引黄水库沉沙条渠沉积物的表面理化及分形特征研究

研究了引黄水库沉沙条渠泥沙沉积物的表面微观形貌和孔表面分形特征.采集了引黄供水鹊山水库沉沙条渠6个泥沙沉积物样品,对其粒径、形貌、孔隙结构、表面元素分布及分形特征进行分析,目的是考察由不同模型计算的颗粒孔表面分形维数和标度空间存在差异的原因,探讨这些颗粒表面微观形貌对其表面元素分布的影响.结果表明,泥沙沉积物颗粒的平均...     

渭河流域关中段河水和沉积物中微塑料的污染特征对比研究

微塑料作为一种新兴污染物,广泛存在于全球多种环境介质中.本研究选择渭河流域关中段作为研究对象,借助体视显微镜和拉曼光谱仪对河水和沉积物中微塑料的污染状况进行表征.结果表明,河水及沉积物中微塑料丰度分别为2960～10320粒·m^-3和4.774×10⁵～6.163×10⁶粒·m^-3.沉积物中微塑料丰度约为河水中的500倍,表明沉积物是河流微塑料的“汇”.河水和沉积物中均以小粒径微塑料(<0.5 mm)为主,且小粒径微塑料在沉积物中的占比约为河水中的1.5倍.纤维和碎片是河流和沉积物中微塑料常见的形状,且河水中纤维状微塑料占比较沉积物中高.河水中微塑料以有色和白色为主,而沉积物中以透明微塑料为主.经拉曼光谱仪鉴定,河水中检出聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯,而沉积物中仅检出聚丙烯和聚乙烯.沉积物中微塑料可能经过了长期的环境作用(风化、氧化、磨损),人类生产和生活中广泛使用的塑料制品是渭河流域关中段的主要来源.微塑料丰度与沉积物颗粒大小及沉积物在水下的沉积体积相关.     

厦门近海表层沉积物结构特征及物源初探

为研究厦门近海海域表层沉积物的结构特征、组成及来源,于2010年7月采集厦门湾表层沉积物,综合粒径分析、X射线衍射、扫描电镜等方法对沉积物进行表征。粒径分析的结果表明,沉积物的主体粒径在80μm附近,且有明显的次粒级峰,并以粗颗粒的主体粒级峰占有优势。研究的沉积物类型主要有三种,砂质粉砂、粉砂质砂和砂-粉砂,其中砂质粉砂是分布最广泛的沉积物类型区域沉积物,其含量达90%以上;而粘土含量以背景点鸡屿岛为最高,达到11.97%。X射线衍射分析表明,沉积物中优势轻矿物为石英、高岭石,部分区域含有石墨及一些零星分布的伊利石、海绿石和斜绿泥石。这些矿物组成显示了厦门湾海域表层沉积物具有较好的亲陆性,同时,其组成也受到了涨潮流的较大影响。沉积物形貌形态的研究发现,厦门湾沉积物组分较为复杂,其中含有多种藻类及其碎片(主要为硅藻)、矿物颗粒(高岭石)及未知名碎片;形状主要有孔状结构、层叠状结构、长条片状和不规则的六边形块状等。     

湖泊沉积物再悬浮对苦草光合机能的影响

不同光照强度下,研究湖泊表层沉积物再悬浮对苦草光合机能的影响。沉积物再悬浮后大量颗粒细粒径(4μm)颗粒附着在苦草的叶片上,造成叶片的叶绿素含量降低、叶绿体电子传递速率(ETR)和光合系统I(IPSII)活力(Yield)降低、光能耗散过程变化等不利的影响,并且弱光条件下影响程度较大。文章认为水体沉积物再悬浮对沉水植物的影响主要是细粒径(4μm)颗粒的作用。太湖沉积物再悬浮后细质颗粒附着在苦草叶片上,影响其光合机能,是苦草种群退化的重要机制之一。     

