MOFs基多孔材料吸附去除VOCs的研究进展

大气中挥发性有机物（VOCs）严重威胁生态环境和人类健康,其治理迫在眉睫。吸附法因操作简单、效率高、能耗低等优势成为目前处理VOCs最经济有效的方法之一。但传统吸附材料如分子筛、活性炭、硅藻土等存在吸附容量小、易堵塞、选择性低且再生困难等问题。因此,发展高效稳定的VOCs吸附材料仍是目前的研究热点。金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一种比表面积高、孔道结构丰富的新型多孔材料,在VOCs吸附净化方面具有良好的应用潜力。针对近10年MOFs基多孔材料吸附去除VOCs的研究,从MOFs的结构和特点出发,详述MOFs的分类及其复合材料的类型,基于MOFs基多孔材料吸附VOCs过程中的影响因素和机制,对其在VOCs吸附应用方面的研究进展进行总结,并对其在该领域的未来发展进行展望。     

西安市PM2.5中水溶性离子的季节变化特征

为探究西安市大气PM_(2.5)中水溶性离子的污染特征及来源,本研究采集2017～2018年的PM_(2.5)样品,利用离子色谱仪测定9种水溶性离子(SO~(2-)_4、NO~-_3、Cl~-、F~-、Na~+、Mg~(2+)、NH~+_4、K~+和Ca~(2+))的浓度水平,并对NH~+_4的存在形式分析、氮氧化率(NOR)、硫氧化率(SOR)以及[NO~-_3]/[SO~(2-)_4]等进行探究.结果表明,西安市PM_(2.5)中水溶性离子主要来自扬尘、燃煤、生物质燃烧和二次生成.Ca~(2+)、SO~(2-)_4、NH~+_4和NO~-_3是西安市大气PM_(2.5)中主要的水溶性离子.相关性分析结果表明,西安市春季NH~+_4不能完全中和SO~(2-)_4,未中和的SO~(2-)_4主要与K~+和Ca~(2+)结合;夏季NH~+_4主要以NH_4HSO_4和(NH_4)_2SO_4的形式存在于大气中;秋季的NH~+_4主要以NH_4HSO_4和NH_4NO_3的形式存在;冬季大气中NH~+_4多以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在.硫氧化率和氮氧化率的年均值分别为0.35和0.16,说明研究期间SO~(2-)_4、NO~-_3的二次生成率较大.[NO~-_3]/[SO~(2-)_4]比值说明西安市春夏季主要受固定源影响,秋冬季主要受移动源影响.     

西安市PM2.5中碳质气溶胶污染特征

利用热光分析法探究了西安市2017年353个PM_2.5样品中的元素碳（EC）、有机碳（OC）、甲醇可萃取有机碳（MSOC）以及热-光分析法得到的7个碳组分（OC1~4、EC1~3）的质量浓度、季节变化趋势以及来源.结果表明,西安市2017年OC、EC以及MSOC的平均质量浓度分别为（17.56±11.83）、（4.08±2.95）和（11.10±6.77）μg·m^-3.OC质量浓度的季节性趋势为冬季 > 春季 > 夏季 > 秋季;EC为冬季 > 春季≈秋季 > 夏季.MSOC/OC比值年平均值为0.64±0.20,冬季最高,夏季最低.春季OC和EC相关性较好（r²=0.76）,而在冬季的相关性较差（r²=0.43）,说明碳气溶胶的来源不同.采用EC示踪法对二次气溶胶的含量进行估算,SOC的平均含量分别占到了春、夏、秋、冬四季OC质量浓度的51.9%、38.4%、37.3%、44.0%.采用主成分分析法得出西安市的碳质气溶胶主要来源于燃煤和机动车排放.     

