Dissolved organic sulfur in streams draining forested catchments in southern China

Dissolved organic sulfur (DOS) is an important fraction for sulfur mobilization in ecosystem. In this work stream waters were sampled in 25 forested sites in southern China to study the dissolved sulfur fractions. Dissolved sulfur was fractionated into dissolved organic sulfur (DOS) and inorganic sulfate (SO₄^2-) for 95 stream water samples. The results showed that the concentration of DOS ranged from 0 to 13.1 mg/L (average 1.3 mg/L) in all the streams. High concentrations of DOS in stream waters were found in the sites with high concentrations of sulfate. DOS constituted less than 60.1% of dissolved sulfur (average 17.9%). Statistical analysis showed that DOS concentration was correlated with SO₄^2- in streams waters and total sulfur in surface layer soils. The results also showed that DOS concentration in stream waters had a seasonal variation, but no trends were found with it. The implication was that the long term sulfur deposition had led the increase of the concentration and fraction of DOS in stream waters in acid rain prevailing regions     

不同植被下森林地表系统水相硫的分布与迁移

为了阐明酸雨对森林生态系统水相硫动态分布的影响,在1997~1999年以庐山植物园的针叶林和阔叶林为研究对象,对降雨、透冠水、干流水、渗漏水、径流水及硫通量进行了监测分析。结果表明,降水中SO2-4含量最高值出现在冬季,最低值在夏季;针叶林和阔叶林的透冠水、干流水和渗漏水中的SO2-4含量均高于降水,且透冠水和干流水均表现为春夏季较低、秋冬季较高,径流水变化与之相反;渗漏水针叶林冬季最高,阔叶林春季最高,其他三个季节差异不大;森林生态系统水相硫年际变化呈递增趋势,即1997年1998年1999年,1999年SO2-4浓度与1998和1997年之间差异达显著或极显著水平,而1997年和1998年差异不显著;针叶林的透冠水、干流水、渗漏水中的SO2-4含量均比阔叶林高,而径流水则比阔叶林低,其pH值变化与之相反。针叶林和阔叶林都能够较好的吸收大气沉降中的S,其固定量均高于降水中S的通量,故庐山森林生态系统目前仍是大气S沉降的汇,对酸沉降仍有缓冲作用,但针叶林由于高输入低输出,因此对S的固定能力更强。     

唐山市2017年采暖期不同污染等级PM2.5化学组分特征对比与来源分析

为深入了解唐山市采暖期PM_2.5污染成因与来源,采用在线监测设备于2017年12月1日-2018年1月28日连续监测了唐山市PM_2.5及其水溶性离子和碳质组分（OC、EC）的质量浓度变化,并结合部分常规气体污染物及气象数据进行对比分析.结果表明:①相对湿度的增加和风速的降低促进了污染的发展.②清洁、轻中度污染和重污染时,SOR（硫氧化率）分别为0.05、0.08、0.20,NOR（氮氧化率）分别为0.05、0.12、0.26,随着污染的加重,SO₂、NO_x向PM_2.5中SO₄2-、NO₃-的二次转化现象更加明显.③清洁时,ρ（OC）、ρ（EC）、ρ（SO₄2-）和ρ（Cl-）占PM_2.5化学组分（水溶性离子、碳质组分）质量浓度总和的68%,主要污染源为燃煤;清洁、轻中度污染和重污染时,ρ（NO₂）/ρ（SO₂）分别为0.96、1.14、1.44,ρ（NO₃-）/ρ（SO₄2-）分别为0.94、1.57和1.75;重污染时,ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）、ρ（NH₄+）三者之和占PM_2.5化学组分质量浓度总和的61%,二次污染物成为主要污染源.④观测期,唐山市轻中度污染和重污染时,受经北京市、天津市等唐山市西部地区方向气团影响频率分别为61%、63%,受该方向气团影响时,ρ（NO₂）/ρ（SO₂）、ρ（NO₃-）/ρ（SO₄2-）明显增大.研究显示,相较于燃煤排放物在大气污染物中的占比变化,随着污染的加重,工业工艺和机动车尾气排放产生的污染物占比明显增大,区域传输对大气污染影响不可忽略,政府有必要开展区域联防联控、停产限产和限行限号的措施.      