砂砾质地表不同粒径颗粒地球化学特征分析

风沙运动造成地表沉积物组分发生改变,伴随其沉积物地球化学特征发生改变。选取苏宏图洪积扇扇缘戈壁、沙积洼地地表沉积物,基于X射线衍射仪、扫描电镜能谱仪进行其不同组分矿物、地球化学元素测试。结果表明:风沙运动导致不同地表沉积物的风蚀和风积情况不同,但其均处于化学风化的初、中级阶段,具有相似性;该砂砾质地表不同粒径组分以石英、长石、云母、方解石等矿物为主,各沉积物组分矿物衍射峰强具有显著差异性;该区域不同粒径颗粒化学元素组成以SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3为主,约占总含量的85%左右,沉积物颗粒粒径越大,SiO_2含量越多,Fe_2O_3、MgO、CaO、TiO_2等氧化物表现为在细颗粒组分中富集,而Al_2O_3、K_2O、Na_2O等随颗粒粒径变化无显著差异。     

苏州城区雨水管道沉积物典型污染物分布特征

分别采集了苏州城区商业区、历史文化保护区、文教区和生活区等典型样点的雨水管道沉积物,分析沉积物粒径分布和各分级粒度下碳、氮和磷含量及污染负荷的分布特征.结果表明,各样点沉积物颗粒的中值粒径(D50)为16.55～327.50μm,从大到小为:商业区＞生活区＞历史文化保护区＞文教区,D50与沉积物中总有机碳(TOC)、总...     

镇江城市径流颗粒粒径分布及其与污染物的关系

为了解城市中不同粒径颗粒物对于径流中污染物的影响,2006年3月在镇江城市不同功能区地表采集了沉积物样品和径流样品,分析了颗粒物的粒径分布和污染物浓度.结果表明,晴天条件下道路沉积物主要由粒径＜250μm的颗粒组成;降雨初期主要为＜5μm的颗粒物随径流迁移,随降雨历时的延长较大颗粒开始随径流迁移,降雨期间随地表径流迁移主要为小于150μm的颗粒物,特别是5～40μm粒径段的颗粒要特别予以关注;同时污染物浓度也由降雨初期的高浓度逐渐下降并趋于稳定.明确了径流中污染物的主要输出形态,并通过分析不同降雨历时污染物与固体悬浮物和颗粒粒径的相关性探明了径流污染物形态输出的原因,从而为城市非点源污染的管理以及控制方法的选择提供科学依据.     

长江口表层沉积物中半挥发性有机物的分布

采用GC-FID方法对2005年11月采集于长江河口区表层沉积物中的64种半挥发性有机物(SVOCs)进行分析测定,并对影响该类污染物分布的主要因素进行了讨论. 结果表明:该区域表层沉积物中共检出半挥发性有机物35种,包括多环芳烃类11种,取代苯类7种,酚类5种,酯类3种,醚类2种和其他类7种. 其中,属于我国优先控制污染物的有7种,属于美国优先控制污染物的有22种. 沉积物中SVOCs的分布未呈现出明显的规律,其分布主要受采样点所处的水利条件、与排污口的相对位置、沉积物颗粒粒径、有机质含量和洪枯季等因素的影响;采样点的水动力条件越弱,与排污口的距离越近,沉积物颗粒粒径越小,导致沉积物中污染物的种类和数量就越多.      

城市排水系统沉积物特性研究

重点阐述了沉积物的来源和组成,沉积物的颗粒粒径、有机物含量(VSS/SS)、颗粒粘性和颗粒密度等物化性质,以及附着于沉积物上的金属污染物的相关特征。其粒度分布范围是D10为1.89～223.21μm,D50为12.38～437.30μm,D90为39.06～1 572.52μm;VSS/SS的范围是1%～38%;密度范围是1.80～2.47 g/cm3。金属污染物主要的附着对象是沉积物中的细小颗粒如生物膜上。以上沉积物性质对于解决排水系统的泥沙淤积问题以及水体污染的控制都具有重要意义。     

