二氧化碳资源化技术研究进展

过量的二氧化碳(CO2)排放可导致温室效应的不断加剧,因此CO2减排受到越来越多的关注,其中将CO2转化为附加值较高的化工产品,即CO2资源化利用技术不仅可实现CO2减排,同时具有一定的经济效益。CO2资源化利用技术主要包括光化学还原法、电化学还原法和催化转移氢化法等。重点介绍并总结了以上3种方法的特点、优势和不足,指出未来需研究解决的关键问题和研究方向,为实现高效的CO2资源化利用提供借鉴和参考。     

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.     

北京夏季典型PM2.5与O3相继重污染事件分析

根据北京市环境保护监测中心发布的PM2.5和O3小时质量浓度及气象、卫星遥感数据,分析了2013年7月2日至10日北京典型PM2.5及O3重污染过程的质量浓度特征及在大气边界层过程各个阶段的质量浓度演变.结果表明,北京夏季O3质量浓度先于PM2.5达到峰值,而天气型演变是导致这一现象的主要原因.具体过程为:1)重污染初始阶段,高压天气型利于前体物积累,PM2.5及O3质量浓度升高;2)在反气旋中部,由于各种污染物质量浓度较低,对大气紫外波段辐射的吸收较弱,导致该阶段紫外辐射强,因而加快了O3生成的光化学反应,O3质量浓度最先达到峰值;3)在反气旋后部,随PM2.5质量浓度增加,辐射变弱,因此O3质量浓度增加速度下降,而受高压后部影响,区域内PM2.5经东南风输送通道进入北京,导致北京PM2.5质量浓度相继达到峰值;4)在重污染清除阶段,在北方反气旋前部的冷锋清除作用下,PM2.5及O3质量浓度同时降低至谷值.     

美国光化学污染监测的经验与启示

针对光化学污染的严峻形势,中国应尽快建立国家层面的光化学监测网络,完善光化学监测的技术体系与质量管理体系,为重点地区光化学污染防治工作提供监测数据支持。研究在总结美国光化学评估监测网络发展历程、运行及其监测目标、技术体系和质量管理体系的基础上,提出了明确光化学监测目标、制定优先监测VOCs名单、完善光化学监测技术体系和质量管理体系、建立光化学监测数据共享平台以及开展VOCs源解析等建设中国光化学监测网络的具体建议。     

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.     

CS2在TiO2表面的多相光化学反应研究

本文运用原位漫反射红外光谱(DRIFTS)、GC、XPS等手段研究了CS2在大气半导体颗粒TiO2表面的多相光化学反应.结果表明在模拟太阳光照射下,低浓度的CS2(8.1 mg·m(-3))在TiO2:表面发生多相光化学反应,生成气态产物cos、H2S、SO2,进而在颗粒物表面生成硫酸盐.在氧气体积浓度为21%,氙灯照...     

北京市郊区夏季臭氧重污染特征及生成效率

为研究北京郊区夏季O₃(臭氧)重污染过程特征及O₃生成的光化学敏感性,基于2016年夏季在北京郊区开展的针对O₃及其相关污染物的强化观测试验(7月23日—8月31日,共计40 d),分析了观测期间O₃浓度[以φ(O₃)计]变化特征、O₃重污染过程主控因素与O₃敏感性化学特征.结果表明:观测期间φ(O₃)超标时有发生,最大小时φ(O₃)为151.1×10-9,其中有15 d的φ(O₃)最大8 h滑动平均值(O₃-max-8h)超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值,占观测天数的37.5%;不同O₃重污染过程成因有所不同,城市烟羽传输的污染物对郊区O₃重污染过程影响显著(观测期间臭氧重污染过程:过程1,7月27—29日;过程3,8月9—11日;过程4,8月16日;过程5,8月21—24日),区域光化学污染对郊区O₃重污染过程也有贡献(观测期间O₃重污染过程2:8月4—6日);结合后向气流轨迹进一步辅助说明了不同重污染过程中O₃的来源不同.研究还发现,观测区域存在反“周末效应”现象,说明观测区域周末受人为影响较为明显;基于观测数据计算的OPE(O₃生成效率)分析了O₃光化学敏感性表明,在有OPE值的22 d内NO_x控制区和VOCs控制区出现的概率(41%)相等,即观测区域O₃对NO_x和VOCs均敏感;此外还发现,在O₃重污染过程中光化学敏感性会随其反应进程发生改变,由NO_x控制区逐渐转变为VOCs控制区.      

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。     

大气光化学烟雾反应机理比较(Ⅰ)O3和NOx的比较

在相同初始和排放条件下,对四种应用较广的光化学烟雾反应机理(CB4-99,RADM2,RACM,SAPRC99)进行了比较.研究发现对于O3,在低VOCs/NOx时,四种机理模拟结果相关较小,平均相对标准偏差为7%,在高VOCs/NOx时,平均相对标准偏差为26%,差距较大;对于NOx,多数情况下RACM和RADM2的模拟结果较高,CB4-99和SAPRC99的模拟值偏低,其原因主要来源于不同机理中O3的生成对NOx及VOCs的敏感性不同而造成的.在用模式模拟O3和NOx时,应特别注意机理不同而带来的模拟结果差异.     

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.