不同燃料当量比条件下烟炱(soot)形态及光吸收增强效应

借助烟炱(soot)燃烧炉、扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)、气溶胶质量分析仪(APM)、三波段光声黑碳仪(PASS-3)探究不同燃料当量比(φ)条件下soot形态及光吸收增强效应.结果显示,随着燃料当量比(φ)从1.98升高至2.43,产生的soot颗粒物中非黑碳物质(nonrefractory particulate matter, NR-PM)的质量占比(R_(BC))从0.07升高至1.03,soot颗粒物和BC核的形状因子越低,表明soot结构更紧凑,同时BC核的形变更为显著,并且少量非黑碳物质(NR-PM)包裹即可导致BC核的明显形变.受透镜效应的影响,黑碳的光吸收增强与R_(BC)呈正相关,当R_(BC)从0.07增加至1.03时,相应光吸收增强从1.05增加至1.52(781 nm下);此外,棕色碳(BrC)对405 nm和532 nm下的吸光增强也有贡献,其贡献率随着R_(BC)的增加而增大.同时,soot自身的形态对黑碳光吸收增强也存在影响,结构越紧实的soot,其黑碳光吸收增强越明显,并且越接近核-壳模型下的理论计算值.本研究表明,黑碳的形变对于其光吸收增强的影响不容忽视.     

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.     

水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

碳基纳米材料（CNMs）是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值（EC₅₀）构建物种敏感性分布（SSD）模型,并计算得到5%危害浓度（Hazardous Concentration for 5% of species, HC₅）和潜在影响比例（Potential Affected Fractions, PAF）.研究结果发现：富勒烯（C₆₀）、石墨烯纳米片（GN）、氧化石墨烯（GO）、单壁碳纳米管（SWCNTs）、多壁碳纳米管（MWCNTs）的HC₅值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^-1,表明二维石墨烯家族材料比零维C₆₀和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物（MNPs）相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CNMs的PAF值分析,发现当暴露浓度小于1×10^-3 mg·L^-1时,CNMs对水生生物的危害程度在可接受的范围内;当暴露浓度达到10.0 mg·L^-1时,分别有38.85%、56.24%、34.65%、26.59%、39.18%的水生生物受到C₆₀、GN、GO、SWCNTs、MWCNTs的威胁.比较CNMs对水生生物的预测无效应浓度与其预测环境浓度间差异,发现这5种CNMs对水生生物的危害程度均在可接受的范围内.     

典型生物质燃烧排放酚类有机物的大气液相氧化动力学

生物质燃烧排放有机物是大气二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物,但相关反应参数仍较为匮乏。选择其中4种代表性物质,间苯二酚(RES)、4-乙基苯酚(4-EP)、丁香酚(Eug)和2,4,6-三甲基苯酚(Trmp),利用相对速率法测定了其与·OH在液相(云雾条件)中的二级反应动力学参数,并估算了其在实际大气条件下的液相反应寿命。在pH=5.4,T=298 K条件下,测定以上4种前体物液相氧化的二级动力学常数(K)分别为(7.68±0.04)×109,(18.12±0.56)×109,(23.11±0.60)×109,(16.90±0.58)×109 L/(mol·s),所得到的K值不确定性为3.5%~12%。此外,还测定了体系在T=293,288 K时的K值,发现288 K时的K值比298 K时的低了22%~38%,说明温度对于酚类液相反应的双分子速率常数有一定影响。研究还发现,反应过程中前体物浓度为初始值1/2时,pH降低,说明反应过程中可能生成一定量的有机酸;这些化合物在不同情境下使用CAPRAM 3.0多相机制计算得到的大气寿命在数十秒到数十小时之间,进一步说明生物质燃烧排放酚类化合物对SOA的生成贡献值得重视。     

气候变化对中国夏季臭氧影响

气象条件对近地层臭氧(O₃)的生成有重要影响.为了探讨未来气候变化如何影响中国不同地区的O₃浓度,本研究将全球耦合模式比较计划CMIP5提供的CESM地球系统模式的气候预测数据作为WRF区域气象模式的初始边界条件,降尺度模拟了3种代表情景(RCP4.5、 RCP6.0和RCP8.5)下的未来2046～2055年夏季气候变化情况,并驱动CMAQ区域空气质量模式模拟气候变化对O₃的影响.结果表明,气候变化使中国夏季边界层高度、温度均值和高温天数增加,相对湿度有所降低,近地面风速无明显变化.在气象要素的共同影响下,O₃浓度在京津冀、四川和华南等地区呈现增加趋势,O₃每日最大8 h滑动平均(MDA8)极值在不同情景下增幅为：RCP8.5(0.7μg·m^-3)>RCP6.0(0.3μg·m^-3)>RCP4.5(0.2μg·m^-3).夏季MDA8超标日变化与高温天数变化有较为相似的分布,MDA8超标的发生与高温天...     

