Characteristics, evolution, and regional differences of biomass burning particles in the Sichuan Basin, China

The Sichuan Basin has experienced serious air pollution from fine particulate matter (PM_2.5) in the past few years with biomass burning has been identified as a major source of PM_2.5 in this region. We used single particle aerosol mass spectrometer to investigate the characteristics of biomass burning particles in three interacting cities representing different types of urban environment in the Sichuan Basin. A total of 739,794, 279,610, and 380,636 biomass burning particles were detected at Ya'an, Guang'an, and Chengdu, which represented 42%, 69%, and 61%, respectively, of the total number of particles. We analyzed the chemical composition, transportation, and evolution of biomass burning particles. The contribution of K-elemental carbon and K-secondary inorganic particles was highest in Ya'an (36%) and Guang'an (47%), respectively, reflecting the important role of fresh biomass burning particles and long-distance transport in these two cities. Air masses originating from different directions corresponded to different levels of PM_2.5 and the contributions of polluted clusters increased significantly on polluted days. Fresh and secondary inorganic biomass burning particles increased pollution at Ya'an and Guang'an, respectively, but dominated different stages of pollution in Chengdu. K-nitrate particles were formed by photochemical reactions, whereas K-sulfate particles were formed by both photochemical and liquid-phase reactions. Investigation of the degree of particle aging showed that there were more fresh particles at Ya'an and more aged particles at Guang'an. These results are useful in helping our understanding of the characteristics of biomass burning particles and evaluating their role in PM_2.5 pollution in the Sichuan Basin.     

泰山夏季PM2.5中生物源SOA的分子组成及影响因素

为探究泰山夏季PM_2.5中生物源二次有机气溶胶（BSOA）的分子组成、昼夜变化特征、及影响因素,于2016年7~8月在泰山山顶进行PM_2.5样品采集,并对碳质组分、无机离子和BSOA示踪物进行分析.结果表明,元素碳（EC）和左旋葡聚糖质量浓度处于较低水平且昼夜差异较小（t检验,P < 0.05）,表明采样期间泰山山顶气溶胶受人为污染排放的影响较小.BSOA示踪物的总质量浓度呈昼高夜低的变化特征,表明白天较强的温度和太阳辐射使得气溶胶的氧化程度比夜间强.其中,异戊二烯类SOA示踪物的质量浓度最高达（77.64±51.79）ng/m³,其次为单萜烯类和倍半萜烯类SOA示踪物,分别为（33.68±21.29）和（6.97±3.28）ng/m³.基于示踪物-产率法估算得出SOC_异戊二烯对有机碳（OC）的贡献率（15.3%）最高.由BSOA示踪物与RH（R￡-0.45）和pH_is（R￡-0.53）的负相关性可知,高湿条件可以降低气溶胶的酸度进而抑制BSOA通过酸催化氧化反应的形成.由BSOA与温度和人为源指示物（左旋葡聚糖和EC）的相关性分析得出,采样期间泰山地区BSOA主要受当地BVOCs氧化反应的影响,而受长距离传输人为污染源的影响较小.     

四川省基于第二次污染源普查数据的人为源大气污染源排放清单及特征

本研究根据自下而上和自上而下相结合的方法收集四川省人为源活动水平数据,其中工业源活动水平来自四川省第二次污染源普查数据,涵盖11020台锅炉信息、60078家工业企业信息,成都市收集了19152家工业企业数据,占四川省企业总数的32%.各污染源选取合理的排放因子并结合GIS技术,构建了该地区2017年9 km×9 km人为源大气污染物排放清单.结果表明,2017年四川省SO₂、NO_x、CO、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC、VOCs和NH₃排放总量分别为308.6×10³、725.7×10³、3131.2×10³、927.6×10³、422.4×10³、30.2×10³、72.0×10³、600.9×10³和887.1×10³t.固定燃烧源和工艺过程源是SO₂主要贡献源,CO的主要贡献源为工艺过程源和移动源,扬尘源和工艺过程源为PM₁₀和PM_2.5的主要贡献源,扬尘源是BC和OC最大贡献源,VOCs排放源主要来自工艺过程源、移动源和溶剂使用源,NH₃排放主要来源于畜禽养殖和氮肥施用.污染空间分布结果显示,各项污染物主要集中分布于人口密集,工业和农业较为发达的四川盆地和攀枝花部分区域,高值点位集中在成都平原地区的德阳—成都—眉山—乐山沿线.本研究建立的排放清单仍具有一定不确定性,后续研究工作中应进一步加强活动水平数据获取的准确性,针对典型污染源开展污染物排放因子测试工作,完善网格化排放清单,为四川省大气污染防治提供科学支撑.     

