烟花爆竹燃放对北京大气污染物和水溶性无机离子的影响

为了解春节期间烟花爆竹燃放对北京大气污染物和PM_2.5中水溶性无机离子贡献的影响,采用浓度特征对比、相关性分析等方法,对2011年2月1日-3月1日期间的PM₁₀、气态污染物、PM_2.5中水溶性无机离子浓度等在线数据进行了分析.结果表明:烟花爆竹的燃放会在短时间内加重PM₁₀颗粒物污染,集中燃放期（含除夕、春节、正月初五、元宵节）ρ（PM₁₀）和φ（SO₂）（分别为232μg/m3和40.2×10-9）是非集中燃放期（63μg/m3和16.0×10-9）的3.7和2.5倍,燃放烟花爆竹对ρ（PM₁₀）和φ（SO₂）的小时贡献率分别达到56.8%和35.6%;但对φ（CO）、φ（NO）、φ（NO₂）无显著影响.而观测期间由其他因素导致的污染期ρ（PM₁₀）和各气态污染物小时体积分数有所增加,分别是非集中燃放期的3.0~8.3倍.燃放烟花爆竹对PM_2.5中ρ（Mg2+）、ρ（K+）、ρ（Cl-）的影响最大,分别为非集中燃放期的65.0、31.6、6.9倍,贡献率分别为88.6%、87.2%、65.8%. ρ（Mg2+）、ρ（K+）与ρ（Cl-）在集中燃放期表现出较高的相关性（R>0.9）.污染期ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）、ρ（NH₄+）明显升高,分别为非集中燃放期的3.8、16.4、8.3倍,同时高于集中燃放期（分别为2.7、2.5、2.1倍）.集中燃放期PM_2.5中主要以NH₄HSO₄、NH₄NO₃、KNO₃、KCl、NH₄Cl、MgCl₂等形式存在.集中燃放期硫氧化物转化率（SOR）高于非集中燃放期和污染期,而氮氧化物转化率（NOR）则是污染期最高.研究显示,燃放烟花爆竹对ρ（PM₁₀）及PM_2.5中ρ（Mg2+）、ρ（K+）、ρ（Cl-）影响最大,污染期各离子浓度均有大幅升高,NOR在污染期的高值是导致ρ（NO₃-）升高的重要原因.      

改进离子色谱法测定水样中高氯酸盐、氯酸盐和亚氯酸盐

建立一种快速准确的离子色谱法同时测定环境水样中痕量的ClO_4~-、ClO_3~-和ClO_2~-。该方法基于Dionex ICS2100离子色谱仪,采用亲水性强的Ion Pac AS20阴离子分析柱,选用KOH淋洗液,以1.0 mL/min流速梯度淋洗。研究结果表明,待测样品中ClO_4~-、ClO_3~-、ClO_2~-含量低于100μg/L时,进样量为300μL,在1~100μg/L范围内线性关系良好,相关系数0.999 8,检出限为1μg/L,加标回收率为94.15%~96.91%,相对标准偏差≤3.43%。待测样品中ClO_4~-、ClO_3~-、ClO_2~-含量高于100μg/L时,进样量为25μL,在100~1 000μg/L范围内线性关系良好,相关系数0.999 1,检出限为10μg/L,加标回收率为91.30%~96.28%,相对标准偏差≤0.59%。该方法简单快速,可满足EPA推荐的饮用水中高氯酸盐限量质量浓度(1μg/L)检出要求,同时重现性好、回收率和准确性高,具有重要的应用价值。     

南京青奥会期间不同天气条件下大气气溶胶中水溶性离子的分布特征

为研究青奥会期间不同天气条件下水溶性离子粒径分布特征,使用β射线测尘仪、安德森9级采样器和IC型离子色谱分析仪对南京2014-08-06~2014-09-04的PM_(2.5)、水溶性离子进行观测分析.将观测期间划分为晴天、雨天和阴天这3种天气类型.PM_(2.5)在不同天气条件下的平均浓度为晴天阴天雨天.PM_(1.1)、PM_(1.1~2.1)和PM_(2.1~10)中水溶性离子的浓度均是晴天阴天雨天,且降雨过程对细粒子的去除作用更为明显.Ca~(2+)和Mg~(2+)谱分布类似,呈双峰分布,降雨对SO_4~(2-)和NH_4~+在0.65~1.1μm清除作用较强.不同天气条件下NO_3~-/SO_4~(2-)比值均小于1,雨天和阴天时的NO-3/SO_4~(2-)值高于晴天.3种天气条件下SOR和NOR的值均大于0.1,SO_2和NO_2发生不同程度的二次转化,大气中存在更多的二次颗粒物.     

