太湖氧化亚氮(N2O)排放特征及潜在驱动因素

氧化亚氮（N₂O）是《京都议定书》规定的6种温室气体之一,其百年增温趋势是CO₂的298倍,大气N₂O浓度在持续快速增长中.浅水湖泊是大气N₂O的重要来源,为探讨富营养湖泊太湖N₂O排放的时空变化及潜在驱动因素,于2月（冬）和8月（夏）不同季节下在太湖进行野外观测,采用扩散系数-顶空瓶法观测表层水体N₂O浓度［c（N₂O）］和排放通量［F（N₂O）］,并讨论分析N₂O排放的潜在驱动因素.由于溶解性有机物（DOM）光谱是溶解性有机碳（DOC）及溶解性有机氮（DON）来源组成的有效示踪指标,其迁移转化过程亦会释放大量无机氮,改变水体氧化还原电位,因而也能影响N₂O排放.结果表明,太湖表层水体N₂O的浓度和排放通量表现出的时间变化及空间变化强烈受到季节（水温）差异和营养水平的共同影响,其表层水体c（ČN₂O）均值为（19.7±2.7） nmol·L^-1,F（N₂O）均值为（41.1±1.8）μmol·（m²·d）^-1,两者均表现为夏季高于冬季（t-test,P<0.01）;DOM和DOC等有机质的输入累积能够提高水体N₂O的产生和排放潜力,其中N₂O排放通量与水体类腐殖质组分C1显著正相关,表征陆源输入的荧光峰积分比值I_C ：I_T及芳香性指标S_275-295都表明西北入湖河口区积累了大量陆源类腐殖酸,其转化降解对N₂O的产生及排放有较大的贡献.结果显示水温、DOM组成来源和营养水平等均是影响太湖水体N₂O排放的重要因素.长期连续观测能更好地全面评估各种因素对水体N₂O产生及排放的影响并科学合理地制定减排方案.     

基于稳定碳同位素的济南市二元羧酸类SOA的污染特征与形成机制

为研究济南市冬季PM_2.5中二元羧酸类二次有机气溶胶（SOA）的来源、液相形成机制及影响因素,于2016年1-2月昼夜共采集46个PM_2.5样品,并对二元羧酸类SOA （包括二元羧酸、酮羧酸与α-二羰基化合物）与左旋葡聚糖的昼夜变化特征进行分析.研究结果表明,二元羧酸、α-二羰基化合物与左旋葡聚糖均呈昼低夜高的变化特征,而酮羧酸的昼夜变化特征与之相反.二元羧酸类SOA的分子组成特征以草酸（C₂）的浓度最高,其次是丁二酸（C₄）和丙二酸（C₃）,与受生物质燃烧较显著的二元羧酸类SOA的分子组成是相同的.C₂/总二元羧酸的浓度（TDACs）、甲基乙二醛（mGly）/乙二醛（Gly）、C₂/SO₄^2-比值的昼夜变化特征与稳定碳同位素（δ¹³C）的组成特征均表明济南市冬季夜晚气溶胶的氧化程度比白天深.C₂及其前体物（Gly、mGly）与SO₄^2-、相对湿度（RH）、液相水含量（LWC）与气溶胶的实际酸度（pH_is）的相关性均较强,表明C₂及其前体物是在液相中经酸催化氧化反应产生的.夜晚二元羧酸类化合物的δ¹³C值高于白天,且随着含碳量的升高二元羧酸的δ¹³C值随之降低.C₂的δ¹³C值随气溶胶的老化而偏正,这是由于同位素动力学效应（KIEs）导致的.     