超低排放燃煤电站三氧化硫的迁移和排放特征

采用美国环保署(USEPA)method 8推荐的方法,对典型超低排放燃煤电站满负荷工况下的燃煤、烟气、飞灰、渣进行三氧化硫监测.实验结果表明:燃煤电站超低排放环保设备对三氧化硫的总脱除率为71.86%,大气三氧化硫排放浓度为1.5 mg·m~(-3)(气体体积为标准大气压下的体积,下同).选择性脱硝催化剂(SCR)前烟气中三氧化硫生成量为二氧化硫的0.46%,在SCR催化剂SO_2/SO_3的转化率为0.58%,空气预热器内气态三氧化硫浓度显著降低.低温电除尘(LLT-ESP)内三氧化硫与飞灰结合得到脱除,LLT-ESP细灰中三氧化硫含量为粗灰的1.38倍.湿法脱硫系统(WFGD)对三氧化硫的脱除率为48.45%.超低排放燃煤电站大气三氧化硫排放因子EF_煤、EF_电分别为17.13 mg·kg~(-1)、4.41 mg·kW~(-1)·h~(-1).估算2018年我国燃煤电站三氧化硫大气排放总量约为3.99万t·a~(-1).     

中国硫沉降数值模拟

采用致酸污染物长距离传输模型ATMOS,对我国2002年排放的SO₂所产生的S沉降分布进行了数值模拟研究.分别将模式输出的ρ(SO₂),SO₄2-湿沉降量与实际监测地面层的ρ(SO₂),降水中SO₄2-湿沉降量进行相关性分析;对我国总S沉降、地面层ρ(SO₂)分布,以及S干、湿沉降分布特点等模拟结果进行详细分析.在此基础上,得到模拟各网格的总S沉降数值,将其与相应的S沉降临界负荷值进行比较,获得95%保证率(RAINS-Asia)下我国1°×1°S沉降超临界负荷分布图.为控制我国的S沉降,对各省SO₂减排的形势进行分析,并提出具体要求.      

垃圾焚烧中硫化合物对重金属Pb迁移分布影响

采用管式炉和模拟垃圾对垃圾焚烧中硫化合物(包括S、Na2S、Na2SO3、Na2SO4)、焚烧温度、重金属初始加入浓度以及焚烧停留时间对Pb迁移分布的影响进行了研究.使用ICP-AES分析技术(美国EPA消解方法)对重金属浓度进行测量.结果表明,垃圾焚烧中4种硫化合物的加入均使得Pb在底渣中的分布比例比未加入硫化合物时的分布比例降低.Pb在底渣中的分布比例随加入S和Na2S含量的增加而减少,相应地在飞灰中的分布随S和Na2S加入量的增加而增加,而Pb的迁移分布比例受Na2SO3和Na2SO4含量变化的影响不显著.温度的升高使得Pb向飞灰中的分布比例逐渐增加,整个试验温度范围内Pb在烟气中的分布均为0.初始浓度的增加也使Pb在底渣中的分布比例逐渐升高,飞灰中的分布比例逐渐下降.停留时间的增加会使得Pb在底渣中的分布比例降低,相应地在飞灰中的分布比例会增加.     

天津地区大气污染状况和气溶胶硫酸盐的研究

我们于1980—1981年对天津市大气污染物浓度做了同步监测,对天津市大气污染状况,二氧化硫转化为硫酸盐的过程及其对大气能见度的影响做了研究。以超C_i几率和的方法处理数据,研究结果表明,大气污染以早晨最严重,傍晚次之,中午较轻:冬季比夏季污染严重。各种污染物中以硫酸盐对大气能见度的影响最大,总颗粒物次之。当大气相对湿度大于70%时,对大气能见度的影响比较突出。颗粒物中的苯溶物对大气能见度有一定的影响。城市中相对湿度高时硫酸盐浓度大,可能是产生冬季烟雾事件的原因。下风方向的硫酸根浓度与二氧化硫浓度的比值和硫酸根含硫浓度与大气总硫浓度的比值均比上风方向相应的数值高,说明城市燃煤烟气是硫酸盐的来源。城市中硫酸根浓度与二氧化硫浓度的相关系数为0.77,硫酸根与颗粒物浓度的相关系数为0.95。在形成硫酸根的过程中二氧化硫浓度和颗粒物可能有贡献。以一维有源简化模式估算二氧化硫转化为硫酸根的速率常数,约为2.3±1.1%/hr,冬季约1.5%/hr。二氧化硫的迁移距离约为17—340km。     

