Size distribution and source of heavy metals in particulate matter on the lead and zinc smelting affected area

In order to understand the size distribution and the main kind of heavy metals in particulate matter on the lead and zinc smelting affected area, particulate matter(PM) and the source samples were collected in Zhuzhou, Hunan Province from December 2011 to January 2012 and the results were discussed and interpreted. Atmospheric particles were collected with different sizes by a cascade impactor. The concentrations of heavy metals in atmospheric particles of different sizes, collected from the air and from factories, were measured using an inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS). The results indicated that the average concentration of PM, chromium(Cr), arsenic(As), cadmium(Cd) and lead(Pb) in PM was177.3 ± 33.2 μg/m~3, 37.3 ± 8.8 ng/m~3, 17.3 ± 8.1 ng/m~3, 4.8 ± 3.1 ng/m~3 and 141.6 ± 49.1 ng/m~3,respectively. The size distribution of PM displayed a bimodal distribution; the maximum PM size distribution was at 1.1–2.1 μm, followed by 9–10 μm. The size distribution of As, Cd and Pb in PM was similar to the distribution of the PM mass, with peaks observed at the range of1.1–2.1 μm and 9–10 μm ranges while for Cr, only a single-mode at 4.7–5.8 μm was observed. PM(64.7%), As(72.5%), Cd(72.2%) and Pb(75.8%) were associated with the fine mode below 2.1 μm,respectively, while Cr(46.6%) was associated with the coarse mode. The size distribution characteristics, enrichment factor, correlation coefficient values, source information and the analysis of source samples showed that As, Cd and Pb in PM were the typical heavy metal in lead and zinc smelting affected areas, which originated mainly from lead and zinc smelting sources.     

Effect of lanthanum loading on nanosized CeO2-ZnO solid catalysts supported on cordierite for diesel soot oxidation

We report the application of a solid lanthanum–ceria–zinc catalyst in the catalytic regeneration of diesel particulate filters(DPF) in diesel engines.We synthesized a CeO_2–ZnO–La_2O_3(Ce–Zn–La) mixed oxide by a lactic acid-mediated sol–gel method,which efficiently coated cordierite substrates for soot capture and combustion.We studied the effects of La loading on the physicochemical and catalytic properties of Ce–Zn mixed oxide during lowtemperature soot combustion processes.We characterized the synthesized catalysts by X-ray diffraction(XRD),Fourier-transform infrared spectroscopy(FTIR),N2 adsorption,Raman spectroscopy,oxygen storage capacity(OSC),and scanning and transmission electron microscopy(SEM and TEM).Thermogravimetric and differential thermal analysis(TGA/DTA)confirmed that the catalysts effectively reduced the soot oxidation temperature.The ternary Ce–Zn–La mixed oxide catalyst with Ce/Zn/La atomic ratio of 2:1:0.5 had the highest catalytic activity and promoted soot oxidation at temperatures below 390°C.This indicated that the large number of oxygen vacancies in the catalyst structure generated oxygen species at low temperatures.Raman spectroscopy measurements revealed the presence of oxygen vacancies and lattice defects in Ce–Zn–La samples,which were key parameters concerning the stability and redox properties of the prepared catalysts.     

光和生物改性溶解性有机质介导17α-乙炔基雌二醇厌氧降解

自然水体溶解性有机质(DOM)在光照和微生物存在的条件下理化性质会发生改变,从而影响其对类固醇类雌激素降解的介导作用.本研究通过对从洱海沉积物中提取的两种典型DOM物质—胡敏酸(HA)和富里酸(FA)分别经过72 h的微生物改性和48 h的光改性,分别比较厌氧条件下光改性前后DOM介导微生物降解17α-乙炔基雌二醇(EE2)的能力变化,以及微生物改性前后DOM介导光降解EE2的能力变化.同时,通过紫外可见吸收光谱、三维荧光光谱和电子供给能力对改性前后的DOM进行分析.结果表明:经过微生物改性后,HA和FA的荧光强度和腐殖化程度都有所提高,但紫外吸光强度和芳香性降低,并且与污染物的结合能力提高,使得光照条件下其介导的EE2更容易发生降解反应.微生物改性后HA介导下的EE2光降解效果要明显好于FA的介导效果.经过光改性后,HA和FA紫外吸光强度和芳香性升高,荧光强度和电子供给能力降低.光改性后HA介导下的EE2微生物降解效果要明显好于FA的介导效果.可见自然水体中微生物改性DOM介导的EE2降解效果相比光改性DOM的介导更加明显.     