环境空气PM2.5化学组分监测数据审核指标的建立:以长三角地区为例

本研究基于2014~2017年长三角地区2100余组环境空气PM_2.5组分监测数据,建立了组分监测数据有效性的审核指标.以百分位数法（P_2.5,P_97.5）确定了长三角地区阴离子（A）与阳离子（C）电荷当量浓度比（A/C）、所测组分浓度之和（∑组分）与PM_2.5实测浓度比、基于物质重构的PM_2.5质量浓度（PM_2.5,重构）与PM_2.5实测浓度比、S/SO₄^2-和K/K⁺的双侧95%参考范围分别为：（0.82,1.35）、（0.63,0.94）、（0.62,1.00）、（0.28,0.50）和（0.66,2.31）,且上述指标各月的平均值和参考范围基本不受季节变化影响.NH₄⁺的理论浓度与实测浓度检验结果表明,NH₄⁺的化学形态呈现季节性变化,春夏季主要以NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄形态存在,秋冬季则主要以NH₄NO₃、（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl形态存在.相关研究的验证结果表明,A/C指标的通过率为87.1%,其他4项指标的通过率高达100%,说明上述审核指标的参考范围不仅适用于长三角地区,在我国其他地区也具有参考价值.本研究还发现,审核指标的使用有一定条件,对于S/SO₄^2-,夏季数据适用条件为PM_2.5≥40 μg ·m^-3,春秋冬三季数据适用条件为60 μg ·m^-3≤PM_2.5≤140 μg ·m^-3;对于其他审核指标,当PM_2.5≥60 μg ·m^-3时,上述参考范围基本能够全年普遍适用.     

高低压废气再循环系统(EGR)对进气道喷醇式柴油甲醇双燃料发动机的影响

以一台加装了进气道喷醇系统（MIIA）、高低压废气再循环系统（EGR）的2.8 L增压中冷高压共轨直喷柴油机为平台,在不同负荷下开展不同外部EGR循环方式对进气道喷醇式柴油甲醇双燃料发动机性能影响的试验研究.结果表明,柴油甲醇组合燃烧（DMCC）技术对EGR技术具有良好兼容性.在采用国VI排放法规标准规定的稳态试验循环（WHSC）测试条件下,借助EGR技术的DMCC发动机氮氧化物（NO_x）排放会显著降低且颗粒物（PM）保持在较低水平,打破了NO_x-PM的trade-off关系.此外,不同EGR方式对排放特性、进排气参数、燃烧特性和经济性能的影响存在显著差异,耦合排气背压阀（BPV）后的低压EGR策略可实现更高的EGR率,将NO_x排放降至国VI限值附近.但同等EGR率下发动机采用高压EGR更具优势,利于均质混合气的形成,增加预混燃烧占比,获得更高的燃烧效率和热效率.然而受限于高EGR率需求,采用单一型式EGR策略实现DMCC发动机满足国VI限值仍存在困难.     

水环境中溴化1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体与胸腺嘧啶相互作用体系的计算研究

溴化咪唑类离子液体的生物小分子作用机制亟待探索.本文采用M06-2X/6-311++G（2d,p）/PCM/water理论方法计算了研究胸腺嘧啶（T）与溴化1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体（[C_nmim]Br,n=2、4、6、8、10）相互作用形成的T-[C_nmim]⁺、T-Br^-、T-[C_nmim]Br和T-2[C_nmim]Br体系的结构和能量学特征.结果表明T与阴阳离子间形成典型构型的稳定顺序是：共面 < 垂直 < 堆积（T-[C_nmim]⁺）,top < front（T-Br^-）,T-[C_nmim]⁺ < T-Br^- < T-[C_nmim]Br < T-2[C_nmim]Br.T与Br^-之间的氢键作用与咪唑阳离子伴随弱氢键的堆积环境更有利,阳离子烷基链长影响不明显.在堆积构型中胸腺嘧啶与咪唑阳离子以π-π⁺色散吸引为主,并伴随C-H…O和C-H…π弱氢键作用,部分碱基电子转移至阳离子（π→π⁺）,其NBO分析显示稳定化能主要来自π→π^+*（ΣE_π→π+*²）轨道作用的贡献;T与Br^-之间以静电吸引为主,溴离子向胸腺嘧啶转移电子,稳定化能源于lp_Br→σ_N-H^*.     