长三角区域非道路移动机械排放清单及预测

基于长三角典型城市非道路移动机械实地调查成果,结合长三角各城市非道路移动机械相关指标现状及变化趋势,建立了长三角三省一市非道路移动机械大气污染源排放清单,并开展了2005~2025年区域非道路移动机械保有量、燃油消费量及污染物排放量预测.2014年长三角非道路移动机械总量约为8.23×106台,柴油消费量约9.95×106t,SO_2、NO_x、CO、VOCs、PM10和PM_(2.5)排放分别为5.5×10~3、4.9×10~5、7.6×10~5、1.1×10~5、2.9×10~4和2.7×10~4t,农用机械占长三角机械总量的93%,CO和VOCs排放贡献分别为88%和77%;建筑及市政工程机械的NO_x和PM_(2.5)排放贡献较为突出,分别占49%和35%.长三角中部和北部城市机械排放贡献相对突出.2005~2014年间,长三角地区非道路移动机械保有量、油耗及排放增幅均相对较快,预计到2020和2025年,区域非道路移动机械总量增速明显放缓,柴油消费量分别比2014年增加2%和8%.到2020年,SO_2、NO_x、CO、VOCs、PM10和PM_(2.5)排放分别比2014年下降97%、10%、3%、10%、11%和11%;到2025年分别下降97%、16%、3%、15%、21%和21%.预计未来长三角区域非道路移动机械排放将呈现逐年下降趋势,但相比机动车降幅仍相对较小,其排放贡献将日益突出,加快老旧机械淘汰并进一步提升机械排放标准对削减非道路移动机械排放总量具有十分重要的意义.     

Water regime-nitrogen fertilizer incorporation interaction: Field study on methane and nitrous oxide emissions from a rice agroecosystem in Harbin, China

Water regime and nitrogen (N) fertilizer are two important factors impacting greenhouse gases (GHG) emission from paddy field, whereas their effects have not been well studied in cold region. In this study, we conducted a two-year field experiment to study the impacts of water regime and N fertilizer on rice yields and GHG emissions in Harbin, China, a cold region located in high latitudes. Our results showed that intermittent irrigation significantly decreased methane (CH₄) emission compared with continuous flooding, however, the decrement was far lower than the global average level. The N₂O emissions were very small when flooded but peaked at the beginning of the disappearance of floodwater. The N fertilizer treatments increased CH₄ emissions at low level (75kgN/ha). But both CH₄ and N₂O emissions were uninfluenced at the levels of 150kgN/ha and 225kgN/ha. Rice yields increased under intermittent irrigation and were highest at the level of 150kgN/ha. From our results, we recommended that the intermittent irrigation and 150kgN/ha as the ideal water regime-nitrogen fertilizer incorporation for this area to achieve low GHG emissions without impacting rice yields.     

四川省人为源大气污染物排放清单及特征

在收集四川省各城市人为污染源活动水平数据基础上,基于自下而上和自上而下结合的清单构建方法,选取排放因子并结合GIS技术,建立了该地区2015年1 km×1 km人为源大气污染物排放清单.结果表明,2015年四川省人为源SO_2、NO_x、CO、PM_(10)、PM_(2.5)、BC、OC、VOCs和NH_3排放量分别为444.9×10~3、820.0×10~3、3 773.1×10~3、1 371.6×10~3、537.5×10~3、28.7×10~3、53.1×10~3、923.6×10~3和988.0×10~3t.电厂和工业锅炉等燃煤排放贡献了95%以上的SO_2,移动源、化石燃料燃烧源和工艺过程源分别贡献了54%、23%和20%的NO_x,以钢铁和建材制造为主的工艺过程源分别贡献了20%的PM_(10)和34%的PM_(2.5),以道路扬尘为主的扬尘源分别贡献了60%的PM_(10)和35%的PM_(2.5),生物质燃烧分别贡献了33%的BC和51%的OC,以机械加工、建筑装饰、电子设备制造、印刷和家具等行业为主的溶剂使用源贡献了46%的VOCs,NH_3主要来自畜禽养殖和氮肥施用等农业部门排放,分别占总排放量的70%和25%.污染物空间分布结果显示,四川省各项大气污染物主要集中分布于人口最为密集,农业和工业均较为发达的四川盆地和攀枝花部分区域,其中,以成都、德阳和绵阳为代表的成都平原城市群为四川盆地内的主要排放高值区域.所建立的排放清单存在一定不确定性,后续研究中应针对活动水平数据获取的不足开展数据收集工作,加强排放贡献较大典型污染源的排放因子本地化研究工作,逐步完善四川省大气污染物排放清单,为四川省复合型大气污染研究和防治提供科学支撑.     

