沈阳地区臭氧污染日时空变化特征及天气分型研究

利用2013—2019年沈阳地区11个国控监测站近地层臭氧(O_3)浓度监测数据和地面气象观测资料,分析了沈阳地区O_3污染日的O_3浓度时空分布规律,并对造成O_3污染日的天气系统进行了主观分型。结果表明:自2013年以来,以O_3为首要污染物的天数逐年增加,2017年达到研究期内的最高值,但2018—2019年略有下降。O_3浓度的日变化趋势呈现明显的单峰形,O_3-1 h在10:00—20:00明显高于其他时间段,最大浓度值出现在15:00,而在01:00—07:00则相对较低。从季节变化上看,沈阳地区O_3污染主要发生在6—7月,两个月的O_3污染日之和占全年O_3总污染日的比例高达51%。从O_3浓度空间分布上看,沈阳地区三环外监测站测得的O_3浓度明显高于三环内监测站,高浓度区域主要集中在东部和东北部,城市中心存在明显的低浓度区,南部和北部差别不大,但也明显高于城市中心。造成沈阳地区O_3污染的主要天气类型有4种:暖脊型、均压场型、高空槽型和副热带高压型。其中:暖脊型出现的频次最高,占总样本的49.1%;副热带高压型出现的次数最少,占总样本的7.7%。     

北京市城区挥发性有机物污染特征及其对臭氧影响分析

对2020年4月—2021年3月北京市建成区挥发性有机物（VOCs）的化学特征、污染来源及其对臭氧（O₃）污染的影响进行了研究。结果显示：O₃日最大8 h滑动平均值在臭氧季（4—9月）均值为134 μg/m³，是非臭氧季（10月至次年3月）均值（59.6 μg/m³）的2.2倍。臭氧季VOCs体积浓度均值为14.3×10^-9，明显低于非臭氧季（21.1×10^-9），可能与光化学反应速率和VOCs来源的季节性差异有关。臭氧生成潜势（OFP）贡献率排名前10位的物种在臭氧季和非臭氧季相似，均包括间/对-二甲苯、甲苯、乙烯、邻二甲苯、异戊烷、正丁烷、丙烯、反式-2-丁烯和1，2，4-三甲基苯，但排名有所差异，燃煤源特征明显的乙烯等物种在非臭氧季上升明显，与溶剂使用、油气挥发相关的间/对二甲苯、甲苯、异戊烷和正丁烷等物种在臭氧季上升明显。甲苯/苯的值和异戊烷/正戊烷的值在臭氧季明显高于非臭氧季，反映出机动车排放和油气挥发等在臭氧季影响突出，非臭氧季是燃煤影响显著。基于正交矩阵因子分解模型（PMF），臭氧季解析出机动车尾气排放（40.9%）、溶剂使用（20%）、油气挥发（16.4%）、工业排放（17.6%）和植物排放（5.1%）等5种污染源；非臭氧季解析出机动车尾气（38.9%）、燃烧源（26.3%）、工业排放（17.8%）和溶剂使用（17%）等4种污染源。     

衡阳市区和衡山背景站臭氧浓度变化规律的对比分析

选取衡阳市区和衡山背景站臭氧自动监测数据,分析两地的臭氧污染特征。对空气质量的优良率情况、臭氧作为首要污染物的变化情况、臭氧浓度的日变化特征、典型时段的浓度变化特征、臭氧浓度的月际变化特征和臭氧与PM_(2.5)的关联情况等进行了分析。结果表明,多云及阴雨天气时,衡阳市区的臭氧浓度日变化幅度大于衡山背景站。夏季,衡阳市区和衡山背景站的臭氧浓度的日变化特征规律差异较大,臭氧浓度分布比较分散,前者为典型的单峰形,后者则波动平缓。冬季,日变化幅度不大,但衡阳市区的臭氧浓度明显低于衡山背景站。衡山背景站和衡阳市区的臭氧基本同步变化,但日均值高于衡阳市区。     

