农村村落地表灰尘磁化率特征及环境意义——以商丘市毛堌堆镇为例

通过对商丘市毛堌堆镇若干村落地表灰尘磁化率进行测试,对比自然村落和集聚村落地表灰尘磁化率、集聚村落与城市地表灰尘磁化率,以及探究集聚村落内部地表灰尘磁化率差异,定量研究农村村落的地表灰尘磁化率特征。结果表明:灰尘磁化率(Xlf)变幅为50.12×10~(-8)~266.97×10~(-8) m~3/kg,平均值为115.51×10~(-8) m~3/kg;频率磁化率(Xfd%)变幅为0.93%~5.97%,平均值为2.73%;磁化率与频率磁化率呈负相关关系,表明地表灰尘磁化率升高主要受人为活动影响;集聚村落地表灰尘磁化率大于自然村落但小于城市;集聚村落中心地表灰尘磁化率大于外围;灰尘磁化率值与村落规模呈正相关。农村地表灰尘磁化率可以揭示各农村村落地表灰尘污染状况。     

金华市富硒区表土重金属污染的磁学响应

该文通过对金华市富硒区表土磁性特征和金属含量的分析,探讨了金华市富硒区土壤的磁性特征及其对重金属污染的响应。结果表明:金华市富硒区表土样品的磁性特征以低矫顽力亚铁磁性矿物为主导,磁化率值整体较低,平均值为49.63×10-8m3/kg,不完全反铁磁性和亚铁磁性矿物含量较多,且表示磁性矿物含量的参数呈现基本一致的空间分布特征,由污染负荷指数(PLI)所得的污染分布规律也与部分表示磁性矿物含量的参数呈现类似的空间分布特征。在工业区范围内,磁性特征和PLI联系较非工业区更为密切,呈现面状高值分布特征,非工业区范围内为点状高值分布。污染较严重区域主要分布在工厂集中的工业园区、人流量较大的生产区、交通密集的干线旁和以水泥厂、热力厂及主要交通线路为中心的附近区域,而人为源影响较少的浙江师范大学周边及婺城区苗木种植区域、兰溪市生态良好的村庄等区域为磁化率低值区和污染负荷指数低值区。此外,磁参数与地球化学元素之间存在明显的共变关系,与磁性矿物浓度相关的参数可作为土壤重金属污染程度的代用指标。工业区磁化率与重金属元素之间相关性相对较高,非工业区较低,表明非工业区的磁性颗粒来源较为广泛。利用主成分分析法各得到4个公因子来表现磁参数与地球化学元素的显著代表性,发现水泥工业污染、交通污染、其他工业污染等污染源是构成金华市富硒区工业区范围表土污染的主要来源,而农业区污染源以农业活动污染为主,自然源影响较多,污染源较广泛。     

兰州某钢厂周边土壤中磁化率积累速率研究

为了寻找一种简便快捷的积累速率的研究方法,通过对兰州某钢厂近地表土壤进行高密度分层采样和磁化率测量,发现各土层磁化率值随着采样深度的逐渐增加而迅速减小,并且这种关系可以用可靠度很高的方程式来定量描述.在此基础上,通过对该方程式积分处理,计算了土层中磁化率的新增积累量,然后结合钢厂的排污年限计算了磁化率在各土层中的积累速率.结果表明磁化率值在1cm以上的土层中富集程度较高,约占整个土层新增磁化率总积累量的70.24%~97.56%;1cm深度以下土层中磁化率值的变化幅度较小;各采样点新增磁化率总积累速率分别为6.5472×10-8m3/(kg·a),40.4178×10-8m3/(kg·a),49.7683×10-8m3/(kg·a),31.8679×10-8m3/(kg·a),且地表1cm以上土层的积累速率最大,向下直至5cm迅速变小.同时发现下风向的积累速率约为上风向的4.87~7.60倍.因此,利用土层磁化率值纵向变化规律来计算积累速率的方法是可行、可信的,可以反映土壤中重金属的动态积累过程.     