京津冀及周边地区区域贸易隐含二氧化硫排放

京津冀及周边地区(包括北京、天津、河北、山东、山西和河南)是我国大气污染重点控制区域,厘清这一地区内部各省各行业之间贸易隐含污染物排放是加强区域产业协作、推进区域大气污染联防联控的重要前提.本研究以二氧化硫(SO_2)为对象,结合自下而上排放清单与中国多区域投入产出(MRIO)模型,估算了2012年京津冀及周边地区各省(直辖市)和各行业之间的贸易隐含污染排放,并基于产业链分析了区域贸易对重点行业SO_2的排放贡献,识别了主导排放的区域贸易产业链.研究结果表明,在京津冀及周边地区六省市之间,河北和山西是主要隐含排放输出区域,北京和天津是主要的隐含排放输入区域.京津冀及周边地区SO_2排放主要来源于能源动力行业、金属冶炼和制品制造业、非金属矿物制品和化学工业,而装备制造业、建筑业和服务业是拉动四类重点行业SO_2排放的主要产业.进一步分析六省市内部排放与区域产业链之间的关系发现,山西省是主要的能源消费SO_2排放输出区域;河北省是主要的金属冶炼和金属制品隐含排放输出区域;河北和河南是主要的非金属矿物制品隐含排放输出区域;山西是主要的石化与化工隐含排放输出区域.以上结果有助于理解京津冀及周边地区大气污染排放与产业结构的关系,为制定区域环境管理政策,优化区域产业结构提供支撑.     

Effectiveness of national air pollution control policies on the air quality in metropolitan areas of China

Understanding the effectiveness of national air pollution controls is important for control policy design to improve the future air quality in China. This study evaluated the effectiveness of major national control policies implemented recently in China through a modeling analysis. The sulfur dioxide （SO2） control policy during the llth Five Year Plan period （2006-2010） had succeeded in reducing the national SO2 emission in 2010 by 14% from its 2005 level, which correspondingly reduced ambient SO2 and sulfate （SO42-） concentrations by 13%-15% and 8%-10% respectively over east China. The nitrogen oxides （NOx） control policy during the 12th Five Year Plan period （2011-2015） targets the reduction of the national NOx emission in 2015 by 10% on the basis of 2010. The simulation results suggest that such a reduction in NOx emission will reduce the ambient nitrogen dioxide （NO2）, nitrate （NO3-）, 1-hr maxima ozone （03） concentrations and total nitrogen deposition by 8%, 3%-14%, 2% and 2%--4%, respectively over east China. The application of new emission standards for power plants will further reduce the NO2, NO3-, 1-hr maxima 03 concentrations and total nitrogen deposition by 2%-4%, 1%-%, 0-2% and 1%-2%, respectively. Sensitivity analysis was conducted to evaluate the inter-provincial impacts of emission reduction in Beijing-Tianjin-Hebei and the Yangtze River Delta, which indicated the need to implement joint regional air pollution control.     

