2006~2019年珠三角地区臭氧污染趋势

研究基于2006~2019年粤港澳珠江三角洲区域空气监测网络数据,利用Mann-Kendall检验法和Sen斜率法等统计方法计算了珠三角不同区域臭氧年际变化情况,并分析了变化的原因.结果表明：①2006~2019年珠三角平均臭氧浓度上升趋势显著（P<0.05）,平均增长速率为0.80 μg·（m³·a）^-1.2016年之后,臭氧平均增长速率为2.08 μg·（m³·a）^-1,臭氧浓度增速加快.②珠三角臭氧浓度变化趋势有明显的空间差异和季节差异.中部地区臭氧年均浓度增加趋势显著,外围区域臭氧增加趋势不显著;臭氧增加趋势主要集中在夏季,其他季节变化趋势不显著.③珠三角臭氧变化趋势是由前体物和气象条件共同造成的,特别与NO_x的浓度变化密切相关.2006~2019年珠三角中部区域NO₂浓度明显下降,滴定效应减弱导致臭氧浓度增加;边缘地区NO₂浓度变化较小,臭氧浓度未发生明显的改变.④随着前体物浓度的变化,珠三角臭氧生成敏感区的特征正在发生改变,VOCs控制区面积不断减少,协同控制区和NO_x控制区面积逐渐增加,区域臭氧污染防治需要加强对前体物的协同控制.     

草甘膦和铅联合暴露对入侵蓝藻—拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）联合毒性评价

为探究农药和重金属对拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）的联合毒性效应, 本试验研究了草甘膦和铅单一及联合暴露对其生长、叶绿素含量、光合系统和抗氧化酶的影响. 结果表明：和对照相比,拟柱孢藻的生长率在低浓度草甘膦（0.7 mg·L^-1）和铅（0.1和10 mg·L^-1）单一暴露时显著升高, 而在高浓度草甘膦（17.1 mg·L^-1）暴露时明显降低. 同时, 草甘膦和铅联合暴露与单一暴露相比生长率也显著下降, 表明联合暴露后对拟柱胞藻毒性增强. 联合暴露后荧光诱导曲线初始斜率（M₀）、相对可变荧光（V_J）、单位反应中心天线色素吸收的光能（ABS/RC）、反应中心的热耗散能量（DI₀/RC）、用于还原Q_A的能量（TR₀/RC）和能量耗散量子比率（φ_D0）和草甘膦或铅单一暴露相比均显著升高;以吸收光能为基础的性能指数（PI_ABS）、PSII 潜在活性（F_V/F₀）、最大光化学效率φ_P0、t = 0时传递链中超过Q_A的其他电子受体的概率ψ₀和用于热耗散的量子比率φ_E0则显著降低,说明联合暴露能减少有活性的光合反应中心, 减缓电子传递速率, 造成Q_A^-大量累积. 低浓度的草甘膦和铅单一暴露后和对照组相比叶绿素a含量、PI_ABS和φ_E0升高而ABS/RC和DI₀/RC降低,表明拟柱孢藻整体光合活性增加. 同时, 草甘膦和铅单一或联合暴露均影响了SOD和CAT活性. 因此,草甘膦与铅联合暴露和单一暴露相比PSII反应中心损伤和电子传递速率抑制加大, 光合效率下降更加明显, 最终影响拟柱孢藻生长.     

广州市臭氧污染溯源:基于拉格朗日光化学轨迹模型的案例分析

分析了2018年10月初广州市一次为期6 d的臭氧污染事件,利用拉格朗日光化学轨迹模型对广州市的臭氧污染进行了溯源分析,量化了不同区域对臭氧污染的贡献,评估了重点排放区域不同行业和不同前体物减排对臭氧污染控制的效果.结果表明,本次污染事件期间,日最大8 h臭氧均值均超过160 μg·m^-3,最高达271 μg·m^-3,氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOCs）的平均浓度为（77.7±42.8）μg·m^-3和（71.9±56.2）μg·m^-3.芳香烃和烯烃是主要的VOCs反应活性物种,分别贡献了38%和30%的·OH反应活性以及51%和16%的臭氧生成潜势.本次臭氧污染事件主要受3类气团输送影响,3类气团中的高排放区域分别为广东省外、广东省内和广州市本地,在高排放区域中臭氧生成均受VOCs控制.途经区域前体物减排的敏感性分析表明,减排VOCs对于降低臭氧浓度的效果优于减排NO_x.在100%减排情况下控制高排放区域的交通源排放对广州市臭氧控制的效果（臭氧降低14.6%~21.0%）高于控制工业（8.4%~15.3%）、电厂（0.9%~6.2%）和民用源（2.3%~4.7%）的排放,但单独控制交通源在小于90%减排比例下对臭氧污染控制的效果并不显著（<10%）.此外,珠江三角洲地区的生物源排放也对臭氧生成有重要贡献,在模型中关闭生物源排放后,广州市臭氧浓度降低6%~19%.本研究证实了拉格朗日光化学轨迹模型在区域臭氧污染溯源的应用效果,并为广州市臭氧污染的区域协同控制提供了对策建议.     

