通过屋顶暴露方法模拟聚碳酸酯微塑料在长江水样的长期老化行为

由于较低的自然老化速率,微塑料在实际水体长期户外暴露过程中老化行为的数据仍较缺乏.通过聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）微塑料在长江表层水样的18个月户外暴露试验以揭示自然老化过程对微塑料表面特征及对金属离子(Cr⁶⁺和Co²⁺)吸附行为的重要影响.结果显示,户外暴露改变了PC微塑料的理化性质,包括表面开裂、粒径降低、亲水性和熔点增加以及表面氧化（产生羰基和羟基）.同时,户外老化过程明显影响微塑料对金属离子的吸附行为.原始和低老化程度PC对金属离子的吸附主要通过物理作用控制,而高老化程度微塑料由于产生含氧功能团对金属离子的吸附主要由化学过程如络合和共价键等作用控制.并且,不同老化程度PC微塑料对Cr⁶⁺和Co²⁺的吸附性能不同.对于Cr⁶⁺,PC的吸附性能随其老化程度增加呈先升高后降低的趋势,然而对于Co²⁺,平衡吸附性能随老化程度增加呈增加的趋势.户外老化过程产生含氧官能团、破碎和开裂以及生物膜可能是影响吸附性能的主要因素.本研究证实了长期户外...     

甘肃南部典型城镇PM2.5浓度及水溶性离子特征分析

为研究甘肃南部城镇PM_2.5及水溶性离子（WSIIs）浓度水平,于2019年4月—2020年2月在甘肃成县按季度进行PM_2.5样品采集,分析了其变化特征,并运用相关和主成分分析法进行来源解析.结果表明：采样期间甘肃成县PM_2.5年平均质量浓度为（57.2±26.9） μg·m^-3,表现为冬季>春季>秋季>夏季的季节变化特征,冬季质量浓度约为夏季的1.9倍,全年空气质量优良率为81%,其中夏季达100%.WSIIs质量浓度呈现SO₄^2->NO₃^->Na⁺>NH₄⁺>Ca²⁺> K⁺>Cl^->Mg²⁺的特征.SNA是浓度水平最高的3种水溶性离子,占8种主要水溶性离子浓度的70.1%.ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）平均值为0.6,表明工农业生产及化石燃料燃烧排放等固定源是颗粒物污染的主要来源.新型冠状病毒疫情期间人员管控对PM_2.5和水溶性离子中SNA质量浓度影响显著,PM_2.5平均质量浓度降幅达44.2%.源解析表明,PM_2.5中WSIIs主要来自化石燃料燃烧、生物质燃烧及二次源和道路建筑扬尘等.     

多元竞争体系下的微界面动力学响应机理研究—以细颗粒泥沙吸附多元重金属离子铅、铜和镉为例

研究微界面动力学响应机理能更好地了解动力学扩散模式的内在机制.通过竞争吸附实验,采用微界面作用模式识别多元重金属离子铅、铜和镉在泥沙颗粒上的扩散模式,探究多元重金属离子的液相浓度和吸附速率变化规律,剖析多元竞争体系下的微界面动力学响应机理.结果显示,10 min前,多元竞争体系下离子的液相浓度和吸附速率变化较大,为快速吸附阶段,与扩散速率较大的膜扩散过程对应.10 min后,离子的液相浓度波动变化,吸附速率变化呈“N型”、“倒N型”、“W型”和“倒W型”特征,吸附解吸交替进行,不同竞争体系离子的液相浓度和吸附速率变化不同,进入孔隙的时间存在差异,此阶段为膜扩散和颗粒内扩散并存,不同竞争体系的离子的颗粒内扩散时间不一致.60 min后, 离子的液相浓度较稳定和吸附速率较小,微界面作用趋于稳定,为扩散速率较小的颗粒内扩散阶段.研究结果可为多元竞争体系的微观界面动力学响应机理提供理论支撑.     

