南京3类不同大气污染过程下气溶胶水溶性无机离子的特征研究

为了探讨不同大气污染过程下气溶胶中水溶性离子组分的差异,分析比较了2009年10月16～30日持续污染、2010年4月27～30日沙尘污染、2010年6月14日秸秆焚烧污染这3次污染过程中气溶胶（PM10、PM2.1和PM1.1）及主要水溶性离子（NH4＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋、K＋、NO2-、F-、NO3-、Cl-、SO24-）质量浓度及其谱分布.结果发现,3次污染过程中气溶胶污染严重,PM2.1/PM10比值有明显区别,其中沙尘污染过程最低,平均值仅为0.27;秸秆焚烧过程最高,为0.7.持续污染过程中NO3-和SO24-浓度较高,总阴离子质量浓度占PM10、PM2.1和PM1.1的18.62%、32.92%和33.53%.沙尘污染过程使气溶胶中的不溶物增加,总水溶性离子组分减少,仅占PM10、PM2.1和PM1.1的13.36%、23.72%和28.54%,而Ca2＋质量浓度高于其他时期,且主要分布在〉1μm粒径段上.秸秆焚烧过程中各种水溶性无机离子质量浓度均高于其他时期,但在气溶胶中比例较低;示踪物K＋明显高于其他过程.3次污染过程中NO3-、SO24-和NH4＋质量浓度峰值均在0.43～0.65μm粒径段.     

广州市灰霾期大气PM_(10)中水溶性离子特征

采集广州市大气PM10样品并分别对冬夏两季灰霾和非灰霾期PM10中水溶性离子进行分析。实验表明,广州市灰霾期PM10中水溶性离子的质量浓度要高出非灰霾期4～15倍,其中NO3-浓度升幅最大。非灰霾期主要水溶性无机离子的浓度顺序为SO42->NH4+>NO3-,灰霾期为SO42->NO3->NH4+,严重灰霾期则为NO3->SO42->NH4+。非灰霾期SO42-/NO3-质量浓度比为1.78～3.57,灰霾期为1.04～1.20,而在严重灰霾期则<1,说明灰霾利于NO3-的二次转化生成。实验还表明,灰霾期PM10较非灰霾天气偏酸性,灰霾期SO2和NOx的高转化率导致SO42-和NO3-的大幅增加是加重灰霾期PM10污染的主要原因。     

大气PM2.5中水溶性离子在线观测技术的应用研究

为了解北京大气PM2.5污染状况,评估大气细颗粒物快速捕集-化学成分在线分析系统(RCFP-IC)在追踪污染生成-消散过程中的适用性,于2011年3月对北京PM2.5中NO3-、SO24-、NH4+和Cl-这4种污染型水溶性离子浓度变化进行了连续高时间分辨率观测,并结合同期气象要素的变化,探讨了污染过程形成的原因.结果表明,一个月的观测期内捕捉到了5次较为明显的污染过程,4种水溶性离子的浓度变化趋于一致,并呈现出典型的"慢积累、快清除"的锯齿型污染物浓度时间序列变化特征.NO3-和NH4+在典型污染事件中峰值浓度是清洁时期浓度的10倍以上,而SO24-和Cl-污染峰值浓度仅为清洁时期的2～4倍.停暖后4种离子浓度较采暖期下降了15%～60%.RCFP-IC与高分辨率飞行时间气溶胶质谱(HR-TOF-AMS)同期观测结果变化趋势具有高度的一致性,但RCFP-IC定量水溶性离子浓度更为准确.     

春季沙尘过程对华东高山背景区域颗粒物中水溶性无机离子的影响

于2014年3—5月在国家大气背景监测福建武夷山站采集了PM2.5及PM2.5~10样品,利用离子色谱对其中的水溶性组分进行分析,并同步收集气象因子及污染物质量浓度数据,结合后向气流轨迹,分离出受沙尘影响的样品,探讨了春季沙尘过程华东高山背景区域颗粒物中水溶性组分的特征.结果表明,春季武夷山背景点沙尘影响期间颗粒物质量浓度及各水溶性离子浓度均比非沙尘期高,在粗粒子中表现更为明显;沙尘期间NO-3在粗粒子中明显富集,NO-3浓度显著升高;受沙尘影响,粗粒子中阳离子与阴离子的当量浓度比及NO2的二次转化率均明显升高.     

