基于PMF和源示踪物比例法的大气羰基化合物来源解析:以南京市观测为例

大气羰基化合物在对流层大气化学中发挥着重要作用,其受到直接排放和二次生成的共同影响,来源研究面临挑战.本研究基于2017年3月在南京市开展的羰基化合物观测,分别利用源示踪物比例法(STR)和正交矩阵因子模型(PMF)对羰基化合物进行来源解析,并将二者结果进行比较,以探讨导致来源解析不确定性的因素.本研究共检测出11种羰...     

The relationship between ozone and regional tracers in rural Rhode Island

Ozone and regional tracers are directly related at a rural Rhode Island site during summer. Unlike elemental tracers and sulfate, ozone has a significant background which appears to be unrelated to regional-pollution sources. Summer ozone concentrations were apportioned among northeastern and midwestern sources using results from regional-scale receptor modeling of pollution aerosol. The Northeast contributed roughly 40% more than the Midwest, but ‘background’ accounted for up to half of the average ozone concentration.     

Across North America tracer experiment (ANATEX): Sampling and analysis

Between 5 January 1987 and 29 March 1987, there were 33 releases of different tracers from each of two sites: Glasgow, MT and St. Cloud, MN. The perfluorocarbon tracers were routinely released in a 3-h period every 2.5 days, alternating between daytime and night-time tracer releases. Ground-level air samples of 24-h duration were taken at 77 sites mostly located near rawinsonde stations east of 105°W and between 26°N and 55°N. Weekly air samples were taken at 12 remote sites between San Diego, CA and Pt. Barrow, AK and between Norway and the Canary Islands. Short-term 6-h samples were collected at ground level and 200 m AGL along an arc of five towers between Tulsa, OK and Green Bay, WI. Aircraft sampling within several hundred kilometers of both tracer release sites was used to establish the initial tracer path.Experimental design required improved sampler performance, new tracers with lower atmospheric backgrounds, and improvements in analytic precision. The advances to the perfluorocarbon tracer system are discussed in detail.Results from the tracer sampling showed that the average and peak concentrations measured over the daily ground-level sampling network were consistent with what would be calculated using mass conservative approaches. however, ground-level samples from individual tracer patterns showed considerable complexity due to vertical stability or the interaction of the tracer plumes with low pressure and frontal systems. These systems could pass right through the tracer plume without appreciable effect. Aircraft tracer measurements are used to confirm the initial tracer trajectory when the narrow plume may miss the coarser spaced ground-level sampling network. Tower tracer measurements showed a more complex temporal structure than evident from the longer duration ground-level sampling sites. Few above background plume measurements were evident in the more distant remote sampling network due to larger than expected uncertainties in the ambient background concentrations.     

Keratin decomposition by trogid beetles: evidence from a feeding experiment and stable isotope analysis

The decomposition of vertebrate carcasses is an important ecosystem function. Soft tissues of dead vertebrates are rapidly decomposed by diverse animals. However, decomposition of hard tissues such as hairs and feathers is much slower because only a few animals can digest keratin, a protein that is concentrated in hairs and feathers. Although beetles of the family Trogidae are considered keratin feeders, their ecological function has rarely been explored. Here, we investigated the keratin-decomposition function of trogid beetles in heron-breeding colonies where keratin was frequently supplied as feathers. Three trogid species were collected from the colonies and observed feeding on heron feathers under laboratory conditions. We also measured the nitrogen (δ¹⁵N) and carbon (δ¹³C) stable isotope ratios of two trogid species that were maintained on a constant diet (feathers from one heron individual) during 70 days under laboratory conditions. We compared the isotopic signatures of the trogids with the feathers to investigate isotopic shifts from the feathers to the consumers for δ¹⁵N and δ¹³C. We used mixing models (MixSIR and SIAR) to estimate the main diets of individual field-collected trogid beetles. The analysis indicated that heron feathers were more important as food for trogid beetles than were soft tissues under field conditions. Together, the feeding experiment and stable isotope analysis provided strong evidence of keratin decomposition by trogid beetles.     

