北京地区冬夏季持续性雾-霾发生的环境气象条件对比分析

在北京地区,除冬季供暖期外盛夏也是雾-霾天气的高发季节,与我国南方不同.使用微波辐射仪、风廓线和常规气象探测资料、NCEP再分析资料以及大气成分观测结果,通过对比分析揭示了冬、夏季持续6 d的2个雾-霾过程形成和维持机制的异同.冬季雾-霾过程出现在高空西北气流、低层多短波活动的背景下,其形成和维持的主要机制是边界层内始终有逆温层、地面弱风场、底层湿度逐渐增大.逆温层昼高夜低、湿度昼小夜大是影响PM2.5质量浓度和能见度日变化的重要环境因子.在雾-霾天气持续期间地面弱风场能够维持主要源于冷空气势力弱、常不能影响到地面.此外,入夜后地面迅速辐射降温、边界层上层有暖平流以及空气过山后下沉增温在逆温层的形成中起了关键作用.然而,对于夏季持续性雾-霾天气,气溶胶区域输送、环境大气保持对流性稳定、空气的高饱和度是其发生的重要条件.在副热带高压长时间控制下对流层低层盛行偏南风,北京的PM2.5质量浓度随着偏南风风速增大升高.对流层底层系统性偏南风与北京附近的山谷风共同构成了从北京以南气溶胶累积地向北输送的机制.夏季雾-霾过程低层没有逆温,但是北京上空一直维持超过200 J·kG-1的对流抑制能量,它同样限制了污染物的垂直扩散.夏季自由对流高度也存在昼夜变化,其对PM2.5浓度和能见度的作用与逆温层高度升降相同.因此,冬、夏个例分别代表了2种不同类型的持续性雾-霾过程,导致差异的根本原因在于大气环流型.     

上海大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

采用分子生物学技术16S rRNA克隆文库方法,以上海市2012年不同月份的大气降水样品为模板构建细菌16S rRNA克隆文库,对连续5个月的大气降水样品中细菌群落结构组成及多样性进行了研究,并对其群落结构的生物多样性、物种丰度及覆盖率等进行了分析比较.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)(α-,β-,γ-)是上海市降水样品中细菌的优势菌群(32.5%~94.1%),另外还包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同月份降水样品的细菌群落结构组成与多样性均存在着差异性,夏季6月样品的细菌群落生物多样性及物种丰度明显高于其它样品,其次是秋季8月的样品.     

气象因素对广州市大气中二噁英污染特征的影响

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪测定了广州市环境空气中2,3,7,8-PCDD/Fs的含量,并对其来源进行初步分析.重点研究了广州市大气二噁英浓度的空间和季节分布特征,分析其毒性当量浓度变化与气象因素的相关性,并利用美国空气资源实验室的拉格朗日混合单粒子轨道模型对气流轨迹进行模拟,为了解广州市大气二噁英污染状况提供重要的基础数据.结果表明,工业区的二噁英浓度高于其他功能区;大气二噁英毒性当量浓度最高值出现在春季;风向和风速、温度和气压、相对湿度、降水等气象因素都会对大气二噁英的污染程度产生影响,温度、风速与大气二噁英浓度呈负相关,但相关性不明显;经过气团后向轨迹分析,秋季气流轨迹主要往西北地区延伸,冬季大气团运移较慢,主要来自内陆地区,春夏季节气流主要经过东南沿海或海面到达广州.     