APEC前后北京SO2垂直分布特征及其对二次硫酸盐生成的影响

SO_2是北京大气中重要的污染气体.为探讨亚太经合组织(APEC)峰会前后北京大气SO_2的垂直分布及其对二次硫酸盐(SO_4~(2-))生成的影响,我们于2014年10月21日至11月30日在地面和北京325 m气象塔260 m高度处同步开展了气体SO_2和亚微米颗粒物中硫酸盐(SO_4~(2-))实时连续在线观测.结果显示,采暖前,北京地面SO_2浓度较低,但高层由于显著受到区域输送的影响浓度较高,两层污染物变化趋势也存在明显差异.采暖后,即APEC后,受本地供暖排放影响,SO_2和SO_4~(2-)浓度显著增加,两层的总体差异也相应减小,变化趋势也更为一致.湿度对SO_2的液相转化起关键作用.我们发现近地面SO_2的转化率(SOR)显著高于260 m,这主要与地面较高的湿度相关.事实上,SOR随着湿度增加而迅速增大,进一步凸显了湿度对SO_2液相氧化的影响.另外,我们也发现SO_2特别是260 m在低湿范围(RH40%)内随湿度增加而逐渐升高,但在高湿范围(RH50%)内则呈下降趋势,说明不同湿度范围内的来源或者生成机制可能有所不同.SO_4~(2-)和PM_(2.5)浓度均随着湿度的增加而增加,但不同湿度范围,增加速率不同.通过相关性和和后向轨迹分析表明,区域输送(特别是途经北京西部和南部的气团)和本地燃煤排放分别是采暖前后污染物的主要来源.     

2种大气SO2监测浓度换算的研究

分别用常规法和碱片法对大气ＳＯ２进行同步监测,并用相关分析讨论了２者之间的相关性,结果表明：２者呈极显著的正相关,相关系数达０．７９４（ｎ＝１１）。它们的关系可以用方程：ｙ＝０．０９０ｘ－０．０３１来表示（其中ｙ为大气ＳＯ２浓度ｍｇ／ｍ＾３,ｘ为硫酸盐化速率ＳＯ３ｍｇ／（１００ｃｍ＾２．ｄ）同时还对方程的适用性进行了分析。     

贵州省六冲关流域大气沉降和地表水化学特征

对比贵州六冲关森林小流域1992─1994年和2001─2005年2个时期穿透水沉降(TF)和地表水的化学组成,以分析大气沉降对森林小流域生物地球化学过程的影响. 结果表明:2001─2004年硫沉降量较1992─1994年有显著下降,但自2005年起硫沉降量又显著增加. 六冲关流域无机氮(尤其是NH₄+-N)沉降量较历史时期显著增加,说明贵阳市大气污染正在由硫酸型向硫酸-硝酸混合型过渡. 长期的大气沉降导致地表水中SO₄2-和NO₃-等阴离子质量浓度的增加,加剧了Ca,Mg和K等营养元素的流失,使地表水的酸中和能力在2002年为负值. 长期观测发现,地表水酸中和能力与穿透水中Ca和Mg的沉降通量密切相关,说明大气沉降已经对六冲关流域的相关生物地球化学过程造成了潜在的影响.      

Acid deposition critical loads modeling for the simulation of sulfur exceedance and reduction in Guangdong, China

The current acid deposition critical loads in Guangdong, China were calculated using the PROFILE model with a 3 km × 3 km resolution. Calculations were carried out for critical loads of potential acidity, actual acidity, sulfur and nitrogen, with values in extents of 0–3.5, 0–14.0, 0–26.0 and 0–3.5 kmol/(hm2·year), respectively. These values were comparable to previously reported results and reflected the influences of vegetation and soil characteristics on the soil acid buffering capacity. Simulations of S...     

