河北省土壤化学元素的背景值与基准值

地球化学背景值和基准值是了解土壤元素地球化学特征的重要参数,而河北省土壤化学元素背景值和基准值的研究程度尚浅.基于此,收集了河北省2004～2018年间的多目标区域地球化学调查和土地质量地球化学调查数据,覆盖范围约占全省陆域面积的71%.以表层和深层土壤数据为基础,利用科学和稳健的中位值-绝对中位差法,计算了河北全省及11个地级市土壤中54项指标[Ag、Al₂O₃、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、CaO、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Fe₂O₃、Ga、Ge、Hg、I、K₂O、La、Li、MgO、Mn、Mo、N、Na₂O、Nb、Ni、P、Pb、pH、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO₂、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr和总碳(TC)、有机碳(C_org)]的背景值、基准值和它们的变化区间,同时还计算了每个指标的自然背景变化率.结果表明,与全国相比,河北省大多数土壤化学元素的背...     

近10年华北背景大气PM2.5中重金属健康风险及污染来源的变化

为探究近10年华北背景大气PM_2.5中重金属的变化特征,分别于2011年12月至2013年1月（Ⅰ期）和2019年9月至2021年11月（Ⅱ期）,在位于渤海中部的砣矶岛国家大气背景监测站各采集71个和160个PM_2.5样品,利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定样品中重金属浓度,对比Ⅰ期与Ⅱ期重金属浓度、来源及健康风险.结果表明,Ⅱ期砣矶岛ρ（PM_2.5）均值为（54.06±39.71）μg ·m^-3,比Ⅰ期浓度低3.53μg ·m^-3.Ⅱ期PM_2.5中ρ（Zn）、ρ（Mn）、ρ（As）、ρ（Pb）和ρ（V）比Ⅰ期分别降低了54.53、172.63、0.8、79.06和3.81 ng ·m^-3,而ρ（Cr）、ρ（Cu）、ρ（Cd）和ρ（Ni）分别升高了2.01、5.42、3.03和3.55 ng ·m^-3.PMF结果表明,Ⅱ期污染源贡献率大小为：工业排放源（32.32%）>燃煤源（27.47%）>机动车排放（23.70%）>船舶排放（9.69%）>扬尘源（6.83%）,与Ⅰ期相比,扬尘源和船舶排放源对砣矶岛PM_2.5中金属的贡献率分别降低20.73%和8.83%,燃煤源和工业排放的贡献率分别增加2.50%和13.52%.Ⅱ期重金属总致癌风险增加,主要以Cr和Cd的贡献为主,总非致癌风险降低,以Mn贡献为主.因此,在大气污染治理进程中要进一步加强对Cr、Cd和Mn等重金属的污染源的管控.     

华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.     

冰核对华北平原地区积云发展的影响

利用包括双参数化微物理方案的云分辨的WRF模式（简称CR-WRF）,对2014年8月24日发生在华北平原地区的一次积云过程进行了数值模拟。CR-WRF模式比较全面地考虑了气溶胶粒子的活化过程,对不同气溶胶的不同核化方案进行了参数化,包括云凝结核（CCN）的核化、冰核（IN）的均质和异质核化等,令其浓度分为HCCN,MCCN和LCCN三个等级,分别对应数密度为 9000 cm^?3,900 cm^?3和90 cm^?3的情况下,考虑黑碳气溶胶（BC）作为IN,将其数浓度从2 cm^?3增加至 2000 cm^?3,并且在CCN浓度不变的情况下,通过改变BC的浓度探讨积云微物理过程对IN的响应。模拟结果表明：在LCCN条件下,BC浓度很低的时候冰晶数浓度大于HCCN情况下的冰晶浓度。随着BC浓度的不断增加,冰晶粒子数浓度在HCCN条件下迅速增长,并超过了LCCN和MCCN情况下的冰晶数浓度。这是由于LCCN条件下,BC浓度较低时云内过饱和水汽含量高于HCCN情况下的含量,从而形成了较多的冰晶粒子;而随着BC浓度的不断增加,在HCCN条件下的上升气流逐渐大于LCCN条件下的上升气流,因此在HCCN条件下的冰晶得以迅速增长。随着BC浓度的增长,云滴数浓度没有明显的变化;而云滴有效半径呈现出随BC浓度的增长而减小的趋势。这是由于BC对云滴粒子的形成没有较大贡献,随着BC的增加云内上升气流增强,导致云滴粒子有效半径减小。此外,对流中心上升速度随BC浓度的增长而增长;与此同时,下沉速度在LCCN情况下随BC浓度的增长而增长,在HCCN和MCCN情况下则随BC浓度的增长而减小。由此得出以下结论：在LCCN条件下由于云滴粒子的核化过程较低,因此对冰晶的异质核化过程提供了足够的水汽,使得在BC浓度很低的情况下冰晶数浓度大于HCCN和MCCN的条件。由于相变过程会不断地释放潜热,使云内对流中心上升气流增大,下沉气流减弱,并产生更多粒径较小的云滴粒子,从而起到抑制降水发生的作用。     