近50 a西北干旱区冬季积雪日数变化特征

论文基于西北干旱区104个站点1961—2010年的日积雪深度、日平均气温、日降水量数据和NCEP/NCAR数据,利用K-means聚类分析、Mann-Kendall法等方法,对西北干旱区冬季积雪日数的时空变化特征及其变化原因进行分析。结果表明:1)冬季积雪日数大值主要集中在阿尔泰山和准噶尔盆地地区,西辽河流域、鄂尔多斯高原、天山、塔里木、阿拉善高原地区冬季积雪日数相对较少,内蒙古高原地区冬季积雪日数基本呈由高纬地区向低纬地区减少的趋势。2)近50 a,西北干旱区冬季积雪日数呈增加趋势,且各区域主要在1984年发生突变现象。内蒙古高原地区内站点冬季积雪日数变化较大,其他分区内站点的冬季积雪日数基本无变化。3)西北干旱区各分区周期变化主要集中在5、10、25 a左右,其中25 a的周期变化最为明显。4)冬季东亚大槽、南支槽的减弱与西风的增强使西北干旱区降水量增加是导致西北干旱区冬季积雪日数增加的主要原因。     

基于OMI数据的兰州地区吸收性气溶胶指数时空分布特征研究

基于OMAERUV遥感数据产品,对兰州地区2008—2017年紫外吸收性气溶胶指数(ultraviolet aerosol index,UVAI)的时空分布进行了分析,并对其变化相关因素进行了探讨,结果表明:兰州地区2008—2017年UVAI整体呈上升趋势,年均值增幅为7.0%,2008—2010年UVAI出现了最大增长率53.1%,2011—2015年UVAI出现了最大降低速率18.5%,2016—2017年UVAI在2015年的基础上继续下降,2017年有所上升.2008—2017年兰州地区UVAI的空间分布特征为中间高、东西两侧低.10年来研究区UVAI最高值一直为永登县和皋兰县结合部及相邻区域,也是吸收性气溶胶的污染源中心.每年的最高值出现在1—2、11—12月,10年中最大的UVAI值出现在2017年的12月,每年的最低值出现在6—7月,10年中最低的UVAI值出现在2017年6月,四季UVAI值水平为:冬季春季秋季夏季.影响因素中UVAI与自然要素中的风向、温度和降水关系密切,兰州各地区的人口密度也与UVAI的变化具有相关性;基于PM_(2.5)的UVAI指示的空气质量等级分析,兰州地区空气质量以良为主.针对兰州地区UVAI的时空分布特点、吸收性气溶胶外源和内源污染源情况,提出了在永登县北部区域建设防护林带、减少人为活动强度等建议.     

青藏高原东部黄土粒度分布的端元模型研究

为了探讨青藏高原东部黄土粒度指标蕴含的物源和沉积信息,运用参数化端元分析模型对青藏高原东部地区采集的大量表土和马兰黄土样品粒度数据进行了分解。结果得到五个Gen.Weibull分布端元,分别是:(1)众数粒径为1~2μm和7~9μm的远源端元,可能由高空西风搬运而来;(2)众数粒径为35~45μm和60~80μm中远源端元,可能主要由高原季风搬运而来;(3)众数粒径为180~560μm的砂粒组分端元,可能主要为近源和局地来源。因此研究区黄土为多物源、多搬运动力下的风成沉积物。进一步比较端元间的众数粒径、标准偏差以及含量占比的差异,揭示了沉积区的地理位置、地形地貌等环境因素差异对黄土沉积有重要影响。此外,研究区与邻近的黄土高原西缘黄土粒度端元的特征差异指示了青藏高原东部黄土在搬运动力、物质来源及其贡献方面与西部黄土高原明显不同。     

离子色谱法测定钻井废水中的S~(2-)

川东气田生产过程中产生的废水含有硫化物,且色度深、浊度大。为测定废水中的Ｓ２－含量,实验探索了将Ｓ２－氧化成ＳＯ２－４后用离子色谱测定的方法。进行了Ｓ２－的转化率实验,结果表明：Ｓ２－含量在０～２．７ｍｇ／Ｌ范围内可以被完全氧化成ＳＯ２－４,转化率为９８．８％～１０８．０％。同时进行了该方法的精密度和准确度实验,并与碘量法进行了对比,对同一标样和实际样品的测定两种方法的结果吻合较好,该方法测定钻井废水中的Ｓ２－含量,可以避免色度、浊度的干扰,且简便、灵敏、准确