广州城区秋季大气PM_(2.5)中主要水溶性无机离子分析

分别在广州市中心城区高楼顶(距地50m)和交通干线路边(距地1.2m),于2006年秋季连续一周采集了大气PM2.5样品,对比分析了SO42-、NO3-、Cl-、F-、Na+、NH4+、Ca2+、K+、Mg2+等9种水溶性无机离子含量。结果表明,楼顶相对充分混合大气中PM2.5的质量浓度范围59.5～129.5μg/m3,均值为83.7μg/m3;交通干线路边大气PM2.5的质量浓度范围为108.4～132.2μg/m3,均值为121.1μg/m3。9种离子总浓度平均达到50.9(楼顶)和44.1(路边)μg/m3,占PM2.5质量浓度的60.8%(楼顶)和36.4%(路边)。SO42-和NO3-为水溶性无机离子主要组成,其占PM2.5质量浓度的比例均是楼顶高于路边,显示二次气溶胶对楼顶充分混合大气中PM2.5有较大贡献,而路边样品中一次来源贡献相对较大。计算表明采样期间海盐对广州大气PM2.5中的水溶性组分贡献较小。NH4+当量浓度远小于SO42-和NO3-的当量浓度,中和度远1,反映PM2.5酸性较强,且楼项PM2.5粒子酸性高于路边样品。     

天津市环境空气中细粒子的污染特征与来源

于2006年8─12月,在天津市中心城区采集细粒子(PM_2.5)并测定其中水溶性无机离子和元素的质量浓度,应用因子分析与多元线性回归技术解析PM_2.5的来源. 结果表明:ρ(PM_2.5)月均值为103.9～217.4 μg/m3,呈冬季最高、夏季最低的特征. 水溶性无机离子质量浓度占ρ(PM_2.5)的比例为24.90%～49.76%,其中ρ(SO₄2－),ρ(NO₃－),ρ(NH₄+)与ρ(Cl－)之和约占离子总质量浓度的90%. 在夏季,二次粒子质量浓度占ρ(PM_2.5)比例最大,这与SO₂向SO₄2-,NO₂向NO₃-的转化率升高有关. PM_2.5中Cl富集主要与燃煤等人为排放有关, 海盐源对Cl－的贡献不足20%. 天津PM_2.5中含量最高的元素为Si,约占元素总质量浓度的28.4%. 微量元素中以Zn和Pb的含量最高,二者主要来自燃煤和机动车排放. 源解析结果表明,二次污染、化石燃料燃烧、土壤尘和建筑粉尘是天津市环境空气中PM_2.5的主要来源,贡献率分别为53.4%,25.8%,12.3%和8.6%.      

济南秋季大气PM_(2.5)中水溶性离子的在线观测

2008年9月29日—10月15日使用大气细颗粒物快速捕集系统实时、在线分析了济南秋季PM2.5中水溶性离子的质量浓度,并结合气象资料和部分前体物(SO2,NOx和O3)浓度进行了相关分析.结果表明:济南秋季燃煤污染严重,SO42-,NO3-和NH4+是大气PM2.5中水溶性离子的主要组分,三者质量浓度之和占总水溶性离子(TW SI)质量浓度的90%以上;SO42-污染物主要受远距离传输的影响,NO3-和NH4+污染物主要受局地源的影响;SO42-和NO3-的昼夜形成机理不同,它们的形成过程主要受相对湿度、温度和O3浓度的影响.周边地区生物质燃烧导致了济南重污染天气的产生,降水对污染物的清除作用较强.对比土壤和海盐中各种离子的质量浓度比可知,济南秋季PM2.5中的K+受生物质燃烧的影响较大,C l-主要来源于海盐和生物质燃烧,Na+主要来源于海盐.     

An integrated chemical mass balance and source emission inventory model for the source apportionment of PM2.5 in typical coastal areas

