长江源区大气降水化学特征及离子来源

基于长江源区冬克玛底流域2013年6～9月采集的64个降水样品,分析了降水的pH值、电导率及离子浓度特征,并应用因子分析、相关分析、富集因子及后向轨迹法,讨论了降水离子主要来源及其与大气环流的联系.结果表明,长江源区冬克玛底流域降水pH值变化范围为5. 26～9. 25,加权平均值为6. 70;电导率变化范围为0. 23～28. 70μS·cm-1,加权平均值为3. 45μS·cm-1,低于瓦里关全球大气本底站降水电导率;总离子浓度变化范围为7. 0～376. 9μeq·L-1,平均总浓度仅为40. 8μeq·L-1;各离子加权平均浓度大小顺序为:HCO_3~- NH_4~+ Ca~(2+) NO_3~- SO_4~(2-) Na~+ Cl~- K~+ Mg~(2+); HCO_3~-、NH_4~+、Ca~(2+)和NO_3~-是降水中的主要离子,占总离子浓度的74. 75%;相对酸度(FA)分析表明,有97. 8%的降水酸度被碱性物质中和,同时中和因子(NF)分析表明NH_4~+和Ca~(2+)对降水酸性的中和起主导作用;研究区降水离子主要来自陆源的贡献,而来自海源的输入则相对较少;结合气团的后向轨迹分析发现,不同来源的总离子浓度差异明显,其加权平均浓度大小顺序为:局地源西风源季风源,表明不同的大气环流背景和气团来源对降水化学组成具有重要影响.长江源区大气降水受人类活动影响较小,其降水化学特征一定程度上可以代表偏远地区的大气质量状况和本底值.研究结果能够为长江源区水质的保护以及为评估人类活动对该区域大气环境的影响提供科学依据.     

COVID-19管控期间海口市PM2.5和O3污染特征

以海口市为研究区域,收集了新冠疫情期间(2020年1—4月)环境空气中6项常规污染物、PM_2.5水溶性离子和VOCs在线观测数据,结合同期气象参数,分析了特殊排放情境下低浓度地区PM_2.5组分、臭氧及其前体物的变化特征.结果表明：(1)2020年疫情期间,海口市空气质量改善情况较好,6项污染物浓度均不同程度地降低,改善率介于9.5%～27.6%之间;(2)海口市PM_2.5水溶性离子中,硝酸根离子和铵根离子的下降幅度最大,分别下降了38.9%和34.8%,其余离子小幅降低;(3)疫情期间,工业企业生产和交通活动的降低明显有助于乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷的体积分数及贡献率的降低,而对芳香烃的降低效果不如内地明显;(4)虽然管控减排对体积分数较大的低碳烷烃改善较明显,但体积分数较小的烯烃尤其是乙烯的臭氧生成潜势(Ozone formation potentials,OFP)贡献率反而出现上升,是未来研究区域内控制臭氧的关键;(5)管控期间O₃浓度日变化明显减弱,与NO₂和主要VOCs...     

季铵型树脂的合成及其对水中溴酸根及前驱物溴离子的吸附性能与机制

水中的溴离子(Br^-)和溴酸根离子(BrO₃^-)由于难挥发、易溶解、稳定性好而难以除去,因此,制备了一种对较低浓度的Br^-和BrO₃^-都有良好吸附去除效果的季铵碱树脂(Quaternary ammonium base resin,QABR)并表征了其物化结构.同时,考察了初始浓度、QABR投加量、溶液pH、离子强度、吸附接触时间和吸附温度等因素对QABR吸附Br^-和BrO₃^-性能的影响.结果表明,在0.05～4.00 mmol·L^-1浓度范围内,在298 K、pH=7.0时QABR对Br^-和BrO₃^-的吸附能力最佳,其最大吸附量分别为1.78 mmol·g^-1和1.65 mmol·g^-1;QABR对Br^-和BrO₃     

铁掺杂氯氧化铋光芬顿催化降解水中阿特拉津的性能与机理研究

采用溶剂热反应制备了分级微球结构的铁掺杂氯氧化铋(Fe-BiOCl),并用于光芬顿降解阿特拉津(Atrazine,ATZ).结合多因素实验,系统地分析了以Fe-BiOCl为催化剂构建的光芬顿体系氧化降解阿特拉津的性能与机理.结果表明,当催化剂用量为0.2 g·L^-1、污染物浓度为20 mg·L^-1、H₂O₂浓度为6.4 mmol·L^-1时,Fe-BiOCl-2催化剂在120 min内降解阿特拉津的效率约为99.98%,且在较宽pH范围(3.04～6.02)内保持优异的降解效率.通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试发现,在光芬顿体系中羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)是反应的主要活性物种.此外,通过超高效液相色谱测定降解过程中的中间产物,提出了可能的降解路径和转化机理.     

