江苏省空气质量预报准确度及改进方法分析

介绍了江苏省重污染天气监测预报预警系统以及大气重污染预警会商流程,将2015年13个地级市的模式预报、人工预报结果分别与实际观测值进行比较。结果表明:人工预报更准确,PM_(2.5)日均值、臭氧日最大8 h平均值、AQI 3个指标人工预报和实况的相关性分别比模式预报高出12.8%、0.3%、11.4%,平均标准误差(MNE)分别低20.7%、3.1%、23.1%。依据国家空气质量预报技术指南评分办法,对各市2015年全年空气质量级别为"良"时进行评分。通过开展07∶00预报更新,使2015年上半年空气质量预报级别得分平均提高了0.9分,全年级别得分平均提高了2.6分;通过改进模式预报参数,使PM_(2.5)日均预报值、臭氧日最大8 h平均预报值、AQI预报值和实际观测值的相关性比上年同期分别提高26.0%、5.0%、33.9%,MNE分别降低3.6%、31.3%、7.6%。     

中国环境基准研究重点方向探讨

环境基准是环境标准的科学依据,在国家环境质量评价和风险管理体系中处于基础地位。它主要是依据特定对象在环境介质中的暴露数据,以及与环境要素的剂量效应关系数据,通过科学判断得出的,涉及环境化学、毒理学、生态学、流行病学、生物学和风险评估等前沿学科领域。国家环境基准研究是一个长期的系统工程,本文基于环境基准研究的学科特点和国际前沿,结合国家科技需求和相关领域的研究现状,综合分析并提出了未来中国环境基准研究的重点研究方向:1)环境基准的理论与方法学;2)环境基准基础数据库;3)基准目标污染物的筛选甄别和优先排序技术;4)水体营养物基准;5)生物测试与毒性评价技术;6)人体暴露评价理论与相关技术;7)环境基准的审核和校对;8)环境基准与标准转化理论及其对环境管理支撑技术。本文从环境基准学科发展的角度,阐述了与环境基准研究紧密相关的8个重点研究方面的国内外研究进展、关键科学问题以及未来重点研究内容。同时指出,这些重要的研究方向是环境基准研究的根本,未来环境基准的长期战略发展必将是建立在各个重要方向长足发展的基础之上,环境基准研究也必带动这些方向的共同蓬勃发展,为环境地球化学、毒理学、生态学等学科领域发展注入活力。     

石油类污染物淡水短期水质基准研究及其对我国标准修订的意义

环境管理、应急处置和水质标准修订工作亟需石油类污染物淡水水质基准研究作为支撑. 本文筛选整理了大量本土物种毒性数据,利用SSD (物种敏感度分布法)和TPR (毒性百分数排序法)分析了5种典型石油类污染物(原油、苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的淡水水生生物急性毒理数据,获得了保护我国淡水水生生物的短期水质基准值. 通过综合对比分析,认为利用SSD获得的基准值可作为石油类污染物的短期水质基准推荐阈值,原油和BTEX(苯系物,包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯)的短期水质基准值分别为0.065、2.000、2.340、1.295和1.595 mg/L. 结果表明:①原油的毒性远大于BTEX,这可能是由于毒性的联合作用使得石油的毒性变强. ② 绿水螅对原油最敏感,原因可能是水螅更容易通过摄食或直接摄取获得原油WAF(水溶性组分)的有毒成分;鱼类相较于其他物种对苯更为敏感,而对其他BTEX而言,最敏感物种为节肢动物,原因可能是鱼类和节肢动物器官分化程度以及试验时的龄期选择存在差异,鱼类更易在短时间内将苯代谢为有毒的代谢产物. ③ 不同BTEX的敏感物种虽存在一定差异,但基准值未有数量级的差异. 研究显示,我国现行地表水环境质量标准中石油类标准未单独针对保护水生生物制定,BTEX标准的保护目标是基于人体健康而非水生生物,研究结果对我国石油类污染物环境管理、突发油类污染物对水生生物的危害及风险评估以及淡水水生生物特别是本土物种保护的水质标准制修订工作具有重要的借鉴作用.      