The source apportionment of PM_2.5 is essential for pollution prevention. In view of the weaknesses of individual models, we proposed an integrated chemical mass balance-source emission inventory (CMB-SEI) model to acquire more accurate results. First, the SEI of secondary component precursors (SO₂, NO_x, NH₃, and VOCs) was compiled to acquire the emission ratios of these sources for the precursors. Then, a regular CMB simulation was executed to obtain the contributions of primary particle sources and secondary components (SO₄^2?, NO₃^-, NH₄⁺, and SOC). Afterwards, the contributions of secondary components were apportioned into primary sources according to the source emission ratios. The final source apportionment results combined the contributions of primary sources by CMB and SEI. This integrated approach was carried out via a case study of three coastal cities (Zhoushan, Taizhou, and Wenzhou; abbreviated WZ, TZ, and ZS) in Zhejiang Province, China. The regular CMB simulation results showed that PM_2.5 pollution was mainly affected by secondary components and mobile sources. The SEI results indicated that electricity, industrial production and mobile sources were the largest contributors to the emission of PM_2.5 gaseous precursors. The simulation results of the CMB-SEI model showed that PM_2.5 pollution in the coastal areas of Zhejiang Province presented complex pollution characteristics dominated by mobile sources, electricity production sources and industrial production sources. Compared to the results of the CMB and SEI models alone, the CMB-SEI model completely apportioned PM_2.5 to primary sources and simultaneously made the results more accurate and reliable in accordance with local industrial characteristics.     

2007年北京夏季降水分段采样酸度和化学成分分析

为掌握降水酸度和污染性化学成分随降水持续时间的变化规律,对北京2007年夏季5次典型降水过程分时段采样,分别测定了pH值、电导率,并分析了其中水溶性大气污染成分SO42-、NO3-、NH4+等随时间的变化特征.结果表明,pH加权平均值在降水初期为5.70±0.73,为非酸雨;平缓期为4.35±0.56,呈酸雨特征.pH、电导率和各离子浓度随降水时间的持续而迅速下降,10~45 min后进入平缓期,各污染离子随之下降率为50%~90%.来自北京西北方向云团的降水(8月1日)pH值较高、污染物浓度较低,SO42-、NO3-和NH4+分别为65.4、23.9和117.3μeq/L;而来自偏南云团降水(8月6日)pH值较低、污染物浓度较高,SO42-、NO3-和NH4+浓度分别为310.8、95.7和249.8μeq/L.北京夏季二次粒子浓度升高,将使降水酸化加剧.     

厦门海洋性酸雨中有机弱酸的研究

以离子色谱法测定了厦门市海洋性降水中的甲、乙酸及某些阴、阳离子。用多元逐步回归和多对多双重筛选回归等数学方法,分析了降水中弱有机酸及其与阴阳离子的关系;讨论了其来源及对厦门酸雨的贡献。     

大气颗粒物和降水化学特征的相互关系

分别于2007年在泰安市郊区和深圳市郊区采集了大气颗粒物并同时对降水进行了分级采样,通过降水过程中降水化学特征的变化和降水前后颗粒物浓度和化学组成的改变,讨论了云下冲刷过程中大气颗粒物对降水化学组分的贡献和降水对颗粒物的去除作用.泰安降水雨量加权pH为5.97,总可溶解离子浓度为1 187.96μeq.L-1,PM10的质量浓度为131.76μg/m3,PM2.5为103.84μg/m3.深圳降水雨量加权pH为4.72,总可溶解成分离子浓度为175.89μeq.L-1,PM10的质量浓度为56.66μg/m3,PM2.5为41.52μg/m3.泰安和深圳降水过程中pH和离子浓度都逐渐降低,冲刷过程主要是中和作用.泰安和深圳降水中Na+和Ca2+的去除效率较高,NH4+和NO3-去除效率较低.两地降水化学性质的差别取决于云水酸度、大气颗粒物性质和大气中酸碱性气体差别的共同作用.降水对大气颗粒物质量浓度、离子组分和元素组分都有显著清除作用.     

氮素调控对冻融过程中土壤N2O排放的影响

应用室内冰柜模拟冻融过程,研究了不同氮素形态(铵态氮、硝态氮和酰胺态氮)和浓度(40、200和800 mg/L)对潮土N2O排放通量的影响.结果表明,随土壤冻结时间的延长N2O排放通量缓慢降低,土壤融化初期出现一个土壤N2O排放通量高峰,而后随土壤逐渐融化的进行N2O排放通量缓慢升高.3种氮素浓度条件下,铵态氮、硝态氮和酰胺态氮冻融过程中土壤平均N2O排放通量分别为119.01、205.28、693.95μg.(m2.h)-1,611.61、1 084.40、1 820.02μg.(m2.h)-1和148.22、106.13、49.74μg.(m2.h)-1,而对照处理仅为100.35μg.(m2.h)-1.随氮素浓度的增加,铵态氮、硝态氮源土壤N2O累积排放通量分别比对照增加17.49%、40.09%、425.67%和563.38%、915.28%、1458.6%,且施加的浓度越高累积排放量越大,但达到稳定N2O排放通量的时间向后推移.随浓度增加酰胺态氮处理土壤N2O排放通量随浓度增加而降低.建议潮土越冬水中铵态氮和硝态氮浓度应分别小于200 mg/L和40 mg/L,酰胺态氮的浓度不限,从而减少土壤N2O的排放.     