城市化快速发展区河水水化学特征及其形成机制

为揭示快速城市化区河水水化学特征及其形成机制,以重庆市高新区梁滩河为研究对象,分别采集枯水期河水水样25件和丰水期河水水样25件,测定河水水化学基本参数和常量阴阳离子.同时,运用数理统计、离子比值、空间分析等方法,结合2008年梁滩河河水化学资料,探讨城市化发展过程对河水化学组分的影响.结果显示:(1)梁滩河河水总溶解性固体(TDS)算数均值(下同)在丰水期和枯水期分别为330和299 mg·L^-1,高于世界均值100 mg·L^-1.(2)河水主要水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na,HCO₃^-、Ca²⁺分别为优势阴、阳离子.(3)NO₃^-含量在丰水期和枯水期的超标率分别为100%和91%,SO₄^2-含量在丰水期和枯水期的超标率分别为20%和80%.熵加权水质指数(EWQI)显示,梁滩河丰水期水质较好,EWQI均值为50.4;枯水期水质中等,E...     

污水管道沉积物分层冲刷的起动规律及其污染贡献特性

为探明管道沉积物的断面污染物分布特征,揭示梯度冲刷强度下沉积物的分层冲刷起动规律及其污染贡献特性,通过建立一套污水管道沉积物冲刷模拟装置,基于管道沉积物分层分布理论,揭示了沉积物不同断面颗粒粒径以及碳、氮、磷等污染物的含量变化规律.此外,根据无黏性沉积物初始运动的临界剪应力公式进行计算,结果表明,随粒径的增大,不同分层颗粒下理论临界剪切应力从0.038N/m²增加0.261N/m²;随设计水流剪切力从0.1N/m²增加到0.3N/m²时,沉积物对污水的TCOD贡献率从6.4%增加到46.3%,TN贡献率从25.3%增加到40.6%,而TP从42.9%降低到25.1%,且在各类污染物的附着含量对比下,随水流强度增大,冲刷起动的悬浮物为有机类污染物的占比最高.据此可知,粒径大小对污染物的污染负荷分布具有较大影响,且污染负荷分布对水流冲刷的溢流污染物浓度变化具有相关性.因此,明确管道沉积物分层冲刷水流强度及溢流污染物浓度变化有助于有效控制水体污染情况.     

云贵高原城市PM2.5中水溶性离子的污染特征

为探究云贵高原区域城市PM_2.5中水溶性离子的污染特征及来源,该文选取贵阳市和遵义市作为典型城市进行PM_2.5样品采集,分析样品中8种水溶性无机离子(WSIIs)的污染特征,并采用主成分-多元线性回归法(PCA-MLR)解析其来源。结果表明,研究期间贵阳市和遵义市WSIIs浓度均值分别为22.64、14.44μg/m³,呈夏季最低、冬季最高的季节变化特征。2个站点氮氧化率(NOR)平均值分别为0.15、0.12,说明NO₃^-二次转化不明显,且夏季NOR的值远小于0.1,表明研究区域夏季NO₃^-来自于一次源。硫氧化率(SOR)平均值分别为0.44、0.35,表明SO₄^2-主要由二次反应形成。阴阳离子平衡分析表明,贵阳市春、夏、秋3个季节的PM_2.5呈碱性,冬季PM_2.5呈弱酸性,而遵义市全年PM_2.5呈碱性,主要由SO_...     