掺混聚甲氧基二甲醚对柴油机排放的影响

为研究聚甲氧基二甲醚（PODE）/柴油混合燃料对柴油机颗粒物（PM）粒径分布和各模态颗粒捕集效率的影响,将PODE按照体积百分比0%、10%、20%和30%与柴油混合,在不对柴油机做任何改动的情况下,进行排放测试,测量NO_x排放和DPF前后的颗粒粒径分布.结果表明：随着PODE掺混比提高,NO_x排放在10%~50%负荷工况下呈上升趋势,75%~100%负荷工况下呈先上升后下降的趋势;NO₂/NO_x随着PODE掺混比的提高呈上升趋势.PODE的添加可有效降低PM排放.与柴油相比,燃用PODE掺混比20%的混合燃料时,降低PM效果最好;100%负荷工况下,PM总数量浓度降低了18.93%,总体积浓度降低了31.27%.掺混PODE,使DPF对PM的捕集效果减弱,10%~50%负荷工况下较为明显,但捕集率依然可以达到95%以上.     

室内颗粒物的稳态置换流净化机制

对室内颗粒物输运扩散进行了机理上的探讨.用时间空间尺度分析方法,把颗粒物通量分解为宏观平均运动δ尺度的平移滑移,湍流运动的η微尺度的湍流扩散,以及分子运动λ尺度的布朗运动4部分,得到颗粒物通量的系综平均表达式及模式计算表达式,并以此分析总结出提高室内颗粒物净化效率的方法,即低流速及低湍流度梯度.采用数值计算比较了稳态置换流与常规点状上进风上排风形成流场的区别,通过现场实测比较了不同方式安装稳态置换流装置的2个房间的颗粒物数浓度随时间变化,提出并应用剂量加权净化效率对净化效果进行了比较.结果表明,稳态置换流的维持弱正压、线状斜对边进排气口布局、低流速及低湍流度等做法能有效提高净化效率并降低能耗.     

基于SPAMS的天津市夏季环境受体中颗粒物的混合状态及来源

天津位于京津冀区域,近年来面临的颗粒物污染问题受到广泛关注,研究其大气环境中颗粒物的化学组成及来源具有重要意义.为明确天津市夏季环境受体中颗粒物的混合状态及可能来源,于2017年7月利用单颗粒气溶胶质谱仪(single particle aerosol mass spectrometer,SPAMS)在津南区采集到成功电离有粒径及完整质谱信息颗粒209 887个,利用ART-2a对有质谱数据的颗粒按照质谱特征的相似性进行聚类共获得369个颗粒物类别,随后按照类别的化学组成(质谱谱图)的相似性进行人工合并获得19个颗粒物类别,包括:K-EC(0.20%)、K-EC-Sec(0.18%)、K-NO_3-PO_3(12.00%)、K-NO_3-SiO_3(2.98%)、K-Sec(0.16%)、EC(39.60%)、EC-Sec(3.46%)、EC-HM-Sec(3.93%)、HEC(1.49%)、HEC-Sec(1.38%)、OC-Amine-Sec(3.58%)、OC-Sec(0.36%)、OCEC-Sec(0.71%)、Dust-HEC(21.35%)、Dust-Sec(0.72%)、Cl-EC-NO_3(1.22%)、Na-Cl-NO_3(3.20%)、HM-Sec(2.58%)和PAH-Sec(0.90%)颗粒.得到的各个颗粒类别可归因于气溶胶颗粒的不同来源及不同的传输和反应过程,综合分析采集到的颗粒贡献源主要包括机动车排放源、生物质燃烧源、工业排放源、扬尘源、燃煤源和二次源等.其中K-EC、EC、HEC和Dust-HEC等颗粒主要来自一次源直接排放,K-Sec、OC-Amine-Sec、OC-Sec、OCEC-Sec和Na-Cl-NO_3等颗粒大都是一次源排放颗粒经历了不同程度的老化或与二次组分进行了不同程度的混合.     

测量固定源可凝结颗粒物的稀释间接法及系统

固定源排放的可凝结颗粒物（CPM）已引起广泛关注,但我国尚没有标准测量方法.本研究报道了可用于固定源可凝结颗粒物测量的稀释间接法,并开发了基于单旋风切割头的测量系统,提高了可凝结颗粒物测量的准确性及测量仪器的便携性.在常温和烟气温度下旋风切割头的颗粒物分离效率均满足国际标准对切割头分离效率的要求.基于燃煤电厂等固定源现场评测结果和测量系统适用性的考量,建议稀释间接法及测量系统的关键运行参数如下：稀释比为10∶1,停留时间为10 s,稀释后的烟气温度≤30℃,相对湿度≤70%.用所研发的稀释间接法测量系统对燃煤电厂、钢铁厂烧结机机头和钢铁焦化厂总排口可凝结颗粒物进行了测试,结果表明,燃煤电厂总排口CPM平均浓度为（0.8±0.3）mg·m^-3,钢铁厂烧结机机头总排口CPM平均浓度为（6.2±1.7）mg·m^-3,钢铁焦化厂总排口CPM平均浓度为（1.2±0.8）mg·m^-3.     