膜生物反应器亚硝化性能的影响因素研究

利用膜生物反应器成功启动了亚硝化工艺处理人工合成废水.为了确定影响亚硝化工艺效果的因素,先后对温度和溶解氧浓度进行了研究,结果表明,在温度35℃并且NH4+-N负荷平均0.45 kg.(m3.d)-1和溶解氧0.5 mg/L的条件下,可使出水中NO3--N的浓度低于20 mg.L-1,而ρ(NO2--N)∶ρ(NH4+-N)接近1.0.同时发现反应器运行期间,在低溶解氧的情况下,膜组件的污染并不严重.荧光原位杂交分析发现,在膜生物反应器中氨氧化菌成为优势菌种,亚硝酸盐氧化菌的活性受到了抑制.微生物群落分析则进一步提供了实现亚硝化工艺所必需的生物信息.     

盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响

通过2007年8月~2008年5月对长江口崇明东滩中部潮间带4个不同植被带沉积物间隙水营养盐进行季节观测来研究盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响.结果表明,大型植物生长带间隙水的NH4+-N、PO43--P浓度低于光滩,尤其是夏、秋两季NH4+-N的浓度比光滩低1个数量级以上.在植物生长季节,间隙水各种营养盐含量要明显高于冬季,且植物生物量与间隙水氮、磷有明显的相关关系.氮盐受植物的影响最明显,NH4+-N在互花米草与芦苇带分别是44.21、74.38μmol.L-1,明显低于光滩与海三棱草带(分别是340.14、291.87μmol.L-1);NOx--N的浓度比NH4+-N低1~2个数量级,但以芦苇带最高(5.94μmol.L-1).沉积物-水界面分子扩散通量结果表明,潮滩沉积物是上覆水中SiO32--Si、NH4+-N、PO43--P的源,NOx--N(NO3--N、NO2--N的总和)的汇,其中NOx--N从上覆水向沉积物的扩散通量[16.23μmol.(m2.h)-1]大于NH4+-N从沉积物向上覆水的扩散通量[15.53μmol.(m2.h)-1].植物的生长还通过影响沉积物-水界面的物质交换与间隙水中营养盐比值及其与上覆水间营养盐比值,对毗邻富营养化河口生态系统营养盐结构起到调节作用.     

Influence of gaseous and particulate species on neutralization processes of polar aerosol and snow — A case study from Ny-Ålesund

The inter-conversion of nitrogen and sulfur species between the gas and particulate phases and their interaction with alkaline species influences the acidity of the aerosols and surface snow. To better understand these processes, a short field campaign was undertaken in Ny-Ålesund, Svalbard, during 13th April 2012 to 24th April 2012. Air measurements were carried out through a particulate sampler equipped with denuders and filter packs for simultaneous collection of trace gases (HNO₃, NO₂, SO₂ and reactive nitrogen compounds) and aerosols, with daily collection of snow samples. Ionic composition of the samples was analyzed using ion chromatography technique. The results suggested that nitrate-rich aerosols are formed when PAN (peroxy acetyl nitrate) disassociates to form NO₂ and HNO₃ which further hydrolyzes to form pNO₃^? (particulate nitrate). This resulted in a high contribution of pNO₃^? (62%) to the total nitrogen budget over the study area. The acidity of the aerosols and snow evaluated through cation/anion ratio (C/A) indicated alkaline conditions with C/A > 2. The bicarbonates/carbonates of Mg^2 + played an important role in neutralization processes of surface snow while the role of NH₃ was dominant in aerosol neutralization processes. Such neutralization processes can increase the aerosol hygroscopicity causing warming. Chloride depletion in the snow was significant as compared to the aerosols, indicating two important processes, scavenging of coarse sea salt by the snow and gaseous adsorption of SO₂ on the snow surface. However, a more systematic and long term study is required for a better understanding of the neutralization processes and chemical inter-conversions.     

辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系

为了解辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系,于2007年2月─2008年1月在辽中县水文监测站进行了降水化学特征观测,测量项目包括降水pH,电导率和离子浓度. 观测期间降水pH为3.4～7.3,降水量加权平均值为4.6,整体呈酸性. 降水中主要阴离子为SO₄2-和NO₃-,浓度分别为154.3和53.4 μeq/L,二者占阴离子总量的76.8%; 主要阳离子为NH₄+和Ca2+,浓度分别为124.6和89.2 μeq/L,占阳离子总量的70.6%. 利用后向气流轨迹分析了降水气团来源对降水化学的影响,结果表明:在辽宁省及周边地区的局地气团影响下,降水中离子浓度最高;而在起源于东亚地区,经朝鲜半岛到达的南-东南气团影响下,降水次数虽最多,但离子浓度最低.      

广州市酸雨现状与发展趋势研究

叙述了广州小珠江三角洲范围历年来酸雨分布的特征及其发展趋势。分析表明,春季降水酸性最强,认为是局地源污染与外地源输送叠加的结果。酸性降水中起主要作用的阴离子是SO_4~(2-)和NO_3~-。尤以前者更为主要,NO_3~-的作用显著大于西南地区和上海地区;是美国的0.5倍。SO_4~(2-)/NO_3~-值低于西南地区2倍以上。广州市大气中H_2O_2及O_3浓度较高,光化学反应活跃。春季冷空气南下形成静止锋,有利于酸雨的形成。广州的酸雨已进入世界最强范围,与西欧、北美接近。     

污水地表漫流处理系统中氮的迁移转化试验研究

采用试验室模拟的方法 ,对污水地表漫流处理系统中氮的迁移转化进行了试验研究 ,并对系统中氮的去除进行了分析。结果表明 ,地表漫流处理系统中氮的迁移转化包含 4个过程 :( 1 )土壤表层对NH4 + 的吸附作用 ,( 2 )NH4 + 的硝化作用 ,( 3)NO3- 向厌氧层的迁移作用 ,( 4 )作物吸收和反硝化作用。其中 ( 3)对整个系统氮的去除率起着决定性作用 ,可以通过投加CaCO3来强化系统的脱氮能力     

Preparation and utilization of wheat straw anionic sorbent for the removal of nitrate from aqueous solution

In order to reduce the impact of eutrophication caused by agricultural residues(i.e.,excess nitrate)in aqueous solution,economic and effective anionic sorbents are required.In this article,we prepared anionic sorbent using wheat straw.Its structural characteristics and adsorption properties for nitrate removal from aqueous solution were investigated.The results indicate that the yield of the prepared anionic sorbent,the total exchange capacity,and the maximum adsorption capacity were 350%,2.57 mEq/g,and 2.08 mmol/g, respectively.The Freundlich isotherm mode is more suitable than the Langmuir mode and the adsorption process accords with the first order reaction kinetic rate equation.When multiple anions(SO_4~(2-),H_2PO_4~-,NO_3~-,and NO_2~-)were present,the isotherm mode of prepared anionic sorbent for nitrate was consistent with Freundlich mode;however,the capacity of nitrate adsorption was reduced by 50%.In alkaline solutions,about 90% of adsorbed nitrate ions could be desorbed from prepared anionic sorbent.The results of this study confirmed that the wheat straw anionic sorbent can be used as an excellent nitrate sorbent that removes nitrate from aqueous solutions.     

纳米零价铁对γ-HCH的降解效果及机理研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),透射电镜表征显示,其粒径<20nm,在介质中处于团簇状态.利用所合成的nZVI对γ-HCH进行了还原脱氯研究,结果表明,nZVI具有很高的表面反应活性,当用量为0.5g/L时,反应90min,对2.5mg/L的γ-HCH去除率达90%以上.nZVI对γ-HCH的去除符合准一级反应动力学方程,其反应速率和去除率与pH值、nZVI添加量、γ-HCH初始浓度、共存离子等因素有关.反应速率随pH值的减小而增大,NO3-对反应速率有较强的抑制作用,Ca2+,Mg2+和SO42-对反应速率影响不大.利用GC-MS检测到降解产物四氯环己烯(TeCCH)和氯苯(CB)的存在,推测反应机制为双氯脱除反应和脱氯化氢反应.     