大气CO2摩尔分数升高对高、低应答水稻稻田N2O排放的影响

依托稻田大气CO₂摩尔分数（x［CO₂］）升高平台FACE （free-air CO₂ enrichment）,采用静态透明箱-气相色谱法研究x［CO₂］升高（正常x［CO₂］+200 μmol·mol^-1）对高、低应答水稻（产量对x［CO₂］升高的响应分别为>30%和10%~15%）稻田N₂O排放的影响.本试验设置4个处理：A-W （正常x［CO₂］+低应答水稻）、F-W （x［CO₂］升高+低应答水稻）、A-S （正常x［CO₂］+高应答水稻）和F-S （x［CO₂］升高+高应答水稻）.结果表明,对比正常x［CO₂］处理（A-S和A-W）,x［CO₂］升高条件下高、低应答水稻（F-S和F-W）稻田N₂O排放分别降低52.54%（P<0.05）和38.40%（P<0.05）,水稻产量分别增加22.96%（P<0.05）和12.11%（P>0.05）,稻田N₂O排放强度分别降低61.68%（P<0.05）和45.13%（P<0.05）.另外,高、低应答水稻稻田N₂O排放与稻田土壤NH₄⁺-N含量呈显著相关关系,而与NO₂^--N含量无显著相关.x［CO₂］升高条件下,土壤温度是影响高应答水稻稻田N₂O排放的重要因素.综合考虑,未来x［CO₂］升高条件下,高应答水稻品种的"增产减排"效果最佳.     

四川省2008-2014年水泥行业大气污染物排放清单及时空分布特征

根据收集的四川省水泥行业活动水平数据及排放因子,建立了四川省2008-2014年水泥行业大气污染物排放清单,分析其年际变化趋势,识别时间分布特征,并利用GIS建立了高分辨率的网格化清单.此外,对水泥行业污染物排放的不确定性范围进行了定量估算.结果表明,2008-2014年水泥行业SO₂和NO_x排放显著增长,而PM₁₀和PM_2.5排放呈下降趋势;成都及周边地区以及川东北地区是水泥污染排放的主要贡献地区,大部分城市的污染变化与全省的情况基本一致;新型干法水泥产量比重由2008年的41%增长至2014年的88%,随之各污染物排放占比也显著增长,2014年约达到90%;水泥NO_x排放对空气NO₂质量浓度有一定影响,变化趋势较为一致,相比而言,PM₁₀质量浓度受水泥排放影响较小;水泥产量月变化特征不明显,年初1、2月份产量较低,下半年产量高于上半年;在空间分布上,污染物排放主要集中在德阳-绵阳、眉山-乐山及内江-自贡等地;水泥行业排放清单的不确定性主要来源于污染物去除效率及排放因子的选取,其中,PM_2.5不确定性范围较大,约为-64%~103%,SO₂的不确定性范围较小,为-45%~45%.     

戴云山土壤微生物碳源利用效率的海拔变异规律及影响因素

微生物碳源利用效率（CUE）是指微生物将吸收的碳（C）转化为自身生物量C的效率,土壤微生物CUE的研究对深入认识土壤C循环过程十分重要.利用¹⁸ O-H₂ O-DNA标记法,研究戴云山不同海拔（980~1765 m）天然林土壤微生物CUE、微生物生长速率（C_growth）和呼吸速率（C_respiration）的变化特征和影响机制.结果表明,微生物CUE在0.1~0.4之间变化,并随海拔升高而增加;微生物CUE与C_growth、C_respiration和单位微生物生长正相关,而与呼吸熵负相关,说明随海拔的增加,微生物通过增加个体生长和抑制个体呼吸来提高CUE;温度是影响CUE的主要因素,微生物CUE与温度负相关,说明随海拔增加,温度下降是促进土壤微生物CUE升高的关键因素.     