唐山大气颗粒物中水溶性无机盐的观测研究

为认知唐山大气颗粒物中典型二次污染化学成分水溶性无机盐的浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2010年9月～2011年8月使用惯性撞击式分级采样器对唐山大气颗粒物进行了分级采样,并用离子色谱分析了其中水溶性无机盐含量.结果表明,PM9(可视为可吸入颗粒物)和PM2.1(细粒子)中以3种水溶性无机盐SO24-、NO3-和NH4+为主,三者之和分别占PM9和PM2.1中水溶性无机盐总浓度的68%和77%;PM9和PM2.1中3种盐的浓度和在春、夏、秋、冬这4个季节分别为35.0、84.7、67.3、61.6μg.m-3和23.2、64.8、52.7、49.6μg.m-3,颗粒物中3种盐在细粒子中的赋存比例年均值分别为70%、75%和94%,夏季赋存于粗粒子中的比例显著高于其它季节.Ca2+和Mg2+全年均呈粗模态单峰分布.唐山大气颗粒物污染严重,控制燃煤、机动车尾气和生物质燃烧直排颗粒物的同时,要重点加强对气态污染物排放的控制,同时要控制地面扬尘和建筑灰尘.全面控制人为污染排放源,同时加强绿化和地面硬化、封闭式管理建筑工地,才有可能抑制住唐山市目前严重的大气污染.     

邯郸市大气复合污染特征的监测研究

利用邯郸市4个大气环境监测站点的PM2.5、PM10、O3等在线连续观测数据,对2013年全年的PM2.5、PM10、O3的浓度水平、变化规律和PM2.5/PM10的变化情况进行了分析,并从地形、气象、污染物排放及冬、夏季逐时PM2.5、O3和各类气体污染物浓度之间的关系等方面进行了研究.结果表明:12013年PM2.5、PM10的年均浓度分别为139和238μg·m-3,分别是国家二级标准的4.0倍和3.4倍.PM2.5、PM10日均浓度超过标准的天数均在280 d左右,全年3/4以上天数均超标.其颗粒物污染程度甚至超过北京、天津、长三角和珠三角等超大城市或城市群,属于严重超载的红色预警地区.整个采暖期PM2.5、PM10平均浓度分别为209和322.1μg·m-3,为非采暖期平均浓度的2倍和1.6倍;同时,采暖期PM2.5/PM10平均值为63%,高出非采暖期10%,采暖期细颗粒物污染问题特征明显.22013年O3日最大8小时平均浓度的最大值为238μg·m-3,是国家二级标准的1.5倍,超标天数为53 d,超标率为14.5%;最大时均浓度为288μg·m-3,是国家二级标准的1.4倍,超标小时数为148h,占全年有效数据的1.7%;与北方城市相比,其污染程度超过北京、天津等,略低于洛阳污染水平.3邯郸市大气复合污染的形成,除了区域大气环流与特殊地形叠加影响外,还主要归因于相对较高的人为源大气污染物排放,因此,要想走出复合污染的困局,减排是硬道理,解决灰霾污染需开展颗粒物、NOx、SO2等污染物的协同控制.     

邢台市冬季一次重污染过程PM2.5污染特征分析

为了解邢台市秋冬季重污染过程的污染特征,于2018年11月10-16日,在邢台市一中、内丘以及沙河3个点位采集PM2.5样品,分析PM2.5浓度及其化学组分.结果表明:重污染过程期间邢台市PM2.5平均浓度为176.2 μg/m3,超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值1.4倍;水溶性离子以NO3...     

北京夏末秋初大气细粒子中水溶性盐连续在线观测研究

利用大气细颗粒物快速捕集分析系统和微量天平方法实时、在线分析了北京夏末秋初PM2.5中水溶性无机盐和PM2.5质量浓度的变化,并结合气象资料和部分前体物SO2、NOx监测数据进行了相关分析.结果表明,北京夏末秋初空气质量良好时,PM2.5日平均浓度为61,0±30.6μg·m-3,其中水溶性无机盐占PM2.5的40%～56%,(亚)硝酸盐、硫酸盐、铵盐是水溶性无机盐中的主要成分,占所测水溶性组分的80%以上.SO2向硫酸盐的转化率高于NOx向(亚)硝酸盐的转化率.亚硝酸盐浓度受气象要素和大气化学过程影响,白天亚硝酸盐有向硝酸盐转化的趋势.     