城市表土磁学特征对污染源的指示

分析徐州市城市表层土壤样品的磁学参数(磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁磁化率、热磁曲线和磁滞回线)变化特征,结果表明,徐州城市表土主要由单畴(SD)和多畴(MD)的亚铁磁性矿物控制,但也存在一定量的赤铁矿。人类活动导致徐州城市表土磁化率显著增加,交通区、居民区、绿地区的平均磁化率分别为:273.06×10~(-8)、111.02×10~(-8)和65.24×10~(-8)m~3/kg。交通运输是市中心交通区和居民区表土磁化率增加的主要来源,工业区附近道路表土中磁性矿物浓度大于远离工业区的交通道路和居民区,绿地区磁性矿物浓度较低。     

许昌市典型区域土壤磁化率与有机质含量的相关性研究

为探讨土壤磁化率对有机质含量的指示作用,对许昌市典型区域土壤磁化率与有机质含量的相关性进行研究,结果显示:研究区域土壤样品Xlf变化范围在15×10~(-8)~125×10~(-8)m~3/kg,平均值为64×10~(-8)m~3/kg,说明研究区土壤样品中磁性矿物含量较低。Xfd值在4.67%~26.67%之间,平均值为10.02%,反映了样品中超顺磁颗粒含量很高,说明研究区域土壤磁性矿物主要由自然成土作用形成,现代工业生产活动和人类的生活活动贡献较小。土壤有机质含量范围为3.74~31.93 g/kg,均值为17.09 g/kg。研究区域土壤磁化率与有机质含量呈不显著正相关性,反映了在长期人工施肥活动和城市化进程中人类活动导致土壤各理化因子之间发生学联系的弱化。     

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,clf和SIRM显著升高;20cm以下,clf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.     

西北典型工矿型城市街道尘埃重金属污染的环境磁学响应

以甘肃省白银市为研究区域,系统采集43个城区街道尘埃样品,并对其进行环境磁学和重金属元素特征分析.结果表明,白银市街道尘埃磁性特征以低矫顽力的磁铁矿和磁赤铁矿为主导,磁晶体粒径为较粗的假单畴(PSD)和多畴(MD)颗粒;样品低频磁化率(χlf)变化范围为(43.75~1 340.08)×10-8m3·kg-1,平均值为245.98×10-8m3·kg-1,与国内综合型大城市相比,白银市街道尘埃磁性矿物含量相对较低,但呈现明显的空间分布差异,表现为工业区高于带状交通区,带状交通区高于商业区,新城区磁性矿物含量较低;白银市各功能区污染源相对单一,工业污染对强磁性矿物的贡献占主导,污染程度空间分异显著.白银市街道尘埃样品中Cu、Pb、Zn整体含量较高,污染负荷指数(PLI)与低频磁化率(χlf)、非磁滞剩磁化率(χARM)、饱和等温剩磁(SIRM)、"软"剩磁(SOFT)相关性较高,且空间变化特征较为一致,表明反映磁性矿物含量的参数可以有效监测城市重金属污染,进而圈定重金属综合污染区域和范围,为进一步的城市污染治理工作提供快速有效的证据支持.     

工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染的磁学响应

以南京一个工业区为例,采集户外儿童游乐场地表灰尘样品,并对其进行环境磁学测量以及重金属总量和酸可提取态测定,以探究磁学参数对工业区该类环境介质重金属污染的指示作用.结果表明,地表灰尘样品中磁性矿物以亚铁磁性矿物为主,主要以假单畴-多畴颗粒存在;样品低频磁化率和饱和等温剩磁的平均值分别为939.31×10~(-8)m~3·kg~(-1)和16 618.74×10~(-5)A·m~2·kg~(-1),与城市非工业区相比磁性矿物含量较高.地表灰尘样品平均受到中度到高度的重金属污染,部分磁学参数与重金属总量和酸可提取态占比均显著相关,且与总量的相关性较强,其中,Mn、Ni、Cr总量以及污染负荷指数与非磁滞磁化率和饱和等温剩磁的相关性较高(0.69≤r≤0.86,P0.01),并具有一致的空间变化特征,且主成分分析结果表明重金属和磁性矿物均主要来自工业活动.因此,部分磁学参数可作为指示工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染状况的有效指标.     

武汉市道路尘埃污染中磁学指标与重金属含量对比

对武汉市不同功能区的道路尘埃进行环境磁学和化学分析的综合研究.结果显示:尘埃中的磁性矿物含量在空间分布上具有较大的差异,平均磁化率为工业区(7.36×10~(-6)m~3/kg)交通沿线(5.38×10~(-6)m~3/kg)商业区(3.76×10~(-6)m~3/kg)开发区(2.26×10~(-6)m~3/kg)和风景区(2.48×10~(-6)m~3/kg).工业活动和交通因素是造成区域尘埃中磁性矿物含量升高的主要原因,地理位置和人口密度对尘埃中磁性矿物的含量也有一定的影响.岩石磁学研究结果表明:尘埃中的磁性载体以亚铁磁性矿物为主,部分样品中含有不完整反铁磁性矿物.扫描电镜和能谱分析显示:人类活动产生的磁性颗粒(铁的氧化物和铁的硅铝酸盐)一般呈球形,自然成土过程中形成的不规则状磁性颗粒(磁赤铁矿).污染负荷指数与磁化率(R~2=0.870)、饱和等温剩磁(R~2=0.665)等表征磁性矿物含量的参数呈显著正相关.因此,尘埃的磁学参数可以作为重金属含量的参考指标.     