2020年2月南宁市一次大气PM2.5污染成因分析

2020年1月31—2月2日新冠肺炎疫情期间,广西发生的一次区域性大气PM_2.5污染引发社会关注.以南宁市为例,利用在线气体组分及气溶胶监测系统（MARGA）、颗粒物激光雷达,结合地面气态污染物和气象数据卫星火点和后向轨迹等分析本次PM_2.5污染成因.依据空气质量分指数,将观测过程划分为优、良和污染3个时段.结果表明,污染时段与生物质焚烧相关的K⁺、Cl^-明显升高,K⁺、Cl^-平均浓度分别为优时段的3.6和17.0倍.3个时段8种水溶性离子总浓度占PM_2.5均在30%左右,3种二次水溶性离子浓度之和占8种离子总浓度的比例为83.33%~89.18%,二次无机组分占比高,与秸秆焚烧促进二次转化有关.二次水溶性离子浓度变化趋势与占比不一致,除了与秸秆燃烧排放特征有关,还与不同二次无机离子形成的机制及主要影响因素不同有关.秸秆焚烧火点集中分布在良时段的南宁市及周边城市,良时段秸秆露天焚烧直接排放大量颗粒物、气态污染物等,在污染时段边界层高度明显下降,湿度增加、静风等不利气象条件下积累,是造成疫情期间南宁市大气PM_2.5污染的主因.污染时段南宁市无明显的颗粒物垂直传输过程,近地面主要受到广东、广西北部湾偏南气流影响,区域污染传输小.     

东莞地区PM2.5湿清除的观测研究

通过对东莞市2013—2017年降水、PM_2.5观测数据统计研究发现,降雨及PM_2.5浓度存在负相关关系,降雨对PM_2.5具有一定的清除效果.PM_2.5浓度下降的降水过程有376次,浓度上升的降水过程有333次,部分降水过程浓度出现明显反弹,应与气溶胶再悬浮机制有关.在所有PM_2.5初始浓度低于40 μg·m^-3的个例中,浓度下降的个例占比约49.4%,而当PM_2.5初始浓度高于40 μg·m^-3时,浓度下降的个例占比约71.2%,说明PM_2.5粒子数量较多时,雨滴对粒子的捕获能力较强,降雨前PM_2.5的初始浓度可以作为判断降雨后PM_2.5浓度是否下降的预报依据.雨强小,也是造成雨后PM_2.5浓度反弹的原因.对于有效清除个例,雨强与清除率存在正相关关系,雨强越强,整体的清除作用有所加强.降水持续时间是影响PM_2.5清除作用的重要因素,持续时间超过6 h的小雨降水过程能达到40%的清除率效果,中雨以上降水过程持续时间越长,PM_2.5的清除效果越好.在浓度反弹的个例中,在低的初始浓度条件下,降水强度与降水持续时间对PM_2.5浓度反弹影响均较小,在初始浓度大于30 μg·m^-3的条件下,平均反弹幅度收窄,初始浓度的增加,使得雨滴与颗粒物之间的碰并作用加强,降水强度的增大,使这种碰并作用进一步加强,进而制约了PM_2.5浓度反弹的幅度.降雨末期,细粒径颗粒物数浓度回升明显,小雨滴蒸发使细粒子脱离再次在空中悬浮,是造成雨后颗粒物浓度出现回升的主要原因.     

室内木柴燃烧排放水溶性离子粒径分布特征

基于实验室模拟燃烧和稀释通道采样系统,采用荷电低压撞击采样器采集了6种典型木柴燃烧排放的14级粒径段颗粒物.采用离子色谱分析了8种水溶性离子,获得水溶性离子的分粒径排放因子和排放特征.结果表明,Ca²⁺的排放因子呈双峰分布,在0.25~0.38和2.5~3.6μm粒径段出现峰值,分别为0.14和0.16mg/kg.其余离子的排放因子为单峰分布.NH₄⁺、NO₃^-和SO₄^2-的排放因子在0.25~0.38μm粒径段出现峰值,分别为0.41、0.58和0.84mg/kg.K⁺和Cl^-的排放因子在0.15~0.25μm内出现峰值,分别为0.89和0.99mg/kg.木柴燃烧排放总水溶性离子的质量中值粒径为（0.30±0.07）μm,各离子的质量中值粒径范围为0.24~0.44μm.PM_0.094、PM_0.94、PM_2.5和PM₁₀中水溶性离子的排放因子变化范围分别为1.04~9.33、5.00~48.87、5.46~52.00和6.14~53.68mg/kg.木柴燃烧排放颗粒物中K⁺/Cl^-、K⁺/NO₃^-、K⁺/SO₄^2-和SO₄^2-/NO₃^-比值随粒径变化而变化,其排放初始值在应用于源解析和生物质燃烧排放气溶胶传输老化研究时需引起关注.木柴燃烧排放PM₁₀中的阴阳离子当量比值为0.80±0.11,颗粒物的酸度随颗粒物粒径而改变,亚微米颗粒物和细颗粒物的酸度高于超细颗粒物和粗颗粒物的酸度.本研究对构建生物质燃烧排放分粒径水溶性离子清单,更新和改进相关气候和空气质量模型的参数设置,识别烟气传输过程中的老化具有重要意义.