基于移动传感器的城市道路颗粒物污染特征

为实时分析城市道路环境中PM污染的变化特征,以出租车作为PM传感器的载体,对济南市道路环境进行了3个月的监测,并结合监测站的监测数据,对道路环境中PM的污染特征进行了分析.以核密度估计的方法提取了道路环境的PM“基线”,并量化了道路环境的排放贡献.结果表明,济南市PM污染严重的路段并不是位于交通较为密集的市区,而是集中在道路较为稀疏的郊区.将济南市路网系统划分为1021段道路,其中65%的路段PM_2.5浓度集中在43~46μg/m³,PM₁₀浓度在55~70μg/m³.相对于城市环境（监测站）,早晚高峰尤其早高峰对于道路环境（传感器）的影响更为显著.通过提取的PM“基线”和传感器的小时均值,将传感器的测量信号分为背景浓度信号和排放浓度信号.研究期间,PM_2.5区域污染和排放占比分别为78.6%和21.4%,对于PM₁₀而言,区域污染和排放占比分别为71.9%和28.1%.     

轨道交通列车内空气质量研究现状与展望

城市轨道交通因其运量大、效率高、能耗低等诸多优点,成为城市公共交通的主要方式,其中主要以地铁为主。虽然通勤者在地铁内停留时间短,但因列车及乘客的活动,其内自然通风不足,空气质量差,影响出行人员身体健康。研究表明：颗粒物（PM）、挥发性有机物（VOCs）和细菌是主要的空气污染物。其中,轨道交通颗粒物主要来源于列车与轨道之间的磨损,且颗粒物中金属元素含量丰富,遗传毒性较强。VOCs主要来源于地铁装饰物的挥发,细菌与真菌等主要受客流量、通风、温度等因素影响。此外,文章综合叙述了暴露于PM以外的各种空气污染物的健康风险。最后,指出进一步优化列车运行条件、开发先进的空气净化装置,是未来轨道列车空气质量研究与控制的方向。     

苏州市大气中汞的形态分布特征及来源分析

针对苏州市大气中汞的分布特征和污染来源,自2018年1月1日至2018年12月31日对苏州市大气中的气态元素汞(GEM)、气态氧化汞(GOM)和颗粒态汞(PBM)进行1 a的连续监测,并基于浓度权重轨迹分析法(CWT)和浓度玫瑰图法,研究2018年大气汞来源和浓度变化规律.结果表明,监测期间苏州市大气中GEM、GOM和PBM浓度分别在0～53.3 ng·m~(-3)、 0～256 pg·m~(-3)和0～5 208 pg·m~(-3),年均浓度分别为(2.57±2.09)ng·m~(-3)、(5.27±15.7)pg·m~(-3)和(16.0±157)pg·m~(-3).其中,GEM是苏州市大气汞的主要成分,约占99.2%.监测期间,苏州市大气中GEM季节平均浓度表现出冬季(3.17 ng·m~(-3))春季(3.09 ng·m~(-3))秋季(2.30 ng·m~(-3))夏季(1.98 ng·m~(-3))的规律.根据CWT分析结果,苏州大气中汞迁移具有季节性差异:春季和冬季的含汞气团主要来自于内陆,夏季主要来自于苏州本地、黄海和东海,秋季的含汞气团来自于内陆、黄海和渤海.同时研究发现西北方向来自内陆的大气汞浓度较高,东方向来自海洋的大气汞浓度较低.苏州市大气中GEM和PBM平均浓度表现为昼间低夜间高,与大气参数进行相关性拟合,得出大气中GEM日变化规律与太阳总辐射亦呈显著的相关性(r=-0.664,P0.001),与湿度呈显著的相关性(r=0.859,P0.001),与气温呈显著的相关性(r=-0.866,P0.001); PBM与太阳总辐射呈一般相关性(r=-0.554,P0.01),与湿度呈显著的相关性(r=0.835,P0.001),与气温呈显著的相关性(r=-0.831,P0.001).苏州市大气中GOM平均浓度在1 d内出现多次峰值(05:00、 12:00、 18:00和23:00)和谷值(02:00、 10:00、 15:00和19:00).GOM浓度升高与早晚高峰燃料油燃烧排放正相关,亦与O_3浓度升高导致GEM氧化生成GOM正相关.