民用煤排放PM2.5中碳组分与水溶性离子特征

研究4种典型民用煤燃烧排放PM_2.5中的碳组分以及水溶性离子含量特点,并通过PAM-OFR(潜在气溶胶质量-氧化流动反应器)模拟了大气老化过程(2d)对煤球与烟煤燃烧PM_2.5中碳组分与水溶性离子含量的变化影响。结果表明,烟煤燃放PM_2.5中碳组分含量最高,达到57.96%,其EC含量是其他煤种的4.3~9.6倍。民用煤燃烧产生PM_2.5中水溶性离子以Na⁺与SO₄^2-为主,其在总水溶性离子中占比合计约47%~76%。经历了大气老化试验后,煤球与烟煤燃烧排放PM_2.5中NH₄⁺和NO₃^-离子含量大幅增加,与之相比,TC占PM_2.5比例分别下降了12.03%与19.99%。     

Year-round observation of atmospheric inorganic aerosols in urban Beijing: Size distribution, source analysis, and reduction mechanism

To investigate particle characteristics and find an effective measure to control severe particle pollution, year-round observation of size-segregated inorganic aerosols was conducted in Beijing from January to December, 2016. The sampled atmospheric particles all presented bimodal size distribution at four pollution levels (clear, slight pollution, moderate pollution and severe pollution), and peak values appeared at the size range of 0.7-2.1 μm and >9.0 μm, respectively. As dominant particle compositions, NO₃⁻, SO₄²⁻, and NH₄⁺ in four pollution levels all showed significant peaks in fine mode, especially at the size range of 1.1-2.1 μm. Secondary inorganic aerosols accounted for about 67.6% (36.3% (secondary sulfates) + 31.3% (secondary nitrates)) of the total sources of fine particles in urban Beijing. Severe pollution of fine particles was mainly caused by the air masses transported from nearby western and southern areas, which are industrial and densely populated region, respectively. Sensitivity tests further revealed that the control measures focusing on ammonium emission reduction was the most effective for particle pollution mitigation, and fine particles all showed nonlinear responses after reducing ammonium, nitrate, and sulfate concentrations, with the fitting curves of y = -120.8x - 306.1x² + 290.2x³, y = -43.5x - 67.8x², and y = -25.8x - 110.4x² + 7.6x³, respectively (y and x present fine particle mass variation (μg/m³) and concentration reduction ratio (CRR)/100 (dimensionless)). Overall, our study presents useful information for understanding the characteristics of atmospheric inorganic aerosols in urban Beijing, as well as offers policy makers with effective measure for mitigating particle pollution.     

土地利用变化对喀斯特水体溶解无机碳、总氮和总磷输出的影响——以贵州普定沙湾模拟试验场为例

耦联水生光合作用的碳酸盐岩风化碳汇是全球碳循环研究的关键问题,生物碳泵效应不仅能够稳定碳酸盐风化碳汇,也有利于改善水环境,而过量输入氮、磷会导致水环境变差。土地利用变化作为全球变化重要内容之一,对流域碳氮磷的输出具有重要影响,但关于土地利用变化对喀斯特水体溶解无机碳、总氮和总磷输出影响的研究有待进一步加强。本研究以贵州普定沙湾喀斯特试验场为研究对象,以研究土地利用变化对水文、水化学、溶解无机碳汇通量、总氮通量和总磷通量的影响。结果表明,流量、径流深、土壤CO₂浓度、pCO₂、HCO₃^-浓度和电导率呈现出夏秋季节高、春冬季节低的变化特征,与pH变化相反。样地间,土壤CO₂浓度、pCO₂、HCO₃^-浓度和电导率表现为草地>灌丛地>农耕地>裸土地>裸岩地,与pH变化相反。参与岩溶作用的土壤CO₂是造成水化学变化的主要原因。溶解无机碳汇通量和总氮通量呈现出夏秋季节高、春冬季节低的变化特征,总磷通量秋季最高、春季最低。样地间,草地溶解无机碳汇通量最大,HCO₃^-浓度是决定溶解无机碳汇通量大小的主导因素。有植被覆盖的土地利用方式的总氮、总磷浓度及其通量明显低于无植被生长的类型,总氮通量灌丛地最小,总氮浓度是决定总氮通量大小的主导因素,总磷通量草地最小,而流量是决定总磷通量大小的主导因素。综上,我们认为可以通过调整土地利用方式来达到增加岩溶碳汇和改善水环境双赢的目标。     

长江河口潮区界溶解态无机氮磷的通量

利用长江河口潮区界大通站的水质资料探讨了溶解态无机氮、磷浓度和通量的变化。结果表明：NO3^-,NH4^ ,DIN的浓度随季节变化不明显，而NO2^-,PO4^3-的浓度是枯季较高、洪季较低：1963－1984年间，NO3^-,NO2^-,NH4^ 、DIN和PO4^3-的年平均浓度分别为17．1、0．43、7．1、24．7、0．19μmol/L，平均通量分别为33．1、0．51、3．67、10．5和0．54kg/s，平均年通量分别为104.44,1.61,11.56,33.1和1.70万t；溶解态无机氮、磷的通量由于受到流量的影响而在年内分配不均匀，其中NO3^-,NO^-,NH4^ DIN和PO4^3-在洪季的通量分别为全年的72．9％，58．1％、69．2％、71％和68．3％；NO3^-,NO2^-，DIN年通量的总变化趋势是稳步上升，且与氮肥使用量成高度显著的正线性相关。1998年，NO3^-,NO2^-,NH4^ 和PO4^3-的年通量分别为477．3，1．356、3．097和2．296万t。     