Stable-isotope probing of bacterial community for dissolved inorganic carbon utilization in Microcystis aeruginosa-dominated eutrophic water

Dissolved inorganic carbon (DIC) is an important source of carbon in aquatic ecosystems, especially under conditions of increased frequency of cyanobacterial bloom. However, the importance of bacteria in direct or indirect utilization of DIC has been widely overlooked in eutrophic freshwater. To identify the functional bacteria that can actively utilize DIC in eutrophic freshwater during cyanobacterial bloom, stable-isotope probing (SIP) experiments were conducted on eutrophic river water with or without inoculation with cyanobacteria (Microcystis aeruginosa). Our 16S rRNA sequencing results revealed the significance of Betaproteobacteria, with similar relative abundance as Alphaproteobacteria, in the active assimilation of H¹³CO₃^? into their DNA directly or indirectly, which include autotrophic genera Betaproteobacterial ammonia-oxidizing bacteria. Other bacterial groups containing autotrophic members, e.g. Planctomycetes and Nitrospira, also presented higher abundance among free-living bacteria in water without cyanobacteria. Microcystis aggregates showed a preference for some specific bacterial members that may utilize H¹³CO₃^? metabolized by Microcystis as organic matter, e.g. Bacteroidetes (Cytophagales, Sphingobacteriales), and microcystin-degrading bacteria Betaproteobacteria (Paucibacter/Burkholderiaceae). This study provides some valuable information regarding the functional bacteria that can actively utilize DIC in eutrophic freshwater.     

浙江省大气PM2.5时空分布及相关因子分析

该研究以浙江省2014-2019年PM_2.5浓度数据为研究对象,应用多元线性回归和随机森林方法结合气象、植被、地形、经济、人口和基础设施等因子进行分析.研究结果表明PM_2.5浓度时空分布不均匀,时间上季节变化差异显著,总体呈冬季>春季>秋季>夏季分布规律,每年呈下降趋势;空间上呈西北多东南少的分布特征.多元线性回归和随机森林模型显示日最低地表气温（MI-GST）、日最低气压（MI-PRS）、日蒸发量（EVP）、日最小相对湿度（MI-RHU）、月植被覆盖度（FVC）、日降水量（PRE）、日极大风速（MM-WIN）、日平均相对湿度（AV-RHU）、铁路密度（Railway）、日最大风速（MA-WIN）、日照时长（SSD）、海拔（DEM）、日平均风速（AV-WIN）和河流密度（River）等15个因子对PM_2.5浓度影响显著;随机森林模型均方根误差（RMSE）、均方绝对百分比误差（MAPE）和变异解释量（R²）分别为0.133、17.83%和0.834,明显优于多元线性回归（0.278、40.48%和0.575）,表明随机森林更适合浙江省PM_2.5浓度估测,该研究揭示PM_2.5时空分布及相关因子分析,为限制空气污染提供有效策略.     