地下水“三氮”污染来源及其识别方法研究进展

地下水"三氮"污染来源的识别研究对污染控制与修复有重要的意义.在阐述地下水"三氮"污染来源(大气氮沉降、土壤天然有机氮矿化、地表径流氮输入、人类活动氮排放等)及其在我国的分布特征的基础上,总结了国际上常用的"三氮"污染来源识别方法,包括水化学方法、统计学相关方法、区域氮平衡法、稳定同位素示踪法及一些新型示踪方法.指出由于"三氮"污染来源的多样性及污染形成机制的复杂性,单一识别方法在应用中均有较明显的局限性,目前主流识别手段为稳定同位素示踪法与多种识别方法相综合.进一步提出要加强新型示踪方法的开拓、定量识别方法的优化,污染源识别与迁移转化机制、地下水补排条件、地下水-地表水转化关系等研究相结合为未来发展的主要趋势.     

浙江省中西部典型地区PM2.5中二次有机气溶胶示踪物的分布特征

为了解我国中小城市地区SOA（二次有机气溶胶）的质量浓度及来源,采集了浙江省中西部典型地区——兰溪市城区和近郊2个站点2016年四季的PM_2.5样品,利用GC/MS（气相色谱/质谱）分析了PM_2.5中11种指示不同来源的SOA示踪物的质量浓度水平,利用示踪物产率法估算了不同来源前体物对SOC（二次有机碳）的贡献.结果表明:兰溪市PM_2.5中ρ（异戊二烯SOA示踪物）的年均值为40.79 ng/m3,约占检测示踪物总质量浓度的89%;ρ（α-蒎烯SOA示踪物）、ρ（β-石竹烯SOA示踪物）和ρ（甲苯SOA示踪物）的年均值分别为4.09、0.36和1.01 ng/m3.ρ（异戊二烯SOA示踪物）和ρ（α-蒎烯SOA示踪物）存在夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季的季节性变化趋势,ρ（β-石竹烯SOA示踪物）为秋季、冬季 > 春季、夏季,而ρ（甲苯SOA示踪物）的季节性变化不显著,表明不同类型VOCs（挥发性有机物）前体物排放量的季节性变化明显不同.基于示踪物产率法的估算结果表明:夏季异戊二烯等植物源VOCs可能是兰溪市PM_2.5中SOA的主要来源;而春季、秋季、冬季甲苯等人为源VOCs是SOA的主要前体物,贡献了兰溪市PM_2.5中ρ（SOC）的60%左右.研究显示,减少人为源VOCs的排放对相关地区灰霾及大气细颗粒物污染的防控具有重要作用.      

稳定性同位素示踪技术在环境领域的应用初探

通过系统分析国内、外近年来关于稳定性同位素示踪技术在各环境介质中污染物的迁移、转化及判源分析等方面的相关文献,得出该领域的研究现状:稳定性同位素技术用于环境领域研究特别是水环境中不同物态的有机物来源、运移、转化研究较为成熟;我国稳定性同位素用于环境领域特别对污染物判源及不同环境介质中迁移、转化与降解的稳定性同位素研究尚属起步阶段,但前景广阔。     

被动采样器(MerPAS)在气态汞含量和同位素分馏研究中的应用

汞（Hg）是一种具有生物毒性、易挥发的有害金属元素。在大气中主要以气态单质汞Hg⁰的形态存在,具有较长的大气滞留时间,能随大气环流扩散到全球。多尺度监测大气Hg⁰的浓度对于评估《关于汞的水俣公约》履行效果极为关键。由于操作简易且不易受恶劣环境影响,被动采样器是现有大气Hg⁰主动监测技术的有效补充。近期研究表明被动采样器（MerPAS）采集到的大气Hg⁰可以同时应用于汞浓度与稳定汞同位素的分析。鉴于MerPAS在大气汞的研究中的广泛应用前景,本文对MerPAS的结构、原理以及其在大气Hg⁰浓度和同位素研究方面的进展进行综述,并通过实地采集天津市市区的大气汞来验证其汞浓度和同位素测试的可靠性。结果显示：MerPAS能够准确地监测大气汞的浓度,并很好地保存大气Hg⁰的同位素信号,特别是非质量分馏信号。     