黔江区降水化学组份变化趋势及相关性分析研究

通过对重庆市黔江区"十二五"期间320个降水样品的pH值和化学组成成分等特征进行了研究,结果表明,五年间黔江区降水pH范围为4.71~7.81,电导率范围为21.8~42.5 μS/cm-1,平均值33.4 μS/cm-1.降水pH和电导率的Spearman秩相关系数法检验表明,pH的rs为正值,电导率的rs为负值,五年期间大气降水中总离子当量浓度有所下降,降水酸雨环境得到有效控制.SO2-4是降水中主要阴离子,占阴离子总量的74.3%,Ca2+是降水中主要阳离子,占阳离子总量的31.4%.黔江区酸雨为硫酸型或燃煤型酸雨,SO2-4/NO-3浓度比均值为7.13,SO2-4/NO-3比值在2013年达最大值,之后呈现减小趋势,黔江区汽车尾气和工业排放的NOx对降水的影响在变大.在99.0%的置信水平下,降水离子浓度总和与电导率线性相关显著.相关性研究表明:降水中SO2-4、NH+4、Ca2+、Mg2+、F-主要来自煤燃烧.Mg2+、Na+与Cl-即来源于地壳源又来自于海洋远源传输,人类活动对黔江区降水影响较大.     

杭州市PM2.5中水溶性离子的污染特征及其消光贡献

对杭州市2013年大气PM_(2.5)进行采样分析,探讨了其中水溶性离子的污染特征和消光贡献.杭州市PM_(2.5)中总水溶性离子的质量浓度为37.5μg·m~(-3),占PM_(2.5)质量浓度的44.4%,二次离子SNA(SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+)是水溶性离子的主要成分,共占到水溶性离子的83.4%.PM_(2.5)和主要水溶性离子的质量浓度都在冬季最大,夏季最低,夏秋季水溶性离子占PM_(2.5)的比值明显高于冬春季,而SNA在总水溶性离子中的比例4个季节非常接近.燃料燃烧和汽车尾气排放导致的二次离子生成,对杭州市PM_(2.5)贡献最大.SOR和NOR的年平均值分别为0.27和0.15,SO_2在大气中的转化率大于NO_x,SOR和NOR与相对湿度都呈现出明显正相关,非均相氧化过程对SO_4~(2-)和NO_3~-的生成具有重要贡献.气溶胶中[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]的年平均值为0.63,主要受到燃煤排放的影响.霾天随着霾污染等级的逐渐加重,PM_(2.5)、水溶性离子和SNA的浓度都逐渐增大,SOR和NOR值也不断升高,霾天稳定的天气条件,能有效促进污染物的积累和二次转化.PM_(2.5)和SNA的质量浓度与大气消光系数都呈现出明显正相关,使用IMPROVE公式对不同化学组分消光系数的计算结果能够基本反映出气溶胶对大气散射的变化趋势,其结果显示SNA对大气总消光系数的贡献达60.8%.SNA的消光系数冬季最高,夏季最低,随着霾污染等级的加重,SNA的消光系数和对总消光的贡献比例也逐步增加.     

祁连山东段降水的水化学特征及离子来源研究

我国西北地区深处内陆,水汽经过长距离输送才可以到达,降水量少且变率大,与季风区降水有很大不同.运用因子分析法、富集因子法、后向轨迹分析法,对2013-05-01~2014-07-11连续收集的降水主要离子进行分析,研究了祁连山东段降水的水化学特征及离子来源.结果表明,祁连山东段降水电导率值的变化范围在29.20~892.00μS·cm-1之间,p H值在7.02~8.89之间,降水电导率受碱性元素控制,为弱碱性水;降水中阳离子浓度大小排序为Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+NH_4~+K~+,阴离子浓度大小排序为SO_4~(2-)Cl-NO_3~-,降水为SO_4~(2-)-Ca~(2+)型;降水中K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、NH+4、Cl-、NO_3~-、SO_4~(2-)浓度在秋季最高,Na+浓度在冬季最高;降水中的Na+和Cl-主要是海源贡献,但Na+在冬季也有陆源贡献,Cl~-在秋季有人为源的影响,K+、Mg~(2+)、Ca~(2+)主要是陆源贡献,Mg~(2+)在冬季有人为源的影响,NO_3~-和SO_4~(2-)主要是人为源的贡献;降水中离子来源的水汽输送有西北、北方、北方+东南、西北+东南、西北+西南、西北+北方+东南路径,其中西北路径是最主要来源.祁连山降水中海源离子通过西风环流和季风环流长距离输送,陆源离子主要由中亚、新疆、蒙古高原的沙漠和戈壁提供,人为源离子主要与各路径上的城市污染和绿洲工、农业生产有关,而降水中离子含量多少受各天气系统的强弱变化影响.     

