2013 — 2016年西安市臭氧时空变化特性与影响因素

臭氧污染主要是由前体物氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOC）的过量排放引起的,通过NO_x/?SO₂的比值可得知西安地区已经受到了光化学烟雾型污染的影响,大气中臭氧含量与NO_x的含量相关性较高;西安13个站点的8小时平均浓度分布变化大体可分为单峰变化和持续递减类型,浓度主要集中在0?—?90 μg???m^?3,不同站点臭氧含量相差较大;2013?—?2016年,高新西区臭氧超标天数最多,为146天,是超标天数最少的兴庆小区的2倍多。高浓度臭氧主要出现在高温度、低湿度、实时风向为东南风或南风的天气。此外,治理臭氧污染必须限制机动车尾气排放,同时研究表明来自秦岭的植物VOC对于西安臭氧浓度影响很大。     

北京夏季灰霾天臭氧近地层垂直分布与边界层结构分析

后奥运时期首都北京的空气质量被更加关注,尤其是对于灰霾天与光化学复合污染的状况,而近地层数百米高度内的大气污染物与大气物理参数垂直分布观测对于空气质量变化过程评估至关重要.因此,本研究于2009年8月1-16日,在北京市325 m气象塔进行了相应的立体观测,观测平台垂直分布在距离地面高度8、47、120和280 m四层中.同时,在近地面320 m高度以内,分15层分别观测了大气温度、湿度、风速、风向.另外,使用气溶胶后向散射云高仪观测了边界层2.5 km内气溶胶后向散射系数.利用垂直分层的O3数据与边界层物理观测数据并结合天气形势、后向轨迹模式等方法,综合分析了本次观测数据之间的相互关系和内在联系.结果表明:夏季西北部低压槽控制的北京区域不利于低空大气扩散,容易形成光化学污染叠加灰霾污染,污染形成时白天地面小时最大φ(O3)可达120×10-9,280 m高度处可达155×10-9;来自西北偏西的气流一般较为干净,有利于北京污染物的清除,而来自西南和偏南的气流使北京的O3污染加重,导致区域性高浓度O3污染;在稳定天气条件下,夜间残留层与地面的φ(O3)差别越大,次日光化学生成的φ(O3)起点越高,表明残留层O3在次日混合层抬升过程中卷夹到地面,影响地面空气质量;300 m以内的近地层,在50 m高度左右存在φ(O3)变化程度剧烈层,这是城市冠层界面与大气化学反应共同作用的结果.     

Investigation of low-molecular weight organic acids and their spatiotemporal variation characteristics in Hongfeng Lake, China

The identities and concentrations of low-molecular-weight organic acids (LMWOAs) were determined by ion chromatography throughout a 20-m water column in Hongfeng Lake, China. The spatiotemporal variations of LMWOAs and their contributions to dissolved organic matter (DOM) in a research period of 24 hr were also investigated. The results demonstrated that five LMWOAs (lactic, acetic, pyruvic, sorbic, oxalic acid) were detected, and their total concentration and proportion in DOC were 6.55 μmol/L and 7.47%. Their average levels were 2.50, 0.65, 2.35, 0.96 and 0.09 μmol/L, respectively. LMWOAs were higher during daytime (10:00-18:00 on Jun 13, 2008) than nighttime (21:00-6:00 the next morning), in particular 4.99 μmol/L high in the epilimnion ( 1 m water depth), reflecting the fact that direct import from terrigenous sources and photochemical production from humic materials were dominant during LMWOAs’ origin and accumulation. The same factors caused LMWOAs to be 0.63 μmol/L in the epilimnion higher than in the hypolimnion. The rapid decrease of total organic acid (TOA) up until 18:00 mainly resulted from bio-uptake and mineralization in the hypolimnion (>1 m water depth). Pyruvic acid increased with time in the epilimnion and decreased in the hypolimnion, largely related to the two contrary processes of continuous degradation and synthesis of macromolecular organic matter during life materials’ cycle mediated by organisms. Simultaneously, plankton behavior and thermal stratification played a pivotal role in LMWOAs’ behavior in the water column, causing decreasing and increasing profiles. The distribution of LMWOAs represents an interesting resource for biogeochemical research of DOM in aquatic ecosystems.     