福建省茶园土壤-茶叶的铅含量及铅同位素示踪

运用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析了福建省内9个市县的茶园土壤和茶叶的铅含量及铅同位素组成,评价铅污染情况并解析铅来源。结果表明,茶园土壤和茶叶的铅含量分别为23.00±0.099~55.43±0.032 mg/kg和0.53±0.126~1.47±0.058 mg/kg,地质累积指数法表明茶园土壤基本为无污染,单项因子指数法表明茶叶均为安全等级。茶园土壤和茶叶铅同位素组成具有区域性,茶叶铅同位素组成相对于茶园土壤具有较低的206Pb/207Pb和206Pb/208Pb。结合铅含量相关性分析和铅同位素示踪分析,福建省茶叶铅主要来源于茶园土壤和大气。福建省茶叶铅同位素组成的同地相似性和异地差异性特征可为茶叶产地溯源和鉴别提供一定的科学依据和参考价值。     

典型荧光示踪剂在包气带中的迁移、吸附特性

为研究荧光示踪剂在包气带土壤中的迁移-吸附特性，指导填埋场渗漏检测过程的示踪剂选择、投加和采样.采用土柱实验、参数反演手段，研究3种典型荧光示踪剂在包气带中的吸附、滞后和穿透规律，确定其迁移表征方法、表征参数和最佳模型.结果表明：在土壤有机碳相对较高和较低时，分别可用非线性平衡和线性平衡模型准确拟合罗丹明B在其中的穿透数据，而非线性平衡模型同时准确拟合了荧光素和荧光素钠在两种有机碳土壤中的穿透数据.基于最优反演模型，在低有机碳土壤中示踪剂迁移参数为：罗丹明B、荧光素和荧光素钠的分配系数分别为84.99，1.80，1.48cm³/g，滞后因子分别为393.27，8.18，7.81，吸附容量分别为6.14×10^-3，0.15×10^-3，0.14×10^-3mg/g，均出现罗丹明B>荧光素>荧光素钠的顺序.荧光素钠在包气带中迁移时固相吸附浓度最小、迁移速率最快、吸附消耗量最小，建议在进行填埋场渗漏示踪中选用.     

不同组织碳、氮元素含量和同位素分馏特征研究—以抚仙湖草鱼、鱇浪白鱼为例

结合抚仙湖浮游植物、水生植物等样品,对野生植食性草鱼(Ctenopharyngodon idellus)31个组织和野生肉食性鱇浪白鱼(Anabarilius grahami)17个组织样品碳、氮元素含量和稳定同位素比值(δ13C、δ15N)进行了对比分析.结果显示,鱼类不同组织的碳稳定同位素分馏效应显著,草鱼不同组织...     

颗粒物有机源示踪物的筛选与应用综述

大气颗粒物中的不少有机组分具有较强的源指向性,是识别颗粒物来源并评估各污染源对城市大气环境影响的重要工具之一.前人因此针对不同污染源颗粒物有机组成进行了广泛研究,并筛选出大量具有源指纹意义的有机示踪物.本文对前人的相关工作进行了简要整理,重点关注了生物质燃烧、餐饮源、化石燃料燃烧和交通源排放颗粒物有机组成特征,总结了这...     