渭河陕西段潜流带沉积物重金属变化初步分析

为厘清潜流带沉积物重金属时空变化及与水量交换、沉积物颗粒结构间的关系,于2013年春夏两季对渭河陕西段5个研究断面66个测试点位沉积物的野外原位渗透系数、颗粒粒径、重金属含量进行分析.结果表明:影响渭河沉积物渗透系数的主要因素是沉积物粒径,同时沉积物垂向分层、排列组合也影响其渗透性能;沉积物重金属Cu、Zn、Pb、Cd质量分数在垂向上不同深度其含量大小不同,在时间上总体呈现春季夏季,富集系数(EF指数)分析结果显示春季Cu、Zn(除华县)、Pb(除眉县)、Cd富集严重且主要受人为输入源影响,夏季除Cd元素外,Cu、Zn、Pb的EF值均1.5,说明其含量主要来源于地壳和岩石圈的自然风化过程;Pearson相关分析发现粘土与粉砂(粒径0.075 mm)百分比与沉积物重金属质量分数呈弱相关,重金属粒径效应不显著,粒径不是控制重金属含量的主要环境影子;对单一重金属垂向不同深度含量进行相关性研究发现除Cd外,其余3种重金属在垂向上的相关系数均0.5(p0.01),说明单一重金属在垂向上具有同源性且存在相互迁移与转化.     

Size-resolved effective density of submicron particles during summertime in the rural atmosphere of Beijing, China

Particle density is an important physical property of atmospheric particles.The information on high time-resolution size-resolved particle density is essential for understanding the atmospheric physical and chemical aging processes of aerosols particles.In the present study,a centrifugal particle mass analyzer(CPMA) combined with a differential mobility analyzer(DMA) was deployed to determine the size-resolved effective density of 50 to 350 nm particles at a rural site of Beijing during summer 2016.The measured particle effective densities decreased with increasing particle sizes and ranged from 1.43 to 1.55 g/cm~3,on average.The effective particle density distributions were dominated by a mode peaked at around 1.5 g/cm~3 for 50 to350 nm particles.Extra modes with peaks at 1.0,0.8,and 0.6 g/cm3 for 150,240,and 350 nm particles,which might be freshly emitted soot particles,were observed during intensive primary emissions episodes.The particle effective densities showed a diurnal variation pattern,with higher values during daytime.A case study showed that the effective density of Aitken mode particles during the new particle formation(NPF) event decreased considerably,indicating the significant contribution of organics to new particle growth.     

Characterization of coal burning-derived individual particles emitted from an experimental domestic stove

Coal combustion in the domestic stoves, which is common in most parts of the Chinese countryside, can release harmful substances into the air and cause health issues. In this study, particles emitted from laboratory stove combustion of the raw powder coals were analyzed for morphologies and chemical compositions by using transmission electron microscopy(TEM) coupled with energy-dispersive X-ray spectrometry(EDX). The coal burning-derived individual particles were classified into two groups: carbonaceous particles(including soot aggregates and organic particles) and non-carbonaceous particles(including sulfate, mineral and metal particles). The non-carbonaceous particles, which constituted a majority of the coal burning-derived emissions, were subdivided into Si-rich, S-rich, K-rich,Ca-rich, and Fe-rich particles according to the elemental compositions. The Si-rich, S-rich and K-rich particles are commonly observed in the coal burning emission. The proportions for particles of different types exhibit obvious coal-issue dependence. Burning of coal with high ash yield could emit more non-carbonaceous particles, and burning of coal with high sulfur content can emit more S-rich particles. By comparing the S-rich particles from this coal burning experiment with those in the atmosphere, we draw a conclusion that some S-rich particles in the atmosphere in China could be mainly sourced from coal combustion.     