水稻产量、稻田CH4和N2O排放对长期大气CO2浓度升高的响应

大气CO₂浓度升高（[CO₂]_e）是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响稻田生态系统碳氮循环.深入探究长期（大于10 a）[CO₂]_e对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,对保障粮食安全和评估未来气候变化意义重大.本研究以高、低应答水稻品种为供试材料,利用连续运行14 a的[CO₂]升高（free-air CO₂ enrichment,FACE）平台,共设置2个[CO₂]处理：对照（正常[CO₂],[CO₂]_a）和在[CO₂]_a基础上升高200 μmol·mol^-1（[CO₂]_e）.采用静态透明箱-气相色谱法测定稻田CH₄和N₂O排放量,并测定水稻产量.结果表明,对比[CO₂]_a,长期[CO₂]_e分别增加高、低应答水稻品种产量29%~31%（P<0.05）和12%~14%（P>0.05）;分别减少高、低应答水稻品种稻田CH₄排放21%~59%和11%~54%;同时,分别显著减少高、低应答水稻品种稻田N₂O排放70%（P<0.05）和40%（P<0.05）.水稻产量、稻田CH₄排放对长、短期[CO₂]_e的响应具有明显差异,随着[CO₂]_e年限的增加,水稻产量和稻田CH₄排放的增幅显著下降,而稻田N₂O排放无明显变化.综合考虑,长期[CO₂]_e条件下,高应答水稻品种为优先考虑种植的"增产减排"水稻品种.     

苏州市初夏臭氧污染成因及年际变化

以2017~2021年的5~6月苏州市城区站点的大气污染物浓度为研究对象,分析了臭氧（O₃）、氮氧化物（NO_x）、总氧化剂（O_x）、一氧化碳（CO）和挥发性有机物（VOCs）等污染物的变化特征,利用基于观测的模型（OBM）研究了O₃污染成因及其年际变化,解析了环境空气VOCs的主要来源及其变化趋势.结果表明：①近年来苏州O_x平均体积分数以及NO_x和CO平均浓度整体呈下降趋势,但VOCs的体积分数整体呈上升趋势;O₃污染天光化学反应前体物浓度水平仍较高,且显著高于优良天.②近年来苏州O₃生成处于VOCs控制区;苏州市VOCs和NO_x长期减排比例应不低于5∶1,在VOCs控制方面应注重对芳香烃和烯烃的减排.③源解析结果显示,工业排放、汽油车尾气和柴油机尾气是苏州市VOCs的主要排放源;近年来工业排放源和溶剂使用源有所下降,但汽油车尾气源和油气挥发源贡献率上升明显,且上述两类污染源排放VOCs的O₃生成潜势较高.④综合分析各排放源对O₃生成潜势的贡献发现,溶剂使用源和汽油车尾气源的VOCs排放是影响苏州市O₃生成的关键因素.     

基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术研究

“十三五”期间,我国排污许可管理制度已基本建立;“十四五”时期,我国排污许可管理将逐步过渡到注重水质达标的管理阶段.为适应我国排污许可新的管理需求,研究了基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术.其中,基于技术的排放限值核定主要根据企业的行业属性和核定产能,结合环境影响评价批复的污染物排放额度,确定其排放浓度限值和排放总量限值;基于水质的排放限值核定需建立污染源与水质之间的响应关系,以地表水水质达标为目标,计算各污染源的最大允许排放量.最终的排污许可限值为基于技术的排污许可限值和基于水质的排污许可限值的最小值.以常州为例,从常州排污许可证核发重点行业选取了两家化工企业A和B,核算其基于技术的排放限值;采用水质模拟和污染物最大允许排放量分配技术,计算了污染物最大允许排放量,并分配到两家化工企业,作为基于水质的排放限值.结果表明:A化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排污许可限值分别为6.53和0.075 t/a,其中,COD_Cr的最终取值为基于水质的排放限值,NH₃-N基于技术和基于水质的排放取值相同;B化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排放限值分别为11.60和0.17 t/a,最终取值均为基于技术的排放限值.研究显示,基于水质的排许可限值受到企业自身和外部水环境容量的双重影响,应从严制定排污许可限值,既能达到企业行业排放标准和环境影响评价批复的要求,又能满足水环境质量达标的目标.      