典型固体燃料燃烧排放环境持久性自由基的特征

为研究典型固体燃料燃烧排放环境持久性自由基(EPFRs)的污染特征,本文以小麦秸秆和煤粉为研究对象,利用自制的燃料燃烧和颗粒物样品收集装置获得小麦秸秆和煤粉在不同燃烧条件下排放的烟气颗粒样品,基于电子顺磁共振波谱技术(EPR)分别确定EPFRs在第0、1、3、7天的自旋浓度、g因子、△H_P-P,通过萃取实验确定EPFRs可被甲醇和二氯甲烷所萃取的量,以获得其污染、衰变特性.结果表明,低温低氧或无氧条件下,小麦秸秆和煤粉燃烧以阴燃或热解为主,排放的EPFRs主要为氧中心自由基,属于非衰变型,有机溶剂可萃取部分可达67%;随着温度和空气通入量的增加,小麦秸秆和煤粉逐渐燃烧,排放的EPFRs浓度增加,由氧中心自由基逐步转化为含氧官能团的碳中心自由基,衰变缓慢,溶剂可萃取的EPFRs占比仅有2.14%;当温度和空气量足够,小麦秸秆和煤粉完全燃烧,半衰期分别为56 d和43 d,为快速衰变型,溶剂不可萃取的EPFRs部分高达97.01%.温度和空气量对小麦秸秆和煤粉燃烧排放的EPFRs的种类、结构及衰减影响大,而样品含水率无显著影响.     

深圳大运会前后大气含碳气溶胶污染特征

2011年8月12~24日,深圳市成功举办了第26届世界大学生运动会.为保证空气质量,两个观测点的PM2.5(空气动力学直径?2.5μm的大气颗粒物)质量浓度均值分别为(12.99±3.73)μg/m3和(25.24±5.20)μg/m3.然而,8月24日(含)大运会结束、主要污染控制措施取消之后,PM2.5的质量浓度呈现台阶式突增,测得观测点所处位置PM2.5分别为(48.01±8.73)μg/m3和(54.05±6.53)μg/m3.为探讨大气颗粒物污染水平变化的原因,对大运会结束前后深圳市大气含碳气溶胶的变化特征进行了分析,利用元素碳示踪法对大运会结束前后的一次和二次含碳气溶胶污染水平进行估算,结果显示大运会结束后的2个观测点的一次有机碳估算浓度较大运会期间增长了55%和22%,二次有机碳分别增长了442%和169%.结合气象因素及后向轨迹聚类模型的分析结果,认为在大运会结束后的大气颗粒物浓度阶梯状增加的原因除本地污染累积外,污染气团远距离传输以及气象条件都对阶梯型污染有一定的贡献.     

西安地区PM2.5中环境持久性自由基(EPFRs)性质及来源研究

环境持久性自由基(environmental persistent free radicals, EPFRs)是一种近年来备受关注的环境风险物质,可能会危害人体健康.本研究利用溶剂萃取方法从西安市大气PM_(2.5)样品中分离出物质,运用电子顺磁共振波谱(EPR)技术分析了不同大气污染状况下大气PM_(2.5)样品及类黑碳成分中EPFRs的种类和含量,并分别测定PM_(2.5)和类黑碳成分催化H_2O_2产生羟基自由基的能力.结果表明:PM_(2.5)中的EPFRs约有85%～90%是由类黑碳成分产生的.可见光照(400～700 nm)前后,PM_(2.5)样品中EPFRs的含量增加10%～20%.此外,实验结果亦表明PM_(2.5)中能催化H_2O_2产生羟基自由基的物质主要是PM_(2.5)中水溶性物质而不是类黑碳.大气PM_(2.5)中的EPFRs没有显著催化H_2O_2产生羟基自由基的能力,也不能将O_2分子转化为活性氧物质.     

大气颗粒物采样器的设计与应用

自行开发设计大气颗粒物双通道采样器,通过更换粒径切割器实现对大气总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)或细颗粒物(PM2.5)样品的采集。该仪器通过流量传感器、比例阀和流量控制板精确控制每个通道的采样流量,控制系统还可实时采集大气环境温度、压力、湿度、风速和风向5个气象参数,并根据环境温度、压力的变化对采样的体积流量进行补偿计算,以确保进样口体积流量恒定,保证粒径切割准确。在2011年深圳大学生运动会期间(8月12—23日)和后期(8月24日至9月4日),利用该仪器进行了大气环境野外观测实验,并对该仪器和Thermo2300采样器的结果进行了平行性分析和对比分析,其平行结果和对比结果相关系数均大于0.99。