水体系中氧氟沙星的光化学降解研究

研究了高压汞灯和氙灯照射下氧氟沙星(OFLX)在蒸馏水、人工海水和天然海水中的光降解过程,探讨了光源、起始浓度、丙酮、表面活性剂等因素对OFLX光化学降解速率的影响.结果表明,OFLX在高压汞灯下的光反应速率比在氙灯下快得多,均符合一级反应动力学过程;在相同光源下,OFLX在海水中降解最快,其次是人工海水;当OFLX初始浓度为2、4、6mg.L-1时,其光解速率常数分别为0.163、0.140和0.132 min-1,随着OFLX初始浓度增大,其光解率降低;不同浓度的丙酮均能促进OFLX光降解的反应,其反应速率常数为0.084 2～0.102 min-1,且光敏效率与丙酮浓度呈正相关关系;然而当十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、吐温-20(TW-20)等表面活性剂的浓度为5 mg.L-1,它们均抑制了水体中OFLX光降解反应的进程.另外,利用金藻8701单种培养进行了OFLX光化学降解前后的毒性试验,表明OFLX光解过程产生风险较高的中间产物,随着光解进行,产物毒性降低.     

光氧化反应脱汞技术发展综述

燃煤电厂烟气中汞污染的控制技术研究是目前重要的环保课题之一。气相元素汞成为大气中汞污染的主要来源。文章分析了光氧化反应脱汞技术(包括光化学氧化反应和光催化氧化反应)的反应机理,认为光化学氧化反应技术脱汞均是在紫外光作用下,产生具有强氧化性的基态原子或自由基,将难以脱除的Hg0氧化为高价汞,再通过配套的电除尘器等设备将高价汞捕集,进而达到汞污染控制的目的。不同的是,在光化学氧化反应中,汞的氧化需要借助于电厂烟气中的O2、H2O等成分,而在光催化氧化反应中,反应需要在光催化剂(TiO2或TiO2负载复合物等)的催化作用下进行。阐述了光氧化反应汞脱除技术研究进展。光氧化反应脱汞技术的汞脱除率均可达到60%~70%,具备设备简单、无二次污染等优点。     

区域空气质量模拟中查表法的应用研究

在自行开发完善的区域空气质量模式系统RegSRRMS中应用查表法,模拟中国典型城市群对流层大气主要污染物的浓度变化,评估该方法在大气复合污染事件预测和控制中的有效性.首先,利用具有国际先进水平的空气质量模式WRF-CHEM中的化学模块建立了包含完善气相化学、气溶胶过程的箱模式WRFBOX.其次,利用WRFBOX进行化学反应敏感性分析,基于影响污染物的重要因子分别建立了臭氧(O3)及其前体物、无机盐气溶胶和二次有机气溶胶(SOA)查算表数据库,并检验其有效性.最后,将此查算表数据库引入RegSRRMS,建立简化的查表算法.利用直接耦合机制法和查表法对2000年3月珠三角地区污染个例中主要大气污染物浓度进行模拟.通过比较2种方法的模拟结果,显示查表法计算效率提高了57%,能够反映大气光化学反应的非线性特征、气溶胶及其前体物的平衡关系,具有高分辨率、高时效性,能够方便快捷地给出源和受体之间的响应关系,结果可靠.在区域空气质量模式中应用查表法有利于大气污染事件的快速预测以及大气污染控制的快速决策.     

Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光化学反应的影响

用水培法研究Ce(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗光化学反应的影响.结果表明, 20 mg·L^-1 CeCl₃使大豆幼苗净光合速率(Pn)、Hill反应、Mg²⁺-ATPase活性与光合磷酸化活力4项指标较对照提高23.2%～14.3%; 有效抑制UV-B辐射(T₁=0.15 W·m^-2和T₂=0.45 W·m^-2)胁迫下4项指标下降, 4项指标降幅［Ce(Ⅲ)+T₁为36.6%～15.9%,Ce(Ⅲ)+T₂为65.6%～33.2%］小于对应的UV-B辐射组(T₁为50.9%～23.3%,T₂为77.3%～51.4%). 动态变化显示, Ce(Ⅲ)减缓了胁迫期4项指标的下降趋势,促进了恢复期4项指标上升幅度. 说明Ce(Ⅲ)通过减轻UV-B辐射对大豆幼苗光化学反应的伤害, 遏制UV-B辐射胁迫下大豆幼苗Pn下降.     