企业水污染源基于技术的排污许可限值确定方法及其案例研究

对比研究了国内外基于技术的排污许可限值确定现状,分析了我国确定现状的不足之处.并借鉴美国基于技术的排污许可限值确定体系,结合我国实际情况,突破传统的简单以行业排放标准、环评报告、国家分配的目标总量等为依据的排污许可限值核定方式,提出了基于技术的排污许可限值确定流程.同时,设计出企业递交申请材料-数据初步审核-调查取样和实验分析-数据汇总和限值计算的排污许可限值确定技术流程,详细分析了污染物指标和两种限值——浓度限值及总量限值的确定方法.最后,以铁岭市企业为例,进行基于技术的排污许可限值计算的示范,并参照《水污染排放总量监测技术规范》和《肉类加工工业水污染物排放标准》,选取悬浮物、COD、动植物油、氨氮作为排污许可证监管项目.研究发现,参照美国国家污染物排放削减体系以COD为例进行最大浓度限值、年总量限值、日最大总量限值的计算,计算结果分别为50 mg·L-1、6.1 t、33.4 kg.结果表明,在此基础上形成了完整的技术方案,可为本行业和其他行业基于技术的排污许可限值的确定提供依据,并为排污许可证制度的实施提供技术支持.     

基于先进技术的印染行业企业许可排放量核定方法研究:以太湖流域为例

针对太湖流域水环境质量改善的特殊要求,聚焦太湖流域印染行业,构建了涵盖生产工艺与设备、资源能源利用、污染物产生、经济效益、工艺设备、处理效果以及管理水平等指标的企业先进性评价指标体系,并将印染产品由GB 4287-2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中的5大类细化为14类。结果表明:采用企业监测数据、行业标准、环统数据以及排污许可申报数据4种方式计算取严得到的单位产品污染物排放负荷限值,远低于GB 4287-2012的排放限值,并在此基础上形成了完整的技术方案,可为基于先进技术的排污许可限值的确定提供依据,并为排污许可证制度的实施提供技术参考。     

基于不同时间周期排放量的排污许可限值

理论和实践表明,受生产和生活活动的影响,污染源的排放具有明显的波动性. 我国污染物总量控制往往为年排放量,在颁发排污许可证时,为避免污染源短时间大量排放对水质造成的冲击性影响,同时也方便对企业进行监管,需要制订更短时间平均周期的排污许可限值. 以铁岭市各污水处理厂出水ρ(COD_Cr)和流量在线监测数据为研究对象,采用在线监测数据方法和NPDES(美国国家污染物排放削减系统)中关于各类限值的计算方法,对污水处理厂MDL(日最大限值)、AWL(周平均限值)、AML(月平均限值)与LTA(长期平均限值)进行了研究. 结果表明,随着污水处理量的增加,MDL、AWL、AML与LTA的比值基本保持稳定并略有减少,说明污水处理厂规模越小,比值波动性越大;从MDL、AWL和AML的比较来看,排污许可限值计算的时间周期越短,波动性越大. 铁岭市各污水处理厂出水ρ(COD_Cr)的MDL、AWL、AML与LTA比值的平均值分别为1.52、1.19和1.09,变差系数分别为4.9%、2.5%和1.0%;出水COD_Cr负荷的MDL、AWL、AML与LTA比值的平均值分别为1.74、1.27和1.12,变差系数分别为7.8%、4.1%和2.3%. 研究结果有助于根据LTA(如年均值)推导较短周期的MDL、AWL和AML.      

一种兼顾目标总量和容量总量的水污染物排放限值确定方法

针对中国水污染物总量管理面临由目标总量管理向容量总量管理的转变趋势,提出了一种兼顾两种管理模式的水污染物排放限值计算方法.该方法建立在水体分类计算、汇水区与行政区相关联、自下而上、不同保护要求的水体予以差别化对待、污染物控制类型扩展的原则上,将水体按环境容量利用方式的不同划分为保护性利用、恢复性利用、控制性利用、开发性利用和限制性利用5种类型,分别采用目标总量、混合管理、容量总量、容量总量和混合管理等不同模式,并给出了分别按汇水区和行政区计算污染物排放限值的一般过程. 将上述方法应用于西南区域发展战略环评案例,结果表明云南省31.25%地市需调减COD总量,43.75%地市需调减氨氮总量,而贵州省55.56%地市可适当调增COD总量,44.44%地市可适当调增氨氮排放总量.该方法可将总量限值的确定与当地水环境质量改善紧密结合,强化水环境对现状质量不达标地区未来发展的约束,同时适当减弱水环境条件对达标地区的约束以换取其发展空间.以计算出的排放限值为依据对当前的减排目标进行调整可为云贵实现又好又快发展提供支撑.经案例验证,本文所建立的方法为中国水环境管理从目标总量模式向容量总量模式发展提供了技术手段.     