雾过程对北京市大气颗粒物理化特征的影响

为了解北京市雾中发生的气溶胶物理化学过程,分别在雾和非雾期间采集了大气颗粒物样品,并使用扫描电子显微镜和x-射线能谱仪分析了所采集的大气颗粒物的微观形貌、粒度分布和化学组成.晴天低污染期间采集的样品中单个颗粒物主要由一次排放的碳粒聚集体和球形飞灰组成;沙尘期间主要由矿物颗粒和碳粒聚集体组成;而在雾期间则出现了大量的由液相反应生成的长条状Ca-K-S颗粒以及主要由硫酸盐所组成的似圆状颗粒.本研究中,雾期间大气中0.2 μm以上颗粒物的数浓度较晴天低污染期间高5～8倍.此外,非雾期间大气颗粒物数浓度随着粒度的增加而降低,而雾期间则在0.4μm附近出现了新模态.结果表明,雾中活跃的大气非均相反应极大地改变了颗粒物的形貌、化学组成、粒度分布等特性.     

祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒物的特征

冰川积雪中的飞灰颗粒物可指示由大气沉降的人类活动污染物.本研究基于2012年6月在青藏高原东北缘的祁连山老虎沟12号冰川夏季野外观测取样、实验室扫描电子显微镜与X射线能谱仪联用系统(SEM-EDX)分析了积雪粉尘中球形颗粒物的特征信息,以弄清冰川区沉降的球形飞灰颗粒物的理化特征及其环境意义.结果表明,在所选取的雪层不同深度的9个积雪样品中,都存在着一定数量的飞灰颗粒,这些颗粒物通常是人类生产活动中的化石燃料高温燃烧所形成的.基于EDX能谱分析了飞灰颗粒物的化学元素成分组成,认为沉积在祁连山冰川积雪中的飞灰主要分为3种类型,分别为"富Si类"、"富Fe类"和"富Ti类"颗粒物.总体上,"富Si类"和"富Fe类"颗粒占了球形飞灰颗粒的绝大部分.这些不同组分的飞灰代表了污染物的不同生产活动来源,其平均粒径要相对大于雪层中自然来源的所有矿物粉尘颗粒物,反映了大气传输远距离中密度对粉尘颗粒的重要性.结合NOAA Hysplit气团后向传输轨迹分析认为,中亚地区和我国新疆地区城市、及研究区周边的工业燃烧物通过大气传输是祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒的主要可能来源.     

亚微米颗粒在Sierpinski海绵模型中热泳沉积研究

亚微米颗粒由于其特殊的粒径尺度,具有很多不同于与传统细颗粒的物理和化学性质,同时极易吸入人体,对人体造成很大危害。谢尔宾斯基海绵模型作为一种理想化的结构模型,具有内比表面积大、多通道等特点。通过建立可工程应用的谢尔宾斯基海绵模型通道,并结合热泳沉积相关数学模型开展计算,可以发现:随着谢尔宾斯基海绵阶数的上升,内部通道的增加是引起亚微米颗粒热泳沉积率上升的主要因素;在海绵通道中运动的亚微米颗粒较之其他粒径的颗粒,更容易受到热泳沉积的影响;同时温差对其热泳沉积影响较为剧烈,呈现线性变化。建立具有工程特征的谢尔宾斯基海绵模型通道,可为研究亚微米颗粒沉积及脱除开辟一条新途径。     

Hygroscopicity of ambient submicron particles in urban Hangzhou, China

In this study, hygroscopicity of size-segregated ambient submicron particles in urban Hangzhou was studied from 28th December 2009 to 18th January 2010, using a hygroscopicity-tandem differential mobility analyzer (H-TDMA). The submicron particles in Hangzhou showed a minor hygroscopic growth at 73% relative humidity (RH), and then grew significantly between 77% and 82% RH. Monomodal distribution accounted for 90% for 30 nm particles, 17% for 50 nm particles, and less than 7% for particles larger than 50 nm at 82% RH. Deconvolution of the bimodal distribution indicated a less hygroscopic group and a more hygroscopic group, with the fraction of the more hygroscopic group increasing with the initial dry particle size and then remaining almost constant for accumulation mode particles. Our results imply that submicron particles in urban Hangzhou were almost entirely externally mixed, and the hygroscopic properties of ambient particles in urban Hangzhou were mainly a function of their size and chemical composition.     