磁化率对城郊耕地土壤重金属污染的指示研究——以许昌市为例

为探讨磁化率对土壤重金属污染的指示作用,利用磁化率仪和X射线荧光光谱仪对许昌市的城郊耕地土壤样品磁化率和重金属含量进行定量分析。结果显示,许昌城郊耕地土壤磁化率为35×10~(-8)~126×10~(-8)m~3/kg,平均值为94×10~(-8)m~3/kg,频率磁化率变化范围在4.7%~11.6%之间,平均值为7.9%。土壤中Pb、Cu、Zn、Cr含量分别为18.35~53.29、18.66~43.86、55.88~169.81和60.28~82.13μg/g,平均值分别超过背景值1.31、1.23、1.41、1.11倍。磁化率与Pb和Cu呈显著正相关,与Zn和Cr相关性不显著,表明磁化率可以指示Pb和Cu含量。土壤的污染负荷指数为0.95~2.03,平均值为1.24,表明许昌城郊耕地土壤重金属污染主要为中度污染水平,土壤磁化率与重金属污染负荷指数呈显著正相关,磁化率可以指示土壤重金属污染水平。     

Dry deposition of PM10 over the Yellow Sea during Asian dust events from 2001 to 2007

Dry deposition velocities and fluxes of PM10during Asian dust events over the Yellow Sea from 2001 to 2007 were investigated using observation data in Qingdao, China and Jeju, Korea. The dry deposition velocities of PM10 during dust events over the Yellow Sea ranged from 0.19 to 8.17 cm/sec, with an average of 3.38 cm/sec. Dry deposition fluxes of PM10during dust events over the Yellow Sea were in the range of 68.5–2647.1 mg/(m2·day), with an average of 545.4 mg/(m2·day), which is 2–10 times higher than those reported by other studies for both dust and non-dust periods. It was estimated that 2.6 × 1011–48.7 × 1011g dust particles deposit to the Yellow Sea during dust events through dry deposition every year. Compared with the results in previous studies, it was found that the dry deposition of PM10over the Yellow Sea during dust events in the years with high frequency of dust could account for a large or overwhelming fraction of the annual total dry deposition. Backward air mass trajectory analysis showed that dust events influenced Jeju mainly originated from the desert regions located in Mongolia and Inner Mongolia, China. There were 119 backward trajectories influenced both Qingdao and Jeju during 15 dust events from 2001 to 2007, accounting for 61.3% of the total trajectories of 194, indicating that Qingdao and Jeju were usually on the same pathway of dust transport downwind from source areas.     

宝鸡市滨河路不同植被环境污染的磁学响应

为理解城市道路绿化带不同植被叶片附尘对污染的磁学响应,对宝鸡市滨河路不同类型的植被叶片进行系统的环境磁学实验分析.结果表明,植被叶片中磁性矿物含量相对较低,主要的载磁矿物为假单畴和多畴的亚铁磁性矿物,同时含有赤铁矿,灌木植被叶片的磁性矿物浓度与粒径均大于乔木,其中χ_lf值平均值为6.49×10^-8m³/kg,相比较校园清洁区的植被叶片,表现出较高的浓度.滨河路植被叶片的饱和等温剩磁（SIRM）和非磁滞剩磁磁化率（χ_ARM）的变化范围分别为（964~1226）×10^-6Am²/kg和（9.9~44.7）×10^-8m³/kg,同样也都远高于校园植被叶片（453~771）×10^-6Am²/kg和（6.8~15.1）×10^-8m³/kg,表明亚铁磁性矿物的相对含量较高.磁学参数表现出一定的空间变化规律,随着高度的增大,植被叶片含有的磁性矿物浓度和粒径逐渐递减.随着高度逐渐递减.同一高度内不同种类植被记录的环境污染各有差异,灌木植被紫金叶女贞的叶片样品中含有较高的磁性矿物浓度,指示其具有更好的滞尘和防治污染的能力.植被叶片的磁性矿物浓度在滨河路东段十字路口与西段路口呈现两个高值中心,指示两个污染相对较为严重的区域.     