南京北郊秋季高污染大气背景下云凝结核活化特性研究

于2019年10月17日—11月16日在南京北郊地区,采用SMPS-CCNC联用的方式,对8.2~346 nm的气溶胶粒子展开了粒径分辨的CCN活化特征观测.根据PM_2.5浓度范围选取了清洁天和污染天进行分析发现,在高污染大气背景下,由于有机物浓度及占比较高,无机盐浓度较低,故CCN活化率低于清洁天.清洁天SOA组分占比较高,其大气氧化经历更长,氧化态更高,吸湿参数κ也更高;污染天在受到直接排放的影响下,大气氧化经历短,氧化态较低,POA占比相对较高,所以清洁天的吸湿参数κ大于污染天κ(0.28±0.07>0.24±0.09).清洁天的f₄₄平均值为0.14±0.02,污染天的f₄₄平均值为0.12±0.02,进一步表明清洁天的有机气溶胶氧化态更高.因此,高污染大气背景下由于大气中存在很多受排放影响的积聚模态的气溶胶,含有很多低吸湿性物质,降低了CCN的活化能力和吸湿性.     

南京市2021年人为源VOCs组分清单

通过收集各类VOCs排放源的活动水平数据,选择合适的排放因子,利用排放因子法建立了2021年南京市VOCs人为源排放清单.并通过筛选合适的VOCs源成分谱,建立了南京市VOCs物种排放清单,分析了南京市各排放源以及不同VOCs组分的排放特征.结果表明,2021年南京市排放VOCs约302.85kt,其中工艺过程源的排放量最高(182.94kt),占比可达60.41%,其次为道路移动源(19.46%),非道路移动源占比最少(0.40%).在VOCs物种清单中,排放量最多的为烷烃(109.06kt),其次是卤代烃(75.08kt)和芳香烃(50.72kt).排放量贡献前10的物种分别为:氯乙烯、乙烷、丙烷、三氯乙烯、1,2-二氯乙烷、对二甲苯、正丁烷、乙苯、其他烷烃和乙烯,占总量的63.96%,主要来自合成纤维单体制造和原油加工行业.     

循环式生物滤池处理城市地表径流的性能研究

对以木片为填料的塔式生物滤池配置循环装置,将其应用于处理城市地表径流污染.通过设置不同的循环次数,比较了循环操作对滤池性能的影响.研究结果表明:该循环式生物滤池在处理径流过程中存在适应驯化期,不同的污染物质其适应驯化时间不同.COD所需驯化时间最长,适应期内总入水水量达到装置空隙体积的8.5倍;NO3--N和TP适应期相当,总入水水量约为空隙体积的7.2倍;TSS与TN所需的时间最短,总入水水量约为空隙体积的5.3倍.该循环式生物滤池对TSS、COD、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的平均去除效率分别为86.2％、24.3％、11.1％、85.9％、37.7％和45.7％.循环操作对生物滤池的性能影响研究表明,TSS、NH4+-N与TP的去除随循环次数的增加而增加,TN与NO3--N的去除未明显影响.由于循环过程中部分有机质从木片中析出,使得有机物质(COD)的去除随循环次数的增加而降低.     

低环多环芳烃(萘、苊)在活性炭上的热脱附行为

利用SETSYS Evolution 16型热重分析仪,在氮气气氛下分别研究了萘和苊在活性炭(AC)上的热脱附行为,并采用多升温速率法和单升温速率法相结合的方法,得到萘和苊在AC上的热脱附反应动力学方程及其动力学参数,结果表明:萘在AC上的热脱附反应动力学模型为Avrami-Erofeev方程,反应级数为1.5,脱附活化能(E)均值为63.38kJ/mol, lnA均值为11.75;苊在AC上的热脱附反应动力学模型亦为Avrami-Erofeev方程,反应级数为2, E均值为95.49kJ/mol, lnA均值为16.80.     

硫氧同位素示踪南京北郊大气PM2.5中硫酸盐来源

采用EA-IRMS联用技术对2014年1月南京北郊大气细粒子(PM2.5)中硫酸盐的硫和氧同位素组成进行了分析,结合大气颗粒物化学组成,追溯南京北郊大气PM2.5中硫酸盐的来源,并评估了各污染源的贡献率.结果表明,2014年1月南京北郊硫酸盐气溶胶的硫同位素组成(δ34S)范围为2.7‰~6.4‰,平均值为5.0‰±0.9‰(n=16);氧同位素组成(δ18O)值范围为10.6‰~16.1‰,平均值为12.5‰±1.37‰(n=16).通过气溶胶与可能污染源的δ34S值对比和后向轨迹分析,得出结论:研究区域大气中硫同位素组成主要受当地燃煤中硫的影响,其次是远距离传输硫.此外,有低δ34S值硫源存在,但贡献比较小,可能来自生物成因硫.绝对主因子分析结果显示:人为成因硫和远距离传输硫贡献率分别为46.74%和31.54%.