现代环境监测研究中的一种新示踪指示剂(SO_4)

拥有一种理想的示踪剂是研究地球化学过程必不可少的手段,尤其是在现代环境监测研究中,如洞穴滴水对大气降水的响应时间以及地表环境的监测。而在目前的研究中,通常使用的示踪剂(天然的和人造的)有其优点的同时,都不可避免地存在许多不足,因此需要根据具体情况选择最佳示踪剂。本文通过分析荔波5个不同地上植被生物量大小的样地土壤水硫酸根离子(SO4)浓度,以及贵州4个洞穴系统中土壤水和滴水等的SO4,分别从理论和试验检验两方面对其作为一种可能的新示踪指示剂进行论述。结果首次表明,其具有其他示踪剂不具备的一些优点,在一定条件下完全可作为一种示踪剂示踪指示某一区域地表植被生物量的大小以及滴水对大气降水的响应时间。最后通过实测数据(5个样地的地上生物量和土壤水SO4离子浓度,以及滴水的SO4离子浓度和NaCl示踪所得的滴水对大气降水响应时间)的Freundlich拟合,分别得到了研究区的经验公式:[SO4]=3.34ln(b)+5.20和[SO4]=-9.17ln(t)+31.61。     

上海宝山区城市土壤铅污染来源的同位素判别

对上海市宝山区月浦公园和蕴川公路菜田采集的土壤柱样,进行了土壤粒度、铅(Pb)含量及其稳定同位素比值的垂向变化分析,以探讨土壤的铅污染特征及其来源.结果表明,菜田和公园土壤柱样中铅含量分别为17.2～34.8 mg.kg-1和17.5～36.5 mg.kg-1,菜田土壤207Pb/206Pb和208Pb/206Pb分别为0.827～0.849和2.082～2.101,公园土壤则为0.839～0.848和2.089～2.099.2个土壤柱样中铅含量及其富集因子(EF)、207Pb/206Pb和208Pb/206Pb比值都随深度增加而减小,菜田和公园表层土壤(表层10 cm)Pb的富集因子基本都大于1.5,指示了菜田和公园土壤表层较高含量的铅系人为活动外源输入所致.对比前人关于上海不同污染源铅稳定同位素比值的研究结果,菜田和公园表层土壤铅同位素特征介于长江河口潮间带沉积物和工业燃煤粉尘之间,且EF>1.5,样品更接近燃煤产物,说明宝山区表层土壤铅污染主要来自工矿企业燃煤所产生的粉尘.     

Source profiles by unique ratios (SPUR) analysis: Determination of source profiles from receptor-site streaker samples

A streaker total filter particulate sampler was operated for three weeks at an urban site in Milan, Italy. The filters were analysed by Particle Induced X-ray Emission (PIXE), yielding hourly concentrations of 15 elements. The data are used to extract source elemental profiles using a new method, SPUR (Source Profiles by Unique Ratios). The SPUR technique is a combination of event identification using unique elemental ratios in sources, and correction for background events by identifying events of differing time constants in the time domain. The elemental ratios are identified in plots of log([S]/[T])vs[T], referred to as SPUR plots, where T is a (non-unique) tracer and [S] is an element establishing the unique ratio. Using the SPUR technique, eight distinct sources are identified and profiles established. The sources are: two metallurgical smelters, two crustal sources, a potassium-rich source, automotive, regional crustal and regional sulphur. Results are compared with source profiles derived from Absolute Principal Component Scores analysis. SPUR analysis demonstrates powerful capability for deriving source profiles from receptor samples, including having the capability of distinguishing between sources of similar composition without using a unique tracer element.     

卧龙巴郎山高山灌丛降雨和穿透水稳定性氢氧同位素特征研究

论文对巴郎山区夏季降雨和不同海拔样地穿透水的H、O同位素特征进行了研究。由于8月底9月初冷气团的到来较大地改变了降雨的同位素特征,该地区夏季大气降水线为δD=9.93δ^{18,/sup>O+26.07,偏离全球降水线(GMWL)较多。降雨的温度效应和雨量效应表现出相互交叉的现象,表明该地区温度和雨量是交替起主导作用而引起降雨同位素组成变化的。H的同位素效应比O明显,其原因是H同位素分馏比O剧烈,从而对环境因子的响应比O灵敏,因此H同位素在森林水文研究中比O更有用。H同位素值在不同样地穿透水间存在差异,这是由它们不同的植被结构及周边微环境因子引起的水分蒸发状况和对雾水截获能力差异导致的。穿透水和降雨同位素值间存在较强线性关系。穿透水的同位素值不一定大于降雨,表明影响穿透水同位素值的因素不仅仅是水分蒸发和植被对雾水的截获,而应是多种因素的综合效应,对这些因素的全面了解将对同位素技术在森林水文研究中的进一步应用有重要意义。}     