南京北郊雾天PM10中多环芳烃粒径分布特征

为研究雾天PM10中多环芳烃粒径分布特征,2007-11-15~2007-12-30在南京北郊进行了PM10分8级粒径多环芳烃(PAHs)成分连续样品采集,由同步气象观测资料选出雾天与晴天样本作为对比,用GC-MS分析其中16种PAHs含量.雾天夜间PM2.1和PM9.0平均质量浓度为120.34μg.m-3和215.92μg.m-3,接近白天PM2.1(126.76μg.m-3)和PM9.0(213.41μg.m-3),昼、夜基本没有变化;晴天夜间PM2.1和PM9.0平均质量浓度为71.45μg.m-3和114.33μg.m-3,高于白天PM2.1(41.02μg.m-3)和PM9.0(74.38μg.m-3),昼、夜变化很明显;雾天PM2.1∑16PAHs为49.97 ng.m-3,是晴天(33.30 ng.m-3)1.50倍,PM9.0∑16PAHs为59.45 ng.m-3,是晴天(40.80 ng.m-3)1.46倍;PM2.1和PM9.0中PAHs单体平均浓度均为荧蒽最高,且雾天(PM2.1为7.98 ng.m-3,PM9.0为9.99 ng.m-3)高于晴天(PM2.1为5.23 ng.m-3,PM9.0为6.77 ng.m-3);雾天PM2.1和PM9.0中苯并[a]芘的浓度为1.77ng.m-3和1.99 ng.m-3,高于晴天(PM2.1为1.46 ng.m-3,PM9.0为1.84 ng.m-3).结果表明,雾过程加重了近地面大气PM2.5和PM10的污染;雾天与晴天PM10∑16PAHs粒径分布的昼夜特征与PM10在2种天气系统下粒径分布的昼夜特征基本一致,均为双峰型分布,分别位于积聚模态和粗模态粒子.白天雾过程对PM10及PM10∑16PAHs的粒径分布影响比较大,夜间雾过程则对其没有太大影响.     

春季珠江口内营养盐剖面分布和沉积物-水界面交换通量的研究

2005年春季(4月)对珠江口内6个站位的营养盐剖面分布及沉积物-水界面的交换通量进行了全面研究。在获取该海域沉积物间隙水营养盐剖面资料的基础上,估算了沉积物-水界面营养盐的交换通量,并且与实验测定的沉积物-水界面交换通量进行了对比。研究结果表明,珠江口内间隙水营养盐在不同站位间含量差异明显,呈现出由河口向外海逐渐降低的分布趋势。对于大多数站位营养盐,交换实验得到的通量大于利用间隙水浓度梯度法估算的结果,交换实验具有更高的分辨率。应用交换实验测定的沉积物-水界面交换通量,体现了营养盐扩散和界面反应的综合作用结果。研究区域的NH4+,NO3-,NO2-,SiO44-和PO43-的交换通量分别为-1.318 4~0.985 4,-0.558 3~0.469 2,-1.518 8~0.143 8,-1.967 3~3.883 1和-0.246 4~0.093 9 mmol.d-1.m-2。     

水中氨氮、亚硝酸盐氮及硝酸盐氮相互关系探讨

在水中,氮既是生命元素,又是环境污染的主要因子,其转化是多变的,其中硝化作用和反硝化作用是关键反应,它将较稳定的 NH4^＋转化成 NO3^-,后者容易渗滤,被植物吸收或进一步脱氮。用河水进行了实验室试验,研究了氨氮、亚硝酸盐氮及硝酸盐氮三者的相互关系。观察了亚硝化作用和硝化作用的历程,描述了其变化规律,并对其在水中的迁移、转化过程及机理结合文献进行了研究讨论。根据实验结果,对今后的研究方向和污水的排放标准提出了建议。     

间歇曝气对硝化菌生长动力学影响及NO_2~-积累机制

采用间歇曝气方法处理低氨氮浓度生活污水,在SRT 10、 5、 2.5和1.25 d条件下,SBR反应器出水中NO-2含量(以N计,下同)为18、 19、 14和5 mg/L,积累率达到73%、 85%、 91%和78%,而连续曝气SBR仅为14%、 21%、 31%和34%;同时氨氮去除率维持在97%、 95%、 76%和39%,与连续曝气SBR的92%、 97%、 71%和47%相当.对硝化菌的生长动力学分析表明,在间歇曝气硝化系统中,氨氧化菌(AOB)可以通过产率系数(YAOB)的增加来提高自身在反应器中的绝对生物量,并补偿因间歇曝气引起的比底物利用速率下降,从而使比增殖速率(μm)和NH+4的氧化速率不变.与此相反,亚硝酸盐氧化菌(NOB)却不具备这种补偿特性,导致其μm和对NO-2氧化速率降低,引起了NO-2在出水中积累.