西藏拉萨河流域河水主要离子化学特征及来源

为掌握拉萨河流域水化学的时空变化特征、来源以及主要控制因子,于2014年8月~2015年7月在拉萨河拉萨水文站断面定点采集水样,并对其主要的化学离子进行分析.结果表明:HCO_3~-是主要的阴离子,占离子总量的68.73%,SO_4~(2-)含量其次,Ca~(2+)是主要的阳离子,占离子总量的67.75%,其次为Mg~(2+),拉萨河流域四季的pH值介于8.31~8.90,平均值为8.59,整体偏碱性,其中夏季的pH平均值最高,主要是因为水生植物光合作用以及浮游植物生长的影响.EC值介于155.0~257.0μS·cm-1之间,平均值为210.5μS·cm-1,TDS均值为181.35 mg·L-1,高于世界河流平均值.这是因为高原构造抬升活动频繁,造成岩石机械风化加强,从而加速岩石溶解.拉萨河流域的主要离子浓度大小表现为冬季春季秋季夏季的变化规律.离子来源分析表明,HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来源于碳酸盐岩的风化,Cl-、SO_4~(2-)、NO_3~-离子主要来源于大气和岩石风化.此外,由于降雨和冰川融水的稀释作用,河流中的主要离子浓度与河流径流量呈现负相关的关系.     

外源Ca2+和K+作用下河口区碱蓬水质净化效果和耐盐碱提高机制

入海河流中较高的氮、磷污染负荷严重影响近岸海域水质,必须加强陆海统筹.但河口区受海水倒灌影响,水体盐碱浓度高且变化范围大,植物生长困难,去除氮磷能力低,提高植物生存能力是亟需解决的难题.本文通过添加适当浓度的Ca~(2+)和K~+,研究提高植物耐盐碱能力以及降低富营养化风险的可能性.结果表明,在pH 8、盐度20‰条件下,外源Ca~(2+)和K~+浓度分别为8 mmol·L~(-1)和10 mmol·L~(-1)的水培实验中,碱蓬对总氮及总磷的去除效率均最高,为对照组的1. 53～1. 87倍,生长最好,相对生长速率(RGR)为对照组的2. 4倍和2. 0倍,同浓度Ca~(2+)的缓解作用大于K~+.外源Ca~(2+)和K~+提高耐盐碱能力的机制体现在碱蓬渗透调节功能的提升:无机渗透调节机制为平衡Na~+/K~+,提高碱蓬持水能力,叶片与根系中无机离子含量与含水量相关性均在0. 966以上;有机渗透调节机制为促进甜菜碱等小分子有机物积累,降低细胞膜脂过氧化作用,Ca~(2+)和K~+缓解作用下叶片丙二醛含量最大降幅达72. 9%和61. 7%.外源Ca~(2+)和K~+能够增强碱蓬渗透调节能力,提升耐盐碱能力,促进碱蓬生长,提高碱蓬对氮磷的去除率.     

典型西南岩溶区工业城市降水酸化缓解原因探究——以柳州市为例

利用柳州市环境保护监测站2013—2017年大气降水监测数据,分析近年来柳州岩溶区工业城市降水酸化缓解原因,并对离子来源进行探究.结果表明:①统计柳州近5年的降水pH值发现研究区降水酸化问题有了明显的改善,同时具有季节性差异,春冬季降水酸化相对夏秋季较重.②通过分析降水中主要离子组成及变化特征、计算中和因子(NF)和相对酸度(FA)发现,降水中主要离子浓度出现减少趋势,酸化类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,且99.97%的酸性离子被NH~+_4、Ca~(2+)等离子所中和,所以得出酸性物质的减少和碱性离子的中和作用可能是降水酸化改善的重要因素.③采用Hysplit模型对研究区降水酸化较严重的2016年(共60场)的降水水汽来源进行后向轨迹追踪及聚类分析,显示降水离子组成与浓度不仅与当地污染源有关,还与来自大陆内部西北和西南远距离物质输送有关.上述结果指示由于喀斯特化学风化作用、柳州市严格执行环保规定、大环境改善导致远程传输污染减弱等原因使得柳州市降水酸化情况得到极大改善.此外值得注意的是柳州市酸雨类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,指示随着工业污染的控制得到减弱,日益增长的机动车尾气排放或许成为研究区下一步治理重点方向.     

砷(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以磁性氧化石墨烯为载体,砷离子(As(Ⅲ))为模板离子,3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为功能单体,正硅酸乙酯(TEOS)为交联剂合成了As(Ⅲ)离子印迹磁性氧化石墨烯纳米材料(MGO-IIP),并使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计对合成材料进行了表征.同时,考察了MGO-IIP对As(Ⅲ)的吸附特性.结果表明:318 K下MGO-IIP对As(Ⅲ)的最大吸附量为148.1 mg·g~(-1),仅20 min即可达到吸附平衡,印迹因子为2.35;吸附过程服从Langmuir模型和准二级动力学模型,说明是自发的吸热过程;在其他干扰离子存在的情况下,MGO-IIP对As(Ⅲ)仍然具有良好的吸附效果,且能够重复使用4次,在含砷废水处理中具有应用价值.MGO-IIP材料对As(Ⅲ)的吸附机制为表面络合作用及物理吸附.