烟颗粒对太赫兹波衰减特性的影响研究

太赫兹成像系统相对于普通红外线成像系统而言,其受温度和烟雾密度的影响较小,将其引入火场环境侦测中能较好地解决火场环境能见度低的问题。但太赫兹波在火场烟气环境中传播时,会受到烟颗粒的吸收和散射作用影响,造成其传播特性发生变化,因此有必要开展烟颗粒对太赫兹波衰减特性的影响研究。采用离散偶极子近似法进行模拟运算,结合烟颗粒分形凝聚体结构,研究了太赫兹波长为31.25~55.55μm、烟颗粒有效半径为0.05~3μm时,单个烟颗粒对太赫兹波的散射、吸收作用;对比分析了不同有效半径时烟颗粒散射场的分布。结果表明:烟颗粒的消光截面随入射波长的增加而减小,随烟颗粒有效半径的增加而增大;随着烟颗粒有效半径的增加,其前向散射逐渐增大,烟颗粒的分形凝聚体结构会使散射场呈不对称分布。     

中国大气重金属污染研究进展与趋势

大气重金属污染是当前环保工作中的重点、难点、热点以及突发性环境事件的高发领域。简要介绍了大气重金属污染的特征、危害及来源,综述了近年来中国大气重金属污染研究方面的进展。当前,中国大气重金属的研究主要有以下几个方向,(1)大气颗粒物中重金属分析检测方法的研究,(2)大气颗粒物中重金属的污染行为特征研究,(3)大气颗粒物中重金属的化学形态分析与生物危害性研究,(4)大气颗粒物中重金属的来源解析,(5)大气颗粒物中重金属的生物有效性研究等,并取得了一定的研究成果。最后,对今后的主要研究趋势进行了展望。     

大气颗粒物吸湿性研究

大气颗粒物吸湿性是反映颗粒物理化性质的重要指标,吸湿性研究对深入了解颗粒物的环境和健康效应具有重要意义. 总结了国外近年来大气颗粒物吸湿性研究进展:①典型的大气颗粒物吸湿性分析方法为H-TDMA(吸湿性串联差分电迁移率粒径分析仪)系统及其优化方法. ②大气颗粒物吸湿性呈单峰、双峰甚至多峰分布;根据G_f(吸湿性生长因子)随粒径变化的模式,可将大气颗粒物分为强吸湿性和弱吸湿性2类,也可分为纯不溶性、混合不溶性、混合可溶性和纯可溶性4类. ③城市背景点颗粒物的G_f比城市观测点高;城市观测点的颗粒物G_f分布呈夏季高、冬季低,白天高、晚上低的特征. ④颗粒物吸湿性与其化学组成和形态密切相关,纯可溶性盐颗粒物的G_f通常较高. ⑤柴油燃烧源新排放的颗粒物属于弱吸湿性颗粒物,G_f非常小,但在其表面老化后或随燃料中硫含量的增加G_f会明显变大. ⑥生物质燃烧排放颗粒物的G_f相对较高,但存在区域差异性. 针对国内大气颗粒物吸湿性研究现状,提出了未来重点研究方向.      

南京北郊春季含Pb气溶胶粒子来源分析

含有重金属的气溶胶粒子对人类健康有着重要的影响,其中,重金属Pb对人体神经系统有很大的危害,因此,含Pb气溶胶粒子的化学特征和来源问题一直受到人们的广泛关注.本研究于2012年3—4月使用在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)在南京北郊对含Pb气溶胶粒子进行连续观测,并结合自适应共振理论神经网络算法(ART-2a)对其化学特征进行了分析.结果表明,南京北郊春季含Pb气溶胶粒子按照化学组成可分为6类:富钾-铅类(K-rich)、扬尘-铅类(DUST)、钾-元素碳-铅类(K-EC)、铜-元素碳-铅类(Cu-EC)、锌-铅类(Zn)和锰-铅类(Mn),它们主要来自钢铁冶炼、城市扬尘、燃油排放和化工排放,贡献率分别为70.66%、24.53%、2.47%和2.34%.