福州市公园灰尘磁学特征及其环境意义

以福州市公园灰尘为研究对象,对其进行了磁学参数特征研究,结果表明,福州市公园灰尘χ、χfd%、SIRM、S-ratio、SIRM/χ平均值分别为269.80×10-8m3/kg、0.73、6175.07×10-5(A?m2)/kg、0.91、30.82A/m.综合分析发现,福州市公园灰尘磁性矿物含量较高,部分样品的主要磁性矿物为铁磁性矿物,部分样品为反铁磁性矿物,且Day图反映了其磁性矿物粒径主要以单畴(SD)和假单畴(PSD)为主,这些均受控于交通、城市建设等人类活动的干扰、由西向东倾斜的地形条件和夏季台风的滞留效应的影响;福州市二环内外受不同的城市化过程中人类活动、土地利用格局、季风等影响,其磁学参数特征所表征的环境意义不同;福州市公园灰尘磁学特征(χ、χfd%、IRM及其组合参数、磁滞回线)可以作为福州市城市污染物监测的一种重要的替代指标.     

京津冀水源涵养生态服务供体区与受体区范围的划分

京津冀水资源问题已经严重制约区域经济发展,定量分析研究区水源涵养生态服务供受关系,有助于深刻理解区域上下游之间的生态联系,促进区域生态公平,实现区域社会持续健康发展.利用降水储量法、水量平衡法及水源涵养生态服务供体区与受体区划分方法,分析2000-2010年京津冀净水源涵养量空间格局,划分研究区水源涵养生态服务供体区和受体区范围.结果表明:①冀北燕山山区净水源涵养量最高,年均值为65.24~81.35 mm,其次是冀西太行山山区,年均值为46.47~61.28 mm;净水源涵养量负值区主要分布在东部沿海和大中小城市,年均值为-130.46~-152.39 mm.②水源涵养生态服务供体区占研究区面积的41.42%,单位面积（m2,下同）平均净供水量为0.03~0.07 m3;水源涵养生态服务平衡区面积占25.01%;水源涵养生态服务受体区面积占33.57%,单位面积平均净需水量为0.18~0.41 m3,是供体区供水能力的6倍左右.③从流域来看,滦河流域的承德市为天津市、秦皇岛市及唐山市供应水资源,年均供水总量为23.7×108 m3;永定河流域的张家口市为北京市供应水资源,年均供水总量为5.3×108 m3;大清河流域的保定市为北京市及天津市西南部供应水资源,年均供水总量为8.2×108 m3;但子牙河流域和漳卫河流域供水能力严重不足.研究显示,燕山山区和太行山山区为水源涵养生态服务供体区,东部沿海和大中小城市为主要水源涵养生态服务受体区,水源涵养生态服务供体区净水源涵养能力不能满足水源涵养生态服务受体区需水量,整个研究区供受关系严重失衡.      

北京市生物源一次气溶胶数浓度变化特征及影响因素

生物源一次气溶胶（PBAP）,是大气颗粒物的重要组成部分,不论微生物死活,对空气质量和人类健康均会产生影响,同时对大气化学以及气候变化都有重要影响.基于流式细胞仪分析技术,结合碘化丙啶（PI）和SYBR （SYBR Green I）双荧光探针,对北京城区大气环境中死的和活的PBAP进行了识别和定量分析,并探究气象因子和空气污染因子对其影响.结果发现,北京城区死的和活的PBAP数浓度中值夏季（1.03×10⁶个·m^-3和7.43×10⁵个·m^-3）高于冬季（7.34×10⁵个·m^-3和6.18×10⁵个·m^-3）,且两者呈现明显的同步变化趋势.统计学结果分析发现,PBAP数浓度与气象条件和空气质量等环境影响因子相关性并不显著,与温度和湿度呈现弱正相关关系,与O₃、最大风速和日照时数呈现弱负相关关系.PBAP数浓度与细颗粒物PM_2.5浓度相关性较弱,与粗颗粒物（PM_2.5-10）浓度呈现明显的正相关关系.静稳天气和沙尘长距离传输都可以提升北京城区PBAP的数浓度水平.     