我国24个典型饮用水源地中14种酚类化合物浓度分布特征

研究了14种酚类化合物在我国五大流域(黄河、海河、辽河、长江、淮河)24个典型饮用水源地水源水中的浓度水平.结果显示:14种酚类化合物在我国饮用水源地中的浓度在nd～213 ng·L-1范围内,浓度均值在2.44～31.2 ng·L-1范围内,浓度中位数在nd～40.0 ng·L-1范围内.14种酚类化合物中,硝基苯酚类化合物浓度最高,浓度中位数为37.9 ng·L-1,浓度平均值为27.4 ng·L-1.其次为苯酚、五氯酚、二氯苯酚(2,4-二氯苯酚和2,6-二氯苯酚)和三氯苯酚(2,4,6-三氯苯酚和2,4,5-三氯苯酚);四氯苯酚(2,3,5,6-四氯苯酚、2,3,4,6-四氯苯酚、2,3,4,5-四氯苯酚)和烷基苯酚(邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚)浓度较低.通过商值法对14种酚类化合物进行生态风险评价后发现,14种酚类化合物的风险商均远小于1,表明其对我国饮用水源地的生态风险较低.对8种已报道健康参考剂量或致癌斜率因子的酚类化合物进行健康风险评价,结果显示,7种酚类化合物的最大非致癌风险在10-6到10-4范围内,2,4,6-三氯酚和五氯酚的致癌风险在10-6量级以下,表明其健康危害较弱.     

孔雀石绿高效脱色菌株的筛选、鉴定与脱色特性研究

孔雀石绿应用广泛,但难以降解且对许多生物都具有致癌致畸性.从浙江温州皮革厂污泥中分离筛选到1株孔雀石绿高效脱色菌株DH-9,16S rRNA基因序列分析表明,该菌株属于Enterabacter sp.属.单因素实验结果表明:当pH值在3.0~9.0时,培养24 h以后,该菌株对孔雀石绿的脱色率均在90%以上;脱色的最适温度范围为30~40℃;多数所测试碳源对脱色没有显著影响,而多数所测试氮源则对脱色有显著的促进作用;所测金属离子中,仅Cu2+和Fe3+对脱色有显著的抑制效应;此外,当接种量达到3%(V∶V,菌体干重约0.23 g·L-1)以后,12 h的脱色率即可达到90%以上.响应面设计实验结果显示,菌株DH-9对孔雀石绿脱色的最优操作条件为:pH 6.0、1.0 g·L-1的半乳糖、1.0 g·L-1的酵母粉、3.0 mmol·L-1的氯化钙以及培养温度为34.5℃.验证实验结果表明:在最优条件下,该菌株在8 h内对孔雀石绿的脱色率可达99.4%.总体而言,菌株DH-9在孔雀石绿脱色中的实际应用潜能较大.     

填埋场中铁的生物化学循环对反硝化的影响

在模拟填埋体系中,以填埋场稳定的垃圾为接种物,通过控制有机物和硝氮负荷,研究了铁的生物化学循环对反硝化的影响.结果表明,垃圾填埋场内蕴藏着能实现铁的厌氧氧化还原并同步还原硝氮的复合功能菌群.通过改变有机物和硝氮的负荷,可使得填埋场内持续进行着铁的氧化还原循环和同步氮素转化.从氮素转化产物来看,铁的循环体系中氨氮浓度比传统的反硝化体系低4 mmol·L-1.填埋场内铁的生物化学循环过程对于原位脱氮具有极大贡献.     

工业锅炉PM2.5产排特性试验研究

采用荷电低压颗粒撞击器(ELPI)对哈尔滨市两台燃用烟煤的工业锅炉PM2.5排放特性进行了研究.研究结果表明:PM2.5的粒数和质量浓度分布曲线均呈现单峰分布,前者峰值出现在0.12~0.2μm粒径范围内,这部分粒子主要是由无机物气化-凝结形成的亚微米颗粒物和挥发分未完全燃烧形成的炭黑粒子,而后者峰值出现在0.32μm处,粒子主要是由炭黑粒子形成的亚微米颗粒和残灰粒子形成的超微米颗粒.同时发现,旋风除尘和湿法除尘对PM2.5各级颗粒均有一定的去除效果,采用多管旋风和冲击水浴除尘器联合除尘效率比单种水膜除尘器除尘效率高;湿法脱硫系统对PM2.5的脱除也有明显的作用,由于除雾器不能全部去除小雾滴,这些雾滴中固体颗粒被干燥和水溶性物质结晶析出,PM0.32颗粒物粒数浓度有所增加,而PM0.32~2.5的颗粒物粒数浓度有所减少,但总质量浓度降低.     