环珠江口近地面夜间臭氧上升现象：基于垂直观测的两个个例研究

利用广州塔的O₃观测资料、风廓线雷达和转动拉曼温廓线激光雷达探测的垂直环境气象等观测资料,结合ERA5的近地面风场,对2017年5月6—7日(Case I)和2019年10月1—2日(CaseⅡ)两个典型个例从垂直混合与水平输送的角度进行特征与成因分析.O₃的垂直观测结果表明,夜间残留层可储存日间混合层内的高浓度O₃气团.从垂直混合与水平输送的分析结果表明,残留层O₃的垂直混合及高浓度O₃气团的水平输送是夜间地表O₃的重要来源：夜间存在垂直风切变或边界层抬升,均可加强O₃的垂直混合;珠三角地区背景风表现为在早上偏北风和晚上转换为偏南风,广州与佛山地表O₃浓度上升最显著.此外,夜间O₃浓度上升事件可造成夜间及凌晨O₃ 8 h滑动平均值持续高值,对空气质量和大气氧化性造成一定影响.     

Enhancement of solar-driven photocatalytic activity of oxygen vacancy-rich Bi/BiOBr/Sr2LaF7:Yb3+,Er3+ composites through synergetic strategy of upconversion function and plasmonic effect

For better use of solar energy, the development of efficient broadband photocatalyst has attracted extraordinary attention. In this study, a ternary composite consisting of Sr₂LaF₇:Yb³⁺,Er³⁺ upconversion (UC) nanocrystals and Bi nanoparticles loaded BiOBr nanosheets with oxygen vacancies (OVs, SLFBB) was designed and synthesized by multistep solvent-thermal method. Mechanisms of in-situ formation of Bi nanoparticles and OVs in BiOBr/Sr₂LaF₇:Yb³⁺,Er³⁺ composites (SFLB) are clarified. The Bi metal and OVs enhanced the light-harvesting capacity in the region of visible-near-infrared (Vis-NIR), and promoted the separation of electron–hole (e⁻/h⁺) pairs. Furthermore, the surface plasmon resonance (SPR) effect of Bi metal can improve the energy transfer from Sr₂LaF₇:Yb³⁺,Er³⁺ to BiOBr via nonradiative energy transfer process, resulting in enhancing the light utilization from upconverting NIR into Vis light. Due to the synergistic effects of UC function, SPR and OVs, the SFLBB exhibited obviously enhanced photocatalytic ability for the degradation of BPA with a rate of 8.9 × 10⁻³ min⁻¹, which is about 2.78 times higher than 3.2 × 10⁻³ min⁻¹ of BiOBr (BOB) under UV–Vis-NIR light irradiation. This work provides a novel strategy for the project of high-efficiency Bismuth-based broadband photocatalysts, which is helpful to further understand the mechanism of enhanced photocatalysis by UC function and plasmonic effect.     

纳米氧化铜(CuO NPs)对紫花苜蓿幼苗根系活性氧(ROS)、抗氧化酶活性和根系活力的影响

根系通常是植物直接受到外界环境物质(如重金属离子和纳米金属氧化物)毒害的主要器官。本研究以紫花苜蓿的幼苗为实验材料,探讨了CuO NPs胁迫对紫花苜蓿幼苗根系的活性氧(ROS)积累、抗氧化酶活性和根系活力的影响。研究结果表明:(1)不同浓度的CuO NPs对紫花苜蓿幼苗根系H_2O_2和O-2·含量具有显著影响。随CuO NPs浓度增大,紫花苜蓿幼苗根系中H_2O_2和O-2·整体上呈现先增大后减少的趋势,除了0.00125 mol·L~(-1)CuO NPs浓度下紫花苜蓿幼苗根系中H_2O_2含量比对照减少外,其他浓度下的H_2O_2和O-2·的含量都比对照有所增加,并且H_2O_2和O-2·的含量都是在0.0125 mol·L~(-1)CuO NPs浓度下达到最大值。(2)不同浓度的CuO NPs对紫花苜蓿幼苗根系抗氧化酶活性具有显著影响。随CuO NPs浓度增大,紫花苜蓿幼苗根系中SOD、POD、APX和CAT酶的活性都呈现先增大后减少的趋势,其中,SOD和POD、APX、CAT酶的活性分别是在0.00625、0.0125、0.0625 mol·L~(-1)CuO NPs处理下达到最大,表明这些抗氧化酶在清除根系中的活性氧方面表现出较强的协同性和补偿性。(3)不同浓度的CuO NPs对紫花苜蓿幼苗根系活力具有显著的影响。随着CuO NPs浓度的增加,紫花苜蓿幼苗根系活力逐步升高,这是一种生物适应性应激响应的体现。     