样品处理方法对海洋沉积物有机碳稳定同位素测定的影响

利用元素分析仪-稳定同位素质谱仪（EA-IRMS）联用技术测定海洋沉积物样品有机碳稳定同位素比值,样品的前处理方法会影响测定结果的准确性。本文选取两种常用前处理方法:酸洗法和酸蒸法进行比对。通过对比,酸洗法使用的最佳条件是1 mol/L的HCl,处理8 h,可较好去除沉积物样品中的无机碳;酸蒸法的最佳反应条件是处理12~18 h,且应根据沉积物样品无机碳含量选取相适的处理时间。两种处理方法,在最佳条件下所得测试数据标准偏差均满足测试要求,证明两种方法均适用于沉积物样品的测试。     

土壤和沉积物中重金属积累及其Pb、S同位素示踪

对榨子厂附近一个废弃多年的古老土法炼锌点土壤和沉积物中重金属的积累及污染程度进行了研究。研究区土壤、沉积物样品中Pb、Zn、Cd含量已大大高于该地区的背景值,zn的积累明显大于Pb的积累程度。相关分析表明,土壤和沉积物中Fe2O3对重金属有强烈的固定作用。沉积物和土壤中有很高的综合污染指数,显示出重金属的污染程度很高。化学形态分析表明重金属以碳酸盐结合态、残渣态和铁锰氧化物结合态为主,有效态所占的比例很低,但其含量并不很低,在酸性条件下,有释放导致污染的可能性。同位素示踪结果显示,研究区土壤和沉积物中积累的Pb、S为矿山物质来源。     

草甸棕壤对~(210)Pb(Pb)、~(210)Bi的吸附和pH的影响

根据土壤中几种无机配位体浓度,推算了Pb不同沉淀形式所对应的浓度,并将其与~(210)Pb示踪实验测量值对比,证明土壤中Pb主要是以磷酸盐形式存在。~(210)Bi和Pb共沉淀后被土壤吸附。pH对土壤~(210)Pb(Pb)、~(210)Bi、吸附影响曲线形状相似。土壤Pb和~(210)Bi分别在pH值为5和2.6时解吸。测定了土壤—水系统中~(210)Pb和~(210)Bi的分配系数,分别为(0.5—0.6)×10~3和(0.3—3.0)×10~4。     

泰山夏季PM2.5中生物源SOA的分子组成及影响因素

为探究泰山夏季PM_2.5中生物源二次有机气溶胶（BSOA）的分子组成、昼夜变化特征、及影响因素,于2016年7~8月在泰山山顶进行PM_2.5样品采集,并对碳质组分、无机离子和BSOA示踪物进行分析.结果表明,元素碳（EC）和左旋葡聚糖质量浓度处于较低水平且昼夜差异较小（t检验,P < 0.05）,表明采样期间泰山山顶气溶胶受人为污染排放的影响较小.BSOA示踪物的总质量浓度呈昼高夜低的变化特征,表明白天较强的温度和太阳辐射使得气溶胶的氧化程度比夜间强.其中,异戊二烯类SOA示踪物的质量浓度最高达（77.64±51.79）ng/m³,其次为单萜烯类和倍半萜烯类SOA示踪物,分别为（33.68±21.29）和（6.97±3.28）ng/m³.基于示踪物-产率法估算得出SOC_异戊二烯对有机碳（OC）的贡献率（15.3%）最高.由BSOA示踪物与RH（R￡-0.45）和pH_is（R￡-0.53）的负相关性可知,高湿条件可以降低气溶胶的酸度进而抑制BSOA通过酸催化氧化反应的形成.由BSOA与温度和人为源指示物（左旋葡聚糖和EC）的相关性分析得出,采样期间泰山地区BSOA主要受当地BVOCs氧化反应的影响,而受长距离传输人为污染源的影响较小.