忻州市环境空气PM10和TSP中水溶性阴离子特征分析

利用中流量采样器收集忻州市采暖季和非采暖季4个监测点位的PM10和TSP样品,通过离子色谱法测定SO2-4、NO-3和Cl-的质量浓度,并以此3种水溶性阴离子的时空分布、相关性参数和特征比值来探讨其在环境空气中的污染特征和来源.结果表明,采暖季PM10和TSP中3种水溶性阴离子的总质量浓度分别为14.24μg·m-3和21.97μg·m-3,明显高于非采暖季(分别为8.56μg·m-3和11.84μg·m-3).采暖季和非采暖季3种水溶性阴离子总质量在PM10中所占比例分别为15.70%和13.19%,在TSP中所占比例分别为12.16%和8.84%,离子主要富集在PM10中.采暖季4个采样点位3种阴离子的质量浓度均高于非采暖季,采样点位DC的阴离子质量浓度高于其它点位,时空差异明显.采暖季NO-3与SO2-4相关性显著,说明二者形成过程的控制因子相同;非采暖季Cl-与SO2-4、NO-3的相关性显著,说明三者具有共同来源.NO-3/SO2-4比值在0.31~1.41之内,相对较高,暗示机动车尾气对空气颗粒物的影响突出,但均值都小于1,表明空气污染来源仍以燃煤等固定源排放为主.总体而言,忻州市水溶性阴离子的污染属于机动车尾气和燃煤的复合型污染.     

中国海峡西岸城市群冬季PM2.5和PM10中水溶性离子的污染特征

为了研究中国海峡西岸城市群冬季大气颗粒物水溶性离子的污染特征,采集该区域8个城市共14个采样点位(包含1个背景点)的PM2.5和PM2.5~10样品,采用离子色谱分析F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+ 9种水溶性离子的质量浓度.结果表明,海峡西岸城市群冬季大气颗粒物污染严重,PM2.5和PM10的日均值分别为89.65,135.65μg/m3,PM2.5占PM10的66.1%.城区水溶性无机离子主要集中在PM2.5上,其浓度分布存在空间差异,温州地区水溶性无机离子浓度处于较高水平;SO42-、NO3-和NH4+是水溶性无机离子的主要贡献者,其占PM2.5 中水溶性离子总量的79.6%~89.0%,占PM10的74.2%~83.4%.由于受冬季季风的影响,该区域非海盐离子对水溶性无机离子的贡献较大.NO3-/SO42-的质量浓度比显示,冬季海峡西岸城市群已处于机动车污染与燃煤污染并存的复合型污染状态.     

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.     

北京市大气环境中硫酸盐、硝酸盐粒径分布及存在形式

为了解北京市大气颗粒物中,二次硫酸盐、硝酸盐的存在形式及其含量,于2008年5月～2009年4月,利用MOUDI对北京市大气颗粒物分10级进行采样,利用离子色谱技术对各粒径范围大气颗粒物中的无机水溶性组分进行分析,并利用偏相关分析的方法确定其存在形式和估算其含量.结果表明,北京市大气颗粒物中水溶性硫酸盐和硝酸盐表现为单...     

氨基酸部分取代硝态氮对小白菜硝酸盐累积的影响

采用水培试验研究了氨基酸和硫酸铵部分取代硝态氮对小白菜硝酸盐含量及营养品质的影响.结果表明,谷氨酸与谷氨酰胺等氮量配合(Glu+Gln)部分取代硝态氮对小白菜地上部鲜重和干重的影响较小,但谷氨酸(Glu)和硫酸铵[(NH₄)2SO₄]导致鲜重显著下降,并且Glu使干重也显著下降.氨基酸和硫酸铵部分取代硝态氮均降低小白菜可食部分的硝酸盐的含量,但氨基酸效果更好,依次为Glu>Gln>Glu+Gln;氨基酸部分取代硝态氮均促进小白菜对磷和钾养分的吸收,Gln促进氮的吸收,均提高地上部分的全氮、全磷和全钾的含量;氨基酸和硫酸铵部分取代硝态氮均使小白菜的品质有不同程度提高,其中可溶性糖的含量,除Glu+Gln处理外其他处理都显著高于对照,并以(NH4)2SO4效果最好;Glu能显著增加维生素C的含量,其他处理不显著;除Gln外,各处理均显著增加游离氨基酸的含量,并以Glu+Gln处理效果最佳;Glu和Gln显著增加可溶性蛋白的含量,而(NH₄)₂SO₄和Glu+Gln对可溶性蛋白质含量无明显影响.氨基酸和硫酸铵对小白菜硝酸盐含量及营养品质的影响与其对根系活力,叶绿素含量、谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)活性的提高作用有关.     