武汉地区秋冬季清洁与重污染过程的水溶性离子特征研究

利用武汉地区2014年秋、冬季在线离子色谱分析仪Marga监测所得的大气PM_(2.5)中水溶性离子数据和武汉市环境空气质量自动监测的细颗粒物数据,分析了武汉地区秋、冬季重污染和清洁过程的大气污染特征.结果表明,PM_(2.5)是武汉地区秋、冬季大气污染的首要污染物,无论是在清洁还是重污染过程中,NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+3种成分都是PM_(2.5)的主要无机成分.重污染过程中PM_(2.5)的平均浓度是清洁过程的4.5倍,而3种主要水溶性离子平均浓度增长至清洁过程的5~6倍,且有着显著的相关性,二次生成水溶性离子的污染已成为武汉秋、冬季大气污染的主要因素.Cl-在重污染过程中的浓度及与PM_(2.5)的相关系数显著增大,表明化石燃料燃烧等过程也对重污染的形成产生了较显著的作用,值得关注的是,K~+在重污染过程中的浓度及与PM_(2.5)的相关系数增大也验证了燃烧过程对重污染起到的贡献.硫氧化率和氮氧化率的分析结果表明,重污染过程中的二次转化要多于清洁过程,可能是非均相反应生成了二次污染的硫酸盐和硝酸盐.线性回归分析的方程系数研究表明,NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4可能是清洁和重污染过程中主要的盐类物质.NO_3~-/SO_4~(2-)的平均质量浓度比说明移动源对武汉地区秋、冬季二次污染的形成和发展已经起到越来越大的作用,特别是重污染过程中的影响更大.     

Expression of sulfur uptake assimilation-related genes in response to cadmium, bensulfuron-methyl and their co-contamination in rice roots

The responses of sulfur （S） uptake assimilation-related genes＇ expression in roots of two rice cultivars to cadmium （Cd）, bensulfuron-methyl （BSM） and their co-contamination （Cd＋BSM） were investigated by gene-chip microarray analysis and quantitative real-time PCR （QRT-PCR） technology. Treatments of Cd and Cd＋BSM induced expression of sulfate transporter and permease genes, and promoted sulfate uptake in rice roots. Cd＋BSM could alleviate Cd toxicity to cv. Fengmeizhan seedlings, probably due to Cd＋BSM promoting greater S absorption by seedlings. Cd and Cd＋BSM induced expression of sulfate assimilation-related genes, and thus activated the sulfur assimilation pathway. Cd and Cd＋BSM induced expression of phytochelatin synthase and metallothionein genes, and induced expression of glutathione S-transferases （GSTs）, glutathione synthase （GS） and S- containing antioxidation enzyme genes, which detoxified Cd2＋. It is suggested that （to cope with the toxicity of Cd, BSM and their co-contamination） the S uptake and assimilation pathway was activated in rice roots by increased expression of related genes, thus enhancing the supply of organic S for synthesis of Cd or BSM resistance-related substances.     

UASB反应器对印染废水中碳、氮、硫的协同去除研究

采用"UASB-缺氧好氧-混凝沉淀"组合工艺对印染废水进行中试处理研究.结果发现,UASB反应器不仅可以解决印染废水可生化性低、色度高的问题,还对废水中的碳、氮、硫具有协同去除作用,优化条件下UASB可将废水B/C从0.18~0.26提高至0.4以上,对色度、COD、TN、SO_4~(2-)、S~(2-)平均去除率分别为77.0%、36.4%、38.5%、77.5%、60.1%.同时,为了探究碳、氮、硫协同去除机理,对优化条件下的运行数据进行了分析并采用454高通量测序技术进行菌种鉴定.结果表明,UASB反应器内存在硫酸盐还原、厌氧氨化、同步脱硫反硝化和硝化反硝化4种作用,从而造成了碳、氮、硫的同步去除.菌种鉴定未发现产甲烷菌,说明产甲烷菌受到了抑制,UASB反应器很好地停留在了水解酸化阶段.进一步结合小试研究得出,硫酸盐还原是促使硝化反硝化、脱硫反硝化产生的原因,同时也促进了有机物去除.总体而言,硫酸盐还原促进了碳、氮、硫的协同去除.     

Heterogeneous reaction of SO2 on CaCO3 particles: Different impacts of NO2 and acetic acid on the sulfite and sulfate formation

Despite the heterogeneous reaction of sulfur dioxide (SO₂) on mineral dust particles significantly affects the atmospheric environment, the effect of acidic gases on the formation of sulfite and sulfate from this reaction is not particularly clear. In this work, using the in-situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) technique, we employed a mineral dust particle model (CaCO₃) combined with NO₂ and acetic acid to investigate their effects on the heterogeneous reaction of SO₂ on CaCO₃ particles. It was found that water vapor can promote the formation of sulfite and simulated radiation can facilitate the oxidation of sulfite to sulfate. The addition of NO₂ or acetic acid to the reaction system altered the production of sulfate and sulfite accordingly. There was a synergistic effect between NO₂ and SO₂ that promoted the oxidation of sulfite to sulfate, and a competitive effect between acetic acid and SO₂ that inhibited the formation of sulfite. Moreover, light and water vapor can also affect the heterogeneous reaction of SO₂ with the coexistence of multiple gases. These findings improve our understanding of the effects of organic and inorganic gases and environmental factors on the formation of sulfite and sulfate in heterogeneous reactions.     

