要排放源之一,在其周围开展硫、氮沉降效应研究,可为合理评价煤矿区大气污染物控制措施的实施效果提供数据支撑.该文以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为采样点,研究了电厂周围土壤化学和生物学性质的变...     

复合自养反硝化材料处理低碳氮比硝酸盐污水

作为一种典型的硝酸盐污水,低碳氮比硝酸盐污水的存在具有广泛性,且对生态环境和居民健康带来的危害日益突出.本研究构建了复合硫自养反硝化(CSAD)体系,基于硫-碳酸钙型复合材料与微生物,进行低碳氮比硝酸盐污水的深度处理,分析了材料投加量、粒径以及进水硝酸盐浓度对CSAD的影响,并探究了硝酸盐去除的动力学行为.结果 表明,...     

Micro-analysis of nitrogen transport and conversion inside activated sludge flocs using microelectrodes

To investigate the nitrogen transport and conversion inside activated sludge flocs, micro-profiles of O₂, NH₄⁺, NO₂^–, NO₃^–, and pH were measured under different operating conditions. The flocs were obtained from a laboratory-scale sequencing batch reactor. Nitrification, as observed from interfacial ammonium and nitrate fluxes, was higher at pH 8.5, than at pH 6.5 and 7.5. At pH 8.5, heterotrophic bacteria used less oxygen than nitrifying bacteria, whereas at lower pH heterotrophic activity dominated. When the ratio of C to N was decreased from 20 to 10, the ammonium uptake increased. When dissolved oxygen (DO) concentration in the bulk liquid was decreased from 4 to 2 mg·L^-1, nitrification decreased, and only 25% of the DO influx into the flocs was used for nitrification. This study indicated that nitrifying bacteria became more competitive at a higher DO concentration, a higher pH value (approximately 8.5) and a lower C/N.