聚乙烯与磺胺二甲嘧啶复合胁迫对大豆种子萌发及幼苗生长生理特征的影响

土壤环境中微塑料吸附抗生素产生复合污染已不可避免,但二者复合胁迫下的植物生物效应尚不清楚.以大豆品种晋豆21号为试材,采用种子萌发试验和幼苗盆栽试验研究聚乙烯（PE）和磺胺二甲嘧啶（SMZ）不同单一及复合处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合参数、叶绿素荧光参数和氮代谢的影响.结果表明,单一PE处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理的影响总体表现为"低促高抑"的规律,较低水平PE［10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合作用和氮代谢有促进作用,但较高水平PE［100 mg ·L^-1和200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］的抑制作用显著;单一SMZ处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理产生不同程度的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势.不同水平PE和SMZ复合处理下,较低水平PE的加入能够缓解单一SMZ处理对大豆的抑制作用,以10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+1 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的综合缓解效果最佳,具体表现为较单一SMZ处理增加了大豆种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、株高、根长、地上部及根部鲜重、P_n、G_s、T_r、叶绿素含量、F_v/F_m、Φ_PSⅡ、ETR、qP和NR等氮代谢关键酶活性,降低了种子平均发芽时间、C_i、NPQ、NO₃^--N和NH₄⁺-N含量;而较高水平PE的加入增强了SMZ处理对大豆的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势,其中200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+50 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的抑制程度最大.综上可知,低水平PE能够一定程度缓解单一SMZ胁迫对大豆种子和幼苗的抑制作用,而高水平PE的加入则与SMZ产生协同作用,加剧了单一胁迫处理的毒害效应.     

一种改进的高级氧化工艺降解微囊藻毒素动力学模型

试验利用UV/H₂Ｏ₂和臭氧2种高级氧化工艺降解太湖水中粗提取的微囊藻毒素,研究了光强、初始藻毒素浓度、H₂Ｏ₂投加量、臭氧投加量、pH值及阴离子对其去除率的影响,并探讨了包括pH,碳酸根浓度等水质参数在反应过程中的变化情况.在准一级反应动力学的基础上提出了一种简捷的适合实际水质的高级氧化技术降解数学模型.结果表明,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）体系中,准一级动力学和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.927和0.827;在臭氧工艺中,准一级和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.911和0.925;而采用改进的一级动力学模型拟合的精确性有较大提高,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）和臭氧2种体系中拟合相关系数R² 的平均值分别提高到0.982和0.985;而且通过模型分析还可以得出：在光强、双氧水浓度和臭氧浓度不变的情况下,pH值和碳酸根（碳酸氢根）离子浓度是影响反应最大的因素.     

中国高温下臭氧抑制事件的时空特征及其影响因素

温度是影响臭氧生成的关键气象因子，通常情况下，臭氧和温度呈显著正相关关系，即臭氧浓度随着温度的升高而上升.然而这种关系在极高温时可能发生改变，当温度超过某个阈值时，臭氧浓度呈下降趋势，称为臭氧抑制事件.臭氧抑制事件导致气候变化背景下未来空气质量预测具有更多不确定性.基于全国空气质量监测数据和气象观测数据，采用Z检验方法，系统分析了2013~2020年暖季（4~9月）我国臭氧抑制事件频次及临界温度（T_x）的时空特征，并分析了引起臭氧抑制事件发生的可能影响因素.结果表明，2013~2020年暖季，我国约有18%的站点发生臭氧抑制事件，发生频率较高的站点主要分布在四川、新疆、陕西等中国中西部地区，平均达到10次·a^-1.发生臭氧抑制事件的T_x介于19.2~39.3℃，且大多数站点的T_x呈逐年上升趋势；T_x高值区主要分布在四川、重庆、湖南和湖北等中西部地区，而T_x低值区则集中在青藏高原一带.与T_x年变化趋势相反，2013~2020年暖季京津冀的臭氧抑制事件频率显著下降，汾渭平原、长三角和成渝地区的臭氧抑制事件频率呈"升高-降低-升高"变化特征.珠三角城市群极端高温抑制臭氧的作用最显著.此外，臭氧前体物（例如NO₂）和气象条件（风速、风向）是导致臭氧抑制事件的可能原因.     