中美水污染物排污许可限值核定技术对比

随着中国大力推广排污许可证制度在全国范围内的实施,排污许可限值作为排污许可证中的关键点,其重要性日益凸显。论文重点从排污许可限值核定技术的法律规范基础、基于技术和基于水质的核定技术3个方面,对比研究中美两国排污许可限值核定实践与科研现状。通过对比美国排污许可限值核定技术的特点与经验,分析总结出我国排污许可限值核定技术存在的法律法规不完善、技术指导文件不详细、基于技术的限值核定技术精确度低和基于水质的限值核定技术缺乏等问题,最终为我国排污许可限值核定技术在上述几个方面的完善提供建议。     

污染物总量控制制度创新与未来发展的思考

为解决污染物总量控制制度创新及与排污许可制的关系,探索我国未来水环境总量控制制度的发展方向,对美国、欧盟等发达国家和地区以及我国水污染控制的发展历程进行了回顾和对比研究.结果表明:①控制污染物排放总量是改善水环境质量的根本措施,排污许可制是水环境管理的核心手段.②我国水污染总量控制研究起始于20世纪70年代末的容量总量控制研究,先后经历了理论探索、应用探索和理论深化3个阶段,在管理上则经历了排污许可制试行阶段、制度探索阶段、总量控制目标责任制阶段.③我国目前实施的总量控制仍然是目标总量控制,难以与地表水质直接挂钩.对我国水环境保护形势和相关法律政策的研究表明,我国从污染源达标排放控制1.0时代、目标总量控制2.0时代,逐步进入容量总量控制3.0时代的条件已基本成熟.建议以排污许可制作为推进总量控制3.0的重要抓手,完善相关制度建设,严格问责机制,确保容量总量控制的真正落实.      

某城市城镇污水处理厂COD排放现状评价分析

基于统计学的方法理论,分析北方某城市11家采用二级处理或二级强化处理工艺的城镇污水处理厂3 a例行监测数据,得到该城市城镇污水处理厂化学需氧量(COD)的排放浓度呈Delta-对数正态分布.在此基础上,借鉴美国水污染物排放限值制订方法,对该城市城镇污水处理厂COD任意一天排放和月均排放情况进行评价分析,得到其任意一天最大值低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中一级A标准(50 mg·L-1)要求,同时提出了月均排放评价结论,并对相关结论进行了讨论.本研究所探索的方法体系和结论可为相关污染物排放标准的制修订提供参考.     

污染物排放波动特征及对排污许可限值的影响

受生产活动变化的影响,企业的污染物排放具有一定的波动性,制定基于不同时间周期的污染物排污许可限值,是完善企业污染物排放监管的需要。以铁岭市企业在线监测数据为基础,采用短周期排放量与长周期排放量的比值β,研究了企业行业特征和规模对不同周期污染物排放量的影响。结果表明,行业对β值具有重要的影响,铁岭市屠宰行业、煤炭行业和污水处理厂COD日排放量与年排放量的比值β平均值分别为2.82、2.61和1.65,NH-N排放量Cr MDL 3的β平均值分别为2.9、3.49和2.59,表明污水处理厂相比屠宰行业和煤炭行业具有更强的稳定性。从企业规模来看,MDL企业规模较小时,由于生产稳定性差β值波动较大;企业规模较大时,β值趋于稳定。因此,制定不同周期的企业排污许可限值时,应基于不同的行业特征和企业规模给出不同的参考比值。     

水污染控制指标交易市场的工作原理

为提高区域总量控制管理系统的效率,提供我国实施排污许可证有偿转让政策的理论依据,设计给出了两种水污染控制指标转让的交易市场模型并讨论其工作原理。