农村散煤替代对PM2.5污染影响及健康效益评估——以河南省为例

基于2016年河南省农村污染物排放清单,采用县级优化模型,设置了基准和散煤治理2种情景,评估了2025年1月份河南省农村散煤替代的减排潜力,利用空气质量模型（WRF-CMAQ）模拟其对PM_2.5污染改善的贡献,并采取泊松回归模型分析了相应的居民健康效益.结果表明,由于围护结构改造的成本较低及保温效果显著,其与采暖设备的组合技术在河南省农村家庭是最适合推广的采暖技术.在散煤治理情景下,2025年1月河南省农村居民燃烧源的SO₂,NO_x,CO,PM₁₀,PM_2.5,VOCs,NH₃排放量与基准情景相比分别下降了98.3%,82.6%,99.8%,99.2%,98.8%,98.2%和99.4%.散煤治理情景下河南省2025年1月PM_2.5浓度模拟结果与基准情景相比下降4.1μg/m³,可以避免2220人过早死亡,带来23.5亿元经济效益.     

华北平原和山区城市PM2.5和O3变化关系比较分析

利用2015~2019年环境监测数据,对比分析华北地区平原城市保定市和山区城市张家口市PM_2.5和O₃变化和相关关系.结果表明：保定市PM_2.5夏低冬高,O₃夏高冬低,日变化为午后单峰型,而张家口市PM_2.5浓度低,日变化幅度较弱,冬季O₃日变化为午后峰值和凌晨5：00左右弱峰值双峰型.张家口市冬季全天及春夏秋季夜间O₃浓度显著高于保定市,甚至夏季出现夜间O₃超标异常,最高浓度达到202μg/m³,反映了平原城市和清洁山区大气物理化学过程变化的影响.PM_2.5和O₃在4~9月为正相关,11~3月为负相关;保定市PM_2.5-O₃相关系数日变化呈单峰型,张家口市为双峰型变化,凌晨和午后各有一峰值,华北地区平原污染区和高山相对清洁区,大气复合污染物PM_2.5和O₃作用关系的日变化及季节特征具有明显差异.     

河南省气溶胶光学特性的时空变化特征

利用2001～2018年的Terra MODIS C6.1气溶胶产品对河南省大气气溶胶光学特性进行研究,分析气溶胶光学厚度(AOD)、气溶胶垂直柱质量浓度(AMC)和细粒子比(FMF)的时空分布特征,并针对代表性区域研究了气溶胶光学参数的时间变化特征.结果表明,河南省年均AOD和AMC及其在各个季节的空间分布均为东高西低、北高南低,与河南省特殊地势、人口分布及各地区企业数量有关,而FMF的空间分布与AOD和AMC分布相反.春季AMC值最高,而FMF值最低,表明春季主要是受到沙尘气溶胶的影响.夏季AOD和FMF值最高,而AMC值较低,主要是夏季气溶胶吸湿增长作用增强导致AOD高值出现,雨水冲刷与二次气溶胶生成量增加使夏季以细模态气溶胶为主.秋、冬季河南省AOD和AMC值相对较低,FMF值略高于春季.河南省AOD和AMC呈现逐年下降趋势;而FMF呈现上升趋势,而且2011年之后AOD、AMC和FMF的月平均峰谷差值均有所减少.     

华北南部冬季大气亚微米颗粒物数浓度变化

2018年1月华北平原经历了一段持续时间久、影响范围广和颗粒物浓度高的重污染时期.本研究通过SMPS+E扫描电迁移率粒径谱仪,选取华北平原南部某郊区点位,对此次重污染期间颗粒物数浓度粒径分布演化进行连续观测研究.结果表明,观测期间环境空气质量尤其是PM_2.5平均浓度为141.32 μg/m³.大气亚微米颗粒物数浓度主要集中在核模态和爱根核模态的超细粒径段（78.9%）,呈递减型单峰分布,颗粒物平均数浓度为83174cm^-3.重污染天时,核模态颗粒物数浓度明显增高,对应低风速（1.5±0.4）m/s、高相对湿度（90.8±4.5）%和低O₃浓度（15.8±8.3）μg/m³.48h后向轨迹显示,观测点位气溶胶主要受湖北省、陕西省和山西省临近省份的传输影响.潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹表明,气溶胶潜在源区主要为本地源和观测点位以北的区域.