东莞工业集中区夏季臭氧污染与非污染期间VOCs组分特征及其来源

为探讨东莞典型工业区夏季大气挥发性有机物（VOCs）污染特征及来源,于2020年夏季在厚街镇对大气环境中56种VOCs开展了在线观测,并同步收集了臭氧（O₃）、氮氧化物（NO_x）和一氧化碳（CO）等气体污染物浓度和气象因子等资料,在此基础上分析了VOCs总体积分数和主要物种体积分数特征,进一步估算了主要VOCs物种对臭氧生成潜势的贡献和不同臭氧浓度下VOCs的主要污染源贡献率.结果表明,观测期间56种VOCs的体积分数平均值为53.1×10^-9,其中φ（芳香烃）、φ（烷烃）、φ（烯烃）和φ（炔烃）分别为24.7×10^-9、23.7×10^-9、3.9×10^-9和0.7×10^-9.与非臭氧污染期间相比,臭氧污染期间φ（芳香烃）、φ（烷烃）、φ（烯烃）和φ（炔烃）分别上升约10%、43%、38%和98%.无论是臭氧污染还是非臭氧污染期间,芳香烃对臭氧生成潜势的贡献率均最大,其次为烷烃、烯烃和炔烃.整个夏季观测期间,溶剂源、液化石油气泄漏、化石燃料燃烧源和油气挥发源对VOCs的贡献率分别为60%±20%、16%±11%、15%±11%和9%±6%;臭氧污染期间,溶剂源的贡献率下降到44%,而液化石油气泄漏和油气挥发源的贡献率分别上升到21%和16%.     

莆田地区一次臭氧污染过程分析

利用2018年7月28日—8月5日莆田地区4个环境监测站臭氧逐小时浓度观测资料、莆田国家气象站逐小时资料、莆田地区风廓线雷达站逐小时资料对7月29日—8月4日的臭氧污染过程进行分析.结果表明,除7月30日臭氧最大浓度为193 μg·m^-3外,其余日期莆田市监测站的臭氧浓度小时最大值均超过200 μg·m^-3.本次污染过程在气象条件上臭氧浓度与温度呈正相关,与湿度呈负相关,臭氧浓度与两者的相关系数绝对值均大于0.77.边界层上的偏西风和西南风在此次过程中表现出有利于本地区臭氧污染的形成和维持.结合污染物排放资料和后向轨迹分析表明,污染主要成因以外来源输送为主,后向轨迹经过漳州、泉州排放区,本地区排放对污染的贡献较少.莆田市监测站的NO_x与O₃浓度呈正相关的特殊现象是海陆风和山谷风配合地形造成的O₃和NO_x共同堆积和扩散所导致的.     

基于正交试验的臭氧及其前体物的非线性响应及控制方案

臭氧浓度与其前体物排放在不同地区、不同时刻具有高度非线性关系,如何精准防控臭氧污染成为了目前研究的难点.本文基于WRF-Chem空气质量模式和自建的乌海市2018年大气污染物排放清单,以2018年8月17~20日乌海市海勃湾市区的一次臭氧污染过程为例,利用有交互作用的正交试验研究臭氧及其前体物之间的非线性响应,揭示臭氧生成敏感性并确定最优控制方案.结果表明,NO_x、VOCs与CO的交互作用、CO、排放的污染物和气象场的交互作用是影响海勃湾市区臭氧浓度的主要因素,在臭氧超标日的12：00~18：00臭氧生成对NO_x排放量最为敏感,当NO_x、VOCs和CO协同削减60%、30%和30%时,臭氧平均浓度下降最为显著,为12.6 μg·m^-3（7.8%）;通过对化学反应机制分析得出,VOCs和CO通过与·OH和HO₂·等自由基反应进而影响整个光化学反应,是导致VOCs与CO对臭氧生成存在显著交互作用的原因.该方法为研究臭氧及其前体物的非线性响应和制定臭氧污染控制方案提供了一种新的思路.     

德州市夏季臭氧敏感性特征及减排方案

近年来德州市臭氧污染频发,2018年夏季（6~8月）,德州市发生了严重臭氧污染事件,臭氧日最大8 h浓度值超标天数达60 d,超标率65%,3个月平均值为176 μg ·m^-3,最高达262 μg ·m^-3.本研究利用WRF-CAMx耦合的HDDM模块,分析期间德州臭氧敏感性特征及减排方案.结果表明,在空间上,德州市中心城区为VOCs控制区,而郊区为NO_x与VOCs协同控制区.在时间上,VOCs敏感值每日为正值,但dO₃_V₅₀在6月（城区18.7 μg ·m^-3,郊区19.7 μg ·m^-3）和8月（城区15.3 μg ·m^-3,郊区16.4 μg ·m^-3）高于7月（城区13.0 μg ·m^-3,郊区11.8 μg ·m^-3）,NO_x敏感值城区呈正负交错,郊区大部分为正值,并与VOCs敏感值接近.对于城区减排方案应考虑以仅VOCs削减为优先,而郊区由于NO_x和VOCs对臭氧减排效果相当,建议以NO_x：VOCs=1：1为优.