四川省人为源大气污染物排放清单及特征

在收集四川省各城市人为污染源活动水平数据基础上,基于自下而上和自上而下结合的清单构建方法,选取排放因子并结合GIS技术,建立了该地区2015年1 km×1 km人为源大气污染物排放清单.结果表明,2015年四川省人为源SO_2、NO_x、CO、PM_(10)、PM_(2.5)、BC、OC、VOCs和NH_3排放量分别为444.9×10~3、820.0×10~3、3 773.1×10~3、1 371.6×10~3、537.5×10~3、28.7×10~3、53.1×10~3、923.6×10~3和988.0×10~3t.电厂和工业锅炉等燃煤排放贡献了95%以上的SO_2,移动源、化石燃料燃烧源和工艺过程源分别贡献了54%、23%和20%的NO_x,以钢铁和建材制造为主的工艺过程源分别贡献了20%的PM_(10)和34%的PM_(2.5),以道路扬尘为主的扬尘源分别贡献了60%的PM_(10)和35%的PM_(2.5),生物质燃烧分别贡献了33%的BC和51%的OC,以机械加工、建筑装饰、电子设备制造、印刷和家具等行业为主的溶剂使用源贡献了46%的VOCs,NH_3主要来自畜禽养殖和氮肥施用等农业部门排放,分别占总排放量的70%和25%.污染物空间分布结果显示,四川省各项大气污染物主要集中分布于人口最为密集,农业和工业均较为发达的四川盆地和攀枝花部分区域,其中,以成都、德阳和绵阳为代表的成都平原城市群为四川盆地内的主要排放高值区域.所建立的排放清单存在一定不确定性,后续研究中应针对活动水平数据获取的不足开展数据收集工作,加强排放贡献较大典型污染源的排放因子本地化研究工作,逐步完善四川省大气污染物排放清单,为四川省复合型大气污染研究和防治提供科学支撑.     

基于水劣化足迹的城市发展的水环境效应评价——以北京市为例

水劣化足迹是反映污染物排放对水质影响程度的一种评价方法和指标.为了评估和揭示北京市城市发展的水环境效应,本文基于水劣化足迹评价的方法框架,发展和完善相关模型和参数,选取关键污染因子,对北京市2004—2013年水体酸化足迹、水体富营养化足迹和水体生态毒性足迹进行了评价,进而对水劣化足迹与部分城市发展指标的相关关系进行了分析.结果显示:12004—2013年北京市水酸化足迹逐年减小,由2004年的19.1×107kg SO_2eq减少到2013年的8.7×107kg SO_2eq,污染排放对水体酸化的影响有所减弱;2水体富营养化足迹在2004—2009年和2010—2013年两个时间段内总体均呈现减少趋势,但后一时间段内水体富营养化绝对值总体高于前一时间段.2004—2009年,水体富营养化足迹减少了约1.5×10~7kg NO_3eq,而从2010—2013年减少了约0.8×107kg NO_3~-eq;2011年至2013年期间,基于新增污染物(氨氮、总氮和总磷)计算的水体富营养化足迹减少了2.4×10~7kg NO_3eq.从其组成来看,水体富营养化的关键因素为总磷;3选取铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)5种重金属污染物,对北京市2011—2013年的水体生态毒性足迹进行评价发现,水体生态毒性足迹从4234.7×106m3H_2O eq增加到4653.1×106m3H2O eq.从其组成来看,重金属水体生态毒性足迹的关键污染因子为镉(Cd);4水劣化足迹与城市发展特征指标的关系分析显示,人口数量增速减缓、产业结构调整(第二产业向第三产业转化)以及农业化肥用量的减少,对于水劣化足迹的改善有积极作用.     

石油污染物对海底微生物燃料电池性能的影响及加速降解效应

海底石油污染物在缺氧环境下导致其生物降解过程缓慢,对海洋环境造成长期危害.本文利用海底微生物燃料电池(BMFCs)原理,尝试通过电催化作用提高海底石油污染物的降解速率.对比测试了含油电池装置(BMFCs-A)与无油电池装置(BMFCs-B)的电化学性能,研究了石油污染物对电池性能的影响;比较了含油通路(BMFCs-A)和断路状态下(BMFCs-C)的石油降解率和细菌聚集量,分析了BMFCs对石油污染物降解的加速作用.结果表明,BMFCs-A和BMFCs-B阳极的交换电流密度分别为1.37×10-2A·m-2和1.50×10-3A·m-2,最大输出功率密度分别是105.79 m W·m-2和83.60 m W·m-2,BMFCs-A装置的抗极化能力增强,交换电流密度提高近9倍,最大输出功率密度提高1.27倍.BMFCs-A和BMFCs-C阳极表面的异养菌数量分别是(66±3.61)×107CFU·g-1和(7.3±2.08)×107CFU·g-1,细菌数量增加了8倍,高的异养菌数量导致石油降解加速进行,BMFCs的石油降解率是自然条件下的18.7倍.BMFCs在电化学性能提高的同时,加速石油污染物的降解.本文同时提出了一种海底微生物燃料电池对石油污染物加速降解的新模式.