上海市交通干道颗粒物中水溶性无机离子的污染特征

2011年2月至2011年6月在上海市中心城区交通干道区采集29个TSP样品,对颗粒物中水溶性无机离子的化学特征进行了分析比较。结果表明:在9种水溶性无机离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、Ca2+、K+、Mg2+和Na+)中,SO42-和NO3-浓度最高,分别占水溶性无机离子总浓度的36.1%和30.6%。颗粒物的阴离子/阳离子比值平均为1.12,相关性方程的斜率K为1.02,说明颗粒物偏酸性。计算的NO3-/SO42-比值的均值为0.85,表明移动排放源(机动车)对颗粒物中水溶性组分的贡献已接近于固定排放源(燃煤)。计算得出硫的转化率(SOR)均值为0.28(0.12～0.51),氮的转化率(NOR)均值为0.19(0.06～0.40),表明二次颗粒物生成是主要来源之一。     

贝加尔湖高压分裂过程对绥化市重污染的影响

为探究贝加尔湖高压分裂过程对绥化市2020年1月份持续性重污染事件的影响,以WRF中尺度气象预报数据及气象观测数据为分析基础,分析了2020年1月9~21日的天气形势及气象要素变化,并结合污染物浓度观测数据及PM_2.5组分观测数据（13~21日）,分析了该过程中污染物浓度变化及化学组分特征.结果表明：此次污染过程由贝加尔湖分裂高压引起的持续性静稳天气造成,11~20日期间,空气质量指数AQI变化范围为182~329,其中有9d污染状况为重度及以上污染;重污染期间,地面风速最低下降至0.5m/s左右,能见度下降至1km左右,且出现逆温层,大气扩散条件差;持续性静稳天气导致大气氧化性增强,氧化剂浓度（ρ（NO₂）+ρ（O₃））约94~118 μg/m³,相对湿度约为94%,ρ（SO₄^2-）、ρ（NH₄⁺）最大日增量达28.59、11.32μg/m³,增长速度相比于14日分别增加了1264%、1270%,高湿高氧化性的大气环境显著促进了二次无机盐的生成.贝加尔湖高压分裂过程导致持续性静稳天气,加之污染物的本地排放与积累,增加了大气氧化性,进而形成绥化市持续性重污染天气.     

无机阴离子对TiO_2-膨润土紫外光降解SDBS的影响

TiO2-膨润土光催化降解水溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的效率较高,Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、H2PO4-是水体中常见的阴离子,这些阴离子对降解效果的影响直接影响该技术的实际应用。分别投加36 mmol/L上述阴离子的钠盐到SDBS水溶液中,紫外光照射溶液2 h,比较投加与不投加的SDBS去除效果差异,结果表明:(1)水溶液中上述阴离子对TiO2-膨润土降解SDBS的效果都有不利影响,其中HCO3-影响最大,其次是H2PO4-,再次是NO3-,SO42-和Cl-。紫外光照射2 h后,投加HCO3-、H2PO4-、NO3-、SO42-、Cl-的水溶液中SDBS的浓度分别比不投加的高2.63倍、1.63倍、0.73倍、0.52倍和0.46倍。原因有三方面:这几种无机阴离子与有机分子竞争表面活性位置;在接近催化剂颗粒表面的地方产生高极性环境;溶液pH值的改变。(2)投加这些无机阴离子的溶液COD值比不投加的都高,反应2 h投加Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、H2PO4-分别比不投加的溶液COD值高6.62倍,0.26倍,0.03倍,0.29倍,0.45倍。     