Ozone facilitated degradation of caffeine using Ce-TiO2 catalyst

The ozone initiated oxidation of 1,3,7-trimethylxanthine (caffeine), commonly found in wastewaters as model compound is reported using cerium (Ce)/titanium dioxide (TiO₂) as catalyst. The effect of pH and loading of ceria on titania were investigated. Effect of reaction conditions on degradation of caffeine based on their pseudo first-order rate constants were compared. The combination of catalyst Ce-TiO₂ and ozone aeration significantly enhanced the degradation of caffeine compared to uncatalysed ozonation. The oxidation of caffeine ensued via the free radical mechanism, through enhanced ozone decomposition into OH radicals. Ce/TiO₂(0.5?wt%) showed good activity in degradation of caffeine at pH 6, in both natural stream and river water samples showing about 60% total organic carbon removal in 2?h ozonation period. Using liquid chromatography-mass spectroscopy, degradation products were analysed. A reaction intermediate and one final product were positively identified. Nano-catalysts with different loadings of Ce on TiO₂ synthesized by sol-gel route were characterized by scanning electron microscope, transmission electron microscopy, BET and powder X-ray diffraction spectrum techniques. The results showed that the material retained a highly ordered mesoporous structure and possessed large surface area.     

2013-2017年京津冀区域PM2.5浓度变化特征

利用2013-2017年京津冀区域13个城市PM_2.5监测数据，综合探讨了该区域PM_2.5浓度的时空变化特征。结果表明：京津冀区域PM_2.5污染整体较重，但治理成效显著，2013-2017年区域PM_2.5年均质量浓度分别为106、93、77、71、64 μg/m³，完成《大气污染防治行动计划》PM_2.5浓度下降25%左右的目标；13个城市PM_2.5浓度各百分位数总体呈现下降趋势，且随百分位数增大而下降速率加大，PM_2.5年均质量浓度平均每年下降10.6 μg/m³，污染严重的太行山沿线城市邢台、石家庄、邯郸3个城市平均每年分别下降20.3、16.1、13.9 μg/m³；京津冀区域PM_2.5重度污染天数比例分别为19.9%、16.6%、9.5%、9.0%、7.0%，呈下降趋势。2013-2017年京津冀区域PM_2.5平均质量浓度与非重度污染天相比升高19 μg/m³，PM_2.5重度污染天平均质量浓度较非重度污染天时高244.4%。     

4种多环芳烃对仿刺参(Apostichopus japonicus)原肠胚发育的急性毒性研究

海洋中的多环芳烃(PAHs)具有较强的生物毒性,且海洋动物早期发育阶段是对环境因素变化响应的最敏感阶段。为探究海洋多环芳烃类有机污染物对仿刺参(Apostichopus japonicus)早期发育阶段原肠胚的毒性影响,采用半静态毒性实验方法,分别考察了4种多环芳烃苯并[a]芘、3-甲基菲、惹烯及2-甲基蒽对仿刺参原肠胚的24、48、72、96 h急性毒性效应。结果表明,在10、50、100、200μg·L~(-1)暴露浓度下,随着暴露时间的延长和暴露浓度的升高,4种多环芳烃对仿刺参原肠胚产生不同程度的急性毒性效应,仿刺参原肠胚存活率与4种多环芳烃浓度之间分别存在显著的剂量-效应关系(P0.05)。苯并[a]芘对仿刺参原肠胚在24、48 h的半致死浓度(LC_(50))分别为294.4、225.64 mg·L~(-1),3-甲基菲在24、48、72、96 h的LC_(50)分别为404.5、300.7、81.4、17.6mg·L~(-1),惹烯在24、48、72 h的LC_(50)分别为243.1、230、186 mg·L~(-1),2-甲基蒽在24、48、72、96 h的LC_(50)分别244、231.6、152.6、142.9 mg·L~(-1)。4种多环芳烃的安全浓度(SC)分别为39.76、49.8、61.8、62.6μg·L~(-1),其毒性大小顺序为苯并[a]芘3-甲基菲惹烯2-甲基蒽。基于定量构效关系(QSAR)的研究结果可知多环芳烃化合物的毒性差异可能与分子结构等性质有关。该实验为深入研究多环芳烃对海洋环境的毒性效应提供了理论依据。     