地下水中Am的形态分布及影响因素

利用日本原子力学研究所于2010年9月提供的最新数据库,以北山的地下水为例,使用地球化学软件PHREEQC进行模拟.结果表明,结晶固体AmCO3OH.0.5H2O的溶解度很低,北山地下水中AmCO3＋占主导优势,其次为AmSiO（OH）23＋;Am在pH=4.5—5.8的条件下以Am3＋和AmSO4＋形态为主,在pH=5.8—8.3的条件下以AmCO3＋和AmSiO（OH）23＋为主,在pH=8.3—9.5的条件下以Am（CO3）2-为主;pH对Am存在形态影响很大,而pE对Am存在形态影响较小.CO2分压越大,水溶液中CO23-的摩尔浓度越低,使得Am（CO3）2-摩尔浓度降低,AmCO3＋与Am（CO3）2-摩尔浓度之和也降低,而Am3＋、AmHCO23＋和AmSO4＋的摩尔浓度升高.     

美国生态毒理数据库(ECOTOX)对中国数据库构建的启示

生态毒性数据库对于环境保护科学研究特别是环境基准研究具有非常重要的作用.目前,尚缺乏能够支撑我国环境管理工作的基础毒性数据库和平台,已成为制约我国开展环境基准、生态风险评估、环境质量评价、污染治理、毒理学等方面研究的瓶颈之一,因此亟需建立具有中国本土生物的毒性数据库和平台.ECOTOX（Ecotoxicology Knowledgebase,美国生态毒理数据库）的技术和经验对中国同类数据库构建有重要的启示作用.该研究系统综述了ECOTOX构建的核心内容:文献收集条件、数据来源、数据采集过程和数据收集元素,并与国内目前的毒性数据库和与生态调查数据密切相关的数据库进行了对比研究.ECOTOX存在数据收集内容有待增加、数据库构建方法落后、非英文文献中的毒性数据收集较少、与生态毒理学相关研究链接不够紧密的问题,同时我国毒性数据库的实用性和可靠性也有待进一步提高.从开展环境基准、生态风险评估和毒理学深入研究的角度,提出构建中国生态毒性数据库的建议,如提供完整、有效和共享的生态毒性数据资源,形成毒理数据整编标准和规范,衔接国内现有数据库,采用大数据云计算技术,注重中国本土生物和新型污染物毒性数据收集等.      

具有不同粒径和相同表面结构纳米银颗粒的制备及表征

具有不同粒径相同表面结构AgNPs（nano-silver,纳米银）的可控合成是开展AgNPs毒性研究和风险评估的基础,也是材料制备领域的难点之一.采取化学还原的方法,使用AgNO₃（硝酸银）作为反应前体,使用TSC（trisodium citrate,柠檬酸三钠）和NaBH₄（sodium borohydride,硼氢化钠）作为稳定剂及还原剂,通过优化剂量比和反应条件等合成参数,一步式原位反应生成不同粒径的AgNPs.利用TEM（透射电子显微镜）、UV-Vis（紫外可见分光光谱）、ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）、FT-IR（傅里叶转换红外光谱）和DLS（动态光散射）等技术综合表征了合成纳米颗粒的形貌和结构性质.结果表明:①TEM结果显示,3种AgNPs均为球形且粒径分别为12、25和33 nm.②UV-Vis表征结果显示,所得产物在391~408 nm之间有较强吸收,说明合成产物为AgNPs.③利用ICP-MS测试样品中未反应的ρ（Ag+）,得出该制备方法具有高产率（>99%）.④DLS结果证实了合成的AgNPs在水溶液中带负电荷且具有较窄的粒度分布.⑤FT-IR结果显示,所制备的AgNPs表面结构一致,具有碳碳双键、酯基、羧基和羟基等官能团,在材料制备的过程中,溶液的初始配比、反应时间及环境条件都会对反应结果产生很大影响.研究显示,通过化学还原方法制备的AgNPs具有方法简便、重现性好、产率高和单分散性的特点,所制备的系列AgNPs颗粒表面结构一致,具有良好的化学稳定性.