模拟可见光下土壤表面石油的光化学降解研究

在模拟可见光照射下,分析了土壤中的初始含油量、土壤类型和土壤pH值对石油在土壤表面光降解过程的影响,并利用紫外-可见分光光度法(UV-Vis)、气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)和傅立叶红外光谱(FTIR)等方法对石油在光降解过程中的演变规律进行研究.结果表明,石油在土壤表面上的光化学降解行为符合准一级反应动力学,实验测得石油的光解速率常数为0.002 6～0.017 2 h^-1,半衰期为40～267 h.GC-FID分析结果表明,在光降解50 h后,石油的饱和烃组分中高碳数的烷烃相对含量降低,低碳数的烷烃相对含量提高;芳香烃组分的大部分色谱峰有明显地降低或消失.红外光谱分析发现,光照60 h后土壤萃取液中可能产生了羰基类化合物,说明石油在光降解过程中逐渐发生氧化.     

Fast increasing of surface ozone concentrations in Pearl River Delta characterized by a regional air quality monitoring network during 2006-2011

Based on the observation by a Regional Air Quality Monitoring Network including 16 monitoring stations, temporal and spatial variations of ozone(O3), NO2and total oxidant(Ox) were analyzed by both linear regression and cluster analysis. A fast increase of regional O3concentrations of 0.86 ppbV/yr was found for the annual averaged values from 2006 to 2011 in Guangdong, China. Such fast O3increase is accompanied by a correspondingly fast NOx reduction as indicated by a fast NO2 reduction rate of 0.61 ppbV/yr. Based on a cluster analysis, the monitoring stations were classified into two major categories – rural stations(non-urban) and suburban/urban stations. The O3concentrations at rural stations were relatively conserved while those at suburban/urban stations showed a fast increase rate of 2.0 ppbV/yr accompanied by a NO2 reduction rate of 1.2 ppbV/yr. Moreover, a rapid increase of the averaged O3 concentrations in springtime(13%/yr referred to 2006 level) was observed, which may result from the increase of solar duration, reduction of precipitation in Guangdong and transport from Eastern Central China. Application of smog production algorithm showed that the photochemical O3production is mainly volatile organic compounds(VOC)-controlled. However, the photochemical O3production is sensitive to both NOx and VOC for O3pollution episode. Accordingly, it is expected that a combined NOx and VOC reduction will be helpful for the reduction of the O3 pollution episodes in Pearl River Delta while stringent VOC emission control is in general required for the regional O3 pollution control.     

2014年北京市城区臭氧超标日浓度特征及与气象条件的关系

根据2014年1~12月北京市环境保护监测中心监测的O₃浓度数据,综合探讨了北京市O₃的时空分布及与其气象条件的关系.结果表明:2014年北京市全年O₃小时平均浓度约为56.18 μg·m^-3,O₃超标日小时平均浓度约为148.05 μg·m^-3且超标日主要集中在5~9月;超标日O₃日变化呈现单峰型分布,06:00或07:00为低谷,15:00、16:00左右达到峰值;超标日O₃浓度在09:00~23:00明显高于夏季同时间段浓度平均;空间分布上中心城区站点O₃浓度相对较低,而城区西部植物园站点浓度最高;统计的2014年北京市O₃超标日地面形势场3种类型高压类、低压类、均压类各占16%、36%、48%;超标日O₃浓度与气压、湿度、能见度呈负相关关系,与风速、温度呈正相关关系; 2014年5月29日~6月1日北京市发生的一次O₃重污染过程是由本地光化学污染及区域输送造成的,区域输送对北京市O₃浓度有着十分重要的影响.