聚醚砜超滤膜接枝聚乙烯醇-氨基酸共聚物的亲水改性研究

基于聚合多巴胺的附着性及易与氨基(—NH2)等基团形成共价键的特性,本实验将聚合多巴胺作为对聚醚砜(PES)超滤膜进行表面改性的接枝中间物,将聚乙烯醇(PVA)-氨基酸共聚物接枝至PES膜表面,从而提高PES超滤膜的亲水性能.实验通过PVA与氨基酸的酯化反应形成PVA-氨基酸共聚物,将带有—NH2的共聚物与PES超滤膜表面的聚合多巴胺涂覆层形成共价键,从而将亲水的PVA-氨基酸共聚物接枝到疏水的超滤膜表面.实验利用通量的变化、红外光谱(FTIR)分析、表面接触角、场发射扫描电镜(FESEM)等手段来表征膜特征参数的变化,同时也考察了改性膜对油水乳化液的分离效率和抗污染能力.试验结果表明,经过PVA-氨基酸共聚物接枝改性的膜表面的亲水性有一定的提高,原膜接触角为91°,涂覆和接枝改性后的膜表面接触角分别为71°和53°,油水乳化液的分离实验显示,改性后的膜通量和清洗恢复率均有明显提高.     

粉煤灰负载Fe2O3脱除气态单质汞的试验研究

在固定床反应器中研究了利用燃煤电厂固废粉煤灰(FA)负载Fe2O3所制备的Fe2O3/FA催化剂对气态Hg0的脱除情况,发现Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0的能力.同时,考察了Fe2O3负载量、温度、空速、Hg0浓度、烟气成分等对Fe2O3/FA脱除Hg0的影响.结果表明,Fe2O3/FA对Hg0的脱除能力随Fe2O3负载量(1%~10%)的增加和温度(120~200℃)的升高而增强;Fe2O3/FA在较低的空速和Hg0浓度条件下表现出了更高的脱除Hg0的活性;HCl和O2促进了Fe2O3/FA对Hg0的脱除,而SO2和H2O抑制了Fe2O3/FA对Hg0的脱除.逐级化学提取实验结果证实,Fe2O3将Hg0氧化为Hg2+的化合物并吸附在FA上,这是Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0能力的原因.     

1961-2012 年西藏极端降水事件的变化

利用18 个气象站点1961-2012 年逐日降水量资料,计算了10 个极端降水指数,采用滑动平均、线性回归、Mann-Kendall 非参数检验和Morlet 小波分析等方法,分析了西藏极端降水事件的变化规律。结果表明：西藏近52 a 连续干旱日数（CDD）呈显著减少趋势,最大5 d 降水量也趋于减少但不显著,大雨日数和强降水量的线性趋势不明显,其他6 个极端降水指数都表现为增加趋势且不显著。与全球、青藏高原及其周边地区比较,西藏CDD和连续湿日的变幅明显偏大,最大1 日降水量、强降水量和极强降水量的变幅明显偏小。除CDD外,极端降水指数的变化趋势与海拔高度呈显著的二次曲线关系,仅有中雨日数的变化趋势与经度呈显著的正相关。在近52 a 的时间尺度上各项极端降水指数都存在3～4 a 显著周期,多数指数也存在12a、15 a 和16 a 的周期。在时间转折上,CDD的突变点时间较早,从1974 年开始;中雨日数、连续湿日和年总降水量的突变点发生在20 世纪80 年代末。从空间分布来看,那曲地区西部是极端降水指数变化最为显著的区域,雅鲁藏布江中游大部的多数极端降水指标趋于下降,而山南地区南部、林芝地区东南部的降水极值和降水强度都在增加。