臭氧氧化—湿式钙法吸收工艺对烟气的同时脱硫脱硝

采用臭氧氧化—湿式钙法吸收工艺对模拟烟气进行同时脱硫脱硝处理。O₃于150 ℃下具有较高的热稳定性,可将NO氧化为高价态氮氧化物,且NO氧化率随n（O₃）∶n（NO）的增大而逐渐提高。烟气中SO₂和H₂O的存在对NO氧化率的影响不大。O₃对SO₂的氧化率较低,约为5%。3%（w）石灰石浆液对SO₂的吸收率接近100%,NO_x吸收率随n（O₃）∶n（NO）的增大而逐渐提高,当n（O₃）∶n（NO）为1.6时NO_x吸收率可达约65%。SO₂能促进吸收液对NO_x的脱除。石灰石浆液中加入0.2%（w）的（NH₄）₂SO₃或Na₂SO₃后NO_x吸收率可达约85%或82%,且吸收率随添加剂加入量的增加而提高,添加（NH₄）₂SO₃的NO_x吸收率略高于添加Na₂SO₃。     

大数据解析技术在大气环境监测中的应用研究

针对近年来新兴的大数据及挖掘、分析技术,对大数据解析技术在环境科学研究中的应用进行了分析和探析。以城市局部地区大气细颗粒污染物PM2.5浓度计算为例,筛选了PM2.5浓度历史数据、气象条件、交通状况、人群活动情况、网格道路状况等数据为影响特征量,分析了用神经网络法进行大数据解析和推演的原理和数学过程,是用数学、计算机、统计等方法研究解决多元、非线性复杂环境问题的一种新的探索。     

齐齐哈尔市PM2.5与PM10污染趋势及相关性分析

对2014—2016年齐齐哈尔市PM_(2.5)与PM_(10)质量浓度的时间变化特征进行简要分析,并探究PM_(2.5)/PM_(10)以及PM_(2.5)与PM_(10)的相关性。结果表明:2014—2016年齐齐哈尔的PM_(2.5)与PM_(10)的年均质量浓度分别为36.7、62.9μg/m~3,且呈逐渐下降趋势;冬季的PM_(2.5)与PM_(10)浓度最高,秋季次之,春季与夏季相对较低;2014—2016年PM_(2.5)与PM_(10)质量浓度月变化趋势基本相同,整体呈现2—6月逐渐下降,9—11月逐渐上升的规律;PM_(2.5)与PM_(10)质量浓度的日变化均呈双峰现象;对PM_(2.5)与PM_(10)进行线性拟合,相关系数为0.896 3。同时,残差分析也说明两者拟合情况良好,四季相关系数为r_(秋季)(0.982 2)r_(冬季)(0.964 4)r_(夏季)(0.943 9)r_(春季)(0.829 6);2014—2016年PM_(2.5)/PM_(10)平均值为55.27%,大气颗粒物PM_(2.5)的贡献率高达一半以上。     

非柔性连接石化储罐配管温差应力分析与对策

储罐配管在温差作用下产生热位移会导致管壁产生热应力，未采用柔性连接的配管由于热应力集中作用可能发生破漏。针对与石油化工储罐非柔性连接的配管的安全问题，应用ANSYS有限元分析软件模拟计算石化企业典型配管的热应力分布；根据不同类型配管的分析结果，提出了工程技术与管理方面的针对性安全措施。研究结果表明:温差效应对石化储罐配管热应力影响显著，随内外温差的增加，配管应力集中的区域增大，最大热应力值增大；补偿措施能够改善配管的柔性，降低配管应力；约束载荷限制配管热膨胀从而增大配管应力；三通管是多根配管接合的区域，这种复杂管道交汇处会形成明显应力集中。研究结果对于提高石油化工非柔性连接配管安全性有一定的指导意义。