厌氧氨氧化电子受体的研究

在无机条件下,以该课题组已经培养出来的厌氧氨氧化污泥作为接种污泥,分别以硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体来研究氨的氧化反应。从去除速率的角度来看,以NO2--N、NO3--N和SO42--S为电子受体的反应器,分别在运行的第24.5天、40天和31天时达到0.030 0 kg/(m.3d)NH4+-N去除速率,则氧化氨的能力由大到小依次是:亚硝酸盐>硫酸盐>硝酸盐;从标准吉布斯自由能变化来看,3种反应都是可以发生的;以亚硝酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗酸度的生物过程,而以硫酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗碱度的生物过程。     

铁盐和铝盐混凝微滤工艺除As(V)的比较研究

选择FeCl₃和Al₂(SO₄)₃作混凝剂,采用小试规模的混凝微滤膜反应器比较了铁盐和铝盐混凝微滤工艺的除As(V)效果、相关性能指标及适用范围.结果发现,Fe³⁺投加量为4 mg/L、Al₂(SO₄)₃投加量为50 mg/L时,铁盐和铝盐工艺的除As(V)效果大致相当,均可使水中As(V)的浓度从100 μg/L左右降低到10 μg/L以下,最低为1.68 μg/L.出水浊度均小于0.1 NTU,出水中铁、铝和SO^2-₄浓度均符合饮用水标准.铁盐工艺出水pH值比原水大约高0.5,铝盐工艺处理前后水的pH值基本不变.反应器运行结束静沉24 h后,铁盐工艺浓缩比为1 791,是铝盐工艺的2.54倍,污泥中As(V)的含量也大大高于铝盐工艺,去除同等重量的As(V)所产生的污泥量较铝盐工艺少得多.因此,对于仅有砷超标的饮用水,应优先考虑铁盐工艺.按除氟所需混凝剂数量投加Al₂(SO₄)₃,铝盐工艺即可在去除As(V)的同时去除氟,铁盐工艺则不能去除氟.因此,对于砷和氟均超标的饮用水,可采用铝盐工艺同时去除砷和氟.     

广州雾霾期间气溶胶水溶性离子的日变化特征及形成机制

为研究雾霾天气下SO42-、NO3-和NH4+的形成机制,2013年4月18~23日,使用6级Anderson大流量采样器采集了不同粒径段的气溶胶样品,并利用离子色谱对其中的水溶性无机离子进行了分析.结果表明,广州雾霾期间PM3和PM10中总水溶性无机离子平均浓度分别为(32.7±13.3)μg/m3和(39.4±15.7)μg/m3.SO42-、NO3-和NH4+是最主要的水溶性离子,它们在PM3和PM10中占总离子质量分数分别为76%和71%.3种离子主要集中在0.49~1.5μm的液滴模态,该模态中NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在,而凝聚模态的NH4+则主要以(NH4)2SO4和NH4HSO4的形式存在.液滴模态的SO42-主要来自雾内或颗粒表面的液相氧化反应,NO3-主要来自夜间N2O5在颗粒表面的水解反应,NH4+主要来自NH3在颗粒上进行的非均相中和反应,而这3种离子在该模态的日变化特征则很好的反映了以上的形成机制.受太阳辐射的影响,3种离子的浓度在凝聚模态均表现为白天高于夜晚.     

京津冀农业源氨排放对PM2.5的影响

根据收集的京津冀区域农业氨排放源活动水平数据,使用排放因子法建立了2014年京津冀地区农业氨排放清单.结果表明,2014年京津冀地区农业源氨排放总量为1750695t,平均排放强度为8.09t/km²;河北省、北京市和天津市农业氨排放量分别为1594087t、58822t和97786t.;猪和蛋鸡是畜禽养殖业中氨排放的主要来源,分别占31.29%和26.07%.模拟结果表明,农业氨减排使京津冀地区PM_2.5的年均浓度下降12.04μg/m³,下降比例约为18.36%,4月份和7月份农业氨减排对PM_2.5的影响较大,而1月份影响较低;农业氨减排使无机盐（硫酸盐+铵盐+硝酸盐）的年均浓度下降10.00μg/m³,年均浓度下降比例为41.84%,对硝酸盐的影响最大,铵盐次之,硫酸盐最小.