Cobalt-induced oxidative stress in brain, liver and kidney of goldfish Carassius auratus

Cobalt is an essential element, but at high concentrations it is toxic. In addition to its well-known function as an integral part of cobalamin (vitamin B₁₂), cobalt has recently been shown to be a mimetic of hypoxia and a stimulator of the production of reactive oxygen species. The present study investigated the responses of goldfish, Carassius auratus, to 96 h exposure to 50, 100 or 150 mg L⁻¹ Co²⁺ in aquarium water (administered as CoCl₂). The concentrations of cobalt in aquaria did not change during fish exposure. Exposure to cobalt resulted in increased levels of lipid peroxides in brain (a 111% increase after exposure to 150 mg L⁻¹ Co²⁺) and liver (30-66% increases after exposure to 50-150 mg L⁻¹ Co²⁺), whereas the content of protein carbonyls rose only in kidney (by 112%) after exposure to 150 mg L⁻¹ cobalt. Low molecular mass thiols were depleted by 24-41% in brain in response to cobalt treatment. The activities of primary antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD) and catalase, were substantially suppressed in brain and liver as a result of Co²⁺ exposure, whereas in kidney catalase activity was unchanged and SOD activity increased. The activities of glutathione-related enzymes, glutathione peroxidase and glutathione-S-transferase, did not change as a result of cobalt exposure, but glutathione reductase activity increased by ∼40% and ∼70% in brain and kidney, respectively. Taken together, these data show that exposure of fish to Co²⁺ ions results in the development of oxidative stress and the activation of defense systems in different goldfish tissues.     

磷灰石在废水治理中的应用

由于具有特殊的晶体化学特点，天然磷灰石可以作为一种新型环境功能矿物材料用于对含重金属废水的处理。对Cd^2 ,Pb^2 ,Fe^2 ,[UO2]^2 ,Cu^2 ,Zn^2 ,Cr^6 ,和Hg^2 等离子的吸附实验结果表明，磷灰石对绝大多数重金属离子去除效果很好。在室温和pH为3、作用时间为60min的实验条件下，Pb^2 去除率可达99．4％，饱和吸附容量超过1100mg/g。主要的去除机理包括吸附、表面络合、溶解－沉淀以及重金属离子与晶格中之间的离子交换作用。一般而言，被吸附的重金属离子可固化在晶格中而不出现解吸，因此不会产生二次污染。影响去除效果的因素包括磷矿石的类型、磷灰石的矿物成分、介质pH值、温度、吸附时间、离子的初始浓度、样品的粒度和用量等。通常，羟基磷灰石的效果优于氟磷灰石的，硅质磷块岩的效果优于钙质磷块岩的，结构碳酸根的存在能量增加比表面积从而增加反应活性。对于不同离子，最佳pH值条件不同。温度的升高有利于反应的快速进行，但一般地说60－180min即可达到平衡。     

三峡消落带沉积物-大气界面汞交换通量及其影响因素

应用动力通量箱(Dynamic Flux Chamber,DFC)与高时间分辨率的RA-915+自动汞分析仪联用技术,在消落带沉积物出露期,野外现场监测沉积物-大气界面汞交换通量,同时对其影响因素进行了分析。结果表明:三峡库区消落带沉积物-大气界面汞交换通量范围为-6.80±12.35~28.17±36.17 ng/(m2·h)晴天库区消落带沉积物-大气界面汞交换通量表现出相同的变化趋势,即从早晨开始沉积物-大气界面汞的交换通量逐渐增加,到正午左右达到峰值,之后交换通量逐渐减小,但阴天这一趋势不明显。暖季白天沉积物-大气界面汞交换通量都以释放为主,冷季白天则以沉降为主。暖季晴天,沉积物-大气汞交换通量与气温、沉积物温度、光照强度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系。无论晴天还是阴天,大气汞浓度都与沉积物-大气汞交换通量呈负相关关系。白天,光照强度和大气汞浓度是影响消落带沉积物/大气界面汞交换通量的主要因素,而在夜间,沉积物温度和大气汞浓度是其主要影响因素。