河南省北部区域霾污染过程中城市和农村点位PM2.5组分差异

近年来,我国京津冀及其周边地区暴发了多次霾污染过程,受观测仪器等因素的限制,尚未有对河南省北部城市和农村霾污染的对比研究.利用一系列在线高时间分辨率的观测仪器在河南省2个城市点位和3个农村点位对一次区域重污染过程(2018年1月12～25日)进行综合观测.结果表明SO₄^2-、 NO^-₃和NH⁺₄(SNA)是此次区域污染过程中5个点位PM_2.5中占比最高的组分,位于53%～63%之间,以NO^-₃为主24%～32%,其次为SO₄^2-(13%～17%).相较于城市点位,农村点位PM_2.5中有机物的占比更高,尤其是夜间.随着污染的加重,SNA的占比上升,重污染时段可达67%.此外,当区域受南部气团的传输影响时,5个点位PM_2.5中NO^-₃的占比增大;受北和东北部气团的传...     

Online single particle measurement of fireworks pollution during Chinese New Year in Nanning

Time-resolved single-particle measurements were conducted during Chinese New Year in Nanning, China. Firework displays resulted in a burst of SO_2, coarse mode, and accumulation mode(100–500 nm) particles. Through single particle mass spectrometry analysis, five different types of particles(fireworks-metal, ash, dust, organic carbon-sulfate(OC-sulfate), biomass burning) with different size distributions were identified as primary emissions from firework displays. The fireworks-related particles accounted for more than70% of the total analyzed particles during severe firework detonations. The formation of secondary particulate sulfate and nitrate during firework events was investigated on single particle level. An increase of sulfite peak(80SO_3~-) followed by an increase of sulfate peaks(97HSO_4~-+ 96SO_4~-) in the mass spectra during firework displays indicated the aqueous uptake and oxidation of SO_2 on particles. High concentration of gaseous SO_2, high relative humidity and high particle loading likely promoted SO_2 oxidation. Secondary nitrate formed through gas-phase oxidation of NO_2 to nitric acid, followed by the condensation into particles as ammonium nitrate. This study shows that under worm, humid conditions, both primary and secondary aerosols contribute to the particulate air pollution during firework displays.     

成都市冬季相对湿度对颗粒物浓度和大气能见度的影响

利用成都市城区2015年12月的连续在线观测数据,如相对湿度（RH）、能见度、颗粒物（PM₁₀、PM_2.5和PM₁）浓度、气态污染物（SO₂和NO₂）浓度以及PM_2.5中SO₄^2-和NO₃^-浓度,探讨RH对颗粒物浓度和大气能见度的影响.结果表明,高颗粒物浓度和高RH协同作用导致低能见度事件.观测阶段,PM_2.5在PM₁₀中的平均比重为64%,表明成都市冬季细颗粒物污染严重;随着RH增加,PM_2.5/PM₁₀显著增加,表明高RH会加重细颗粒物污染.随着PM_2.5浓度增加,能见度呈幂指数下降;在相同PM_2.5浓度下,RH越高,能见度越低.当颗粒物浓度较低时,RH对能见度的影响作用较强;当颗粒物浓度较高时,大气消光主要由PM_2.5浓度控制,RH对能见度的影响减弱.当RH大于70%时,硫氧化率（SOR）和氮氧化率（NOR）的均值分别从0.27和0.11（RH小于40%）增长至0.40和0.19,表明较高RH对二次硫酸盐和硝酸盐的生成有显著的促进作用,二次硫酸盐和硝酸盐单独或协同影响空气质量.