南京地区一次臭氧污染过程的行业排放贡献研究

采用WRF-CHEM模式对南京地区春季一次臭氧(O_3)污染过程进行了模拟及行业排放贡献分析.此次O_3污染过程发生在2015年5月22—26日,南京地区一直处于地面高压控制的晴好天气之下,并于25日达到O_3污染的峰值.模拟与观测的一致性指数IOA达到0.89,表征本次O_3污染过程的模拟与观测结果的一致性较高.通过5类排放源(工业源、农业源、居住源、交通源、生物源)的敏感性试验,探究各行业排放源中O_3前体物对近地面O_3浓度的相对贡献.结果表明工业源在白天为持续正贡献,且在午后16:00时达到峰值,而交通源、居住源和农业源的贡献随气温的升高在白天由负贡献转为正贡献,并在18:00时左右达到峰值.在夜晚,O_3则主要通过交通源排放的大量NO进行滴定消耗.在高O_3浓度(≥200μg·m~(-3))时,各人为排放源均为正贡献,工业源的贡献最大,达到50μg·m~(-3),在低O_3浓度(200μg·m~(-3))时,交通源、居住源和农业源呈负贡献.生物源在人为排放源主导的南京城区O_3污染过程中的贡献几乎为零.考虑到O_3生成机制的复杂性,对于南京地区,减少工业源排放是控制O_3污染的关键.     

台风“妮妲”过程对广州臭氧浓度的影响分析

为研究台风天气系统对广州地区臭氧浓度的影响,选取2016年7月27日—8月2日台风"妮妲"过程,结合气象要素资料和空气质量数据进行了分析.结果表明:①7月27日—8月2日台风过程期间,7月27—29日和8月1—2日空气质量未超标,7月30日和31日分别达到轻度污染和中度污染,首要污染物均为O_3,其中,31日O_3小时浓度峰值达293μg·m~(-3),O_3_8 h (8 h滑动平均)浓度达249μg·m~(-3),期间PM_(2.5)及前体物NO_2和CO浓度也略有升高,但总体升幅不大,都在良范围内.②台风过程期间,O_3浓度与温度、风速呈正相关(p0.01),与气压、相对湿度呈负相关(p0.01).高温低湿、风速1.0～2.0 m·s~(-1)、气压低有利于大气光化学反应,容易导致O_3浓度超标.③受台风外围下沉气流影响,大气存在垂直输送;同时混合层顶低,30日和31日混合层高度白天最高在1300 m以下,夜间在200 m左右,最低不足60 m;同时,2 km高度内均有持续逆温存在,逆温高度主要在700 m以下.地面处于均压场,同时存在逆温,大气层结稳定,使得污染物在近地层堆积不易扩散,导致O_3浓度超标.     

杭州市臭氧污染特征及影响因素分析

为研究杭州市夏季臭氧(O_3)污染特征及其影响因素,统计分析了2013—2016年杭州市O_3监测数据与杭州市气象数据,并结合AIRS卫星O_3数据探讨了台风天气系统对杭州市近地面O_3浓度的影响.结果表明:2013—2016年,杭州市O_3污染逐年加重,O_3浓度高值持续时间延长.O_3浓度与太阳辐射、温度相关,每年5月和8月太阳辐射强、温度高,O_3污染最严重;全天O_3浓度呈单峰日变化,峰值出现在午后(~14:00)太阳辐射较强、温度最高时.杭州市在日降水为0且12:00—15:00太阳辐射通量均值高于200 W·m~(-2)天气条件下,风向为东、东北或东南风且风速低于3 m·s~(-1)时,O_3浓度相对较高,易出现超标情况.台风天气系统对杭州市近地面O_3浓度有明显影响,以2014年10号台风"麦德姆"为例,台风外围系统影响到杭州时,偏东气流可将杭州以东地区高浓度O_3输送到杭州,同时下沉气流导致污染物在近地层积聚不易扩散,造成近地层O_3浓度升高.     

Effects of ground-level ozone (O3) pollution on the yields of rice and winter wheat in the Yangtze River Delta

Effects of elevated O3 on the yields of rice and winter wheat were studied by using open-top chambers(OTCs).Results showed that compared to the control treatment,200 ppb,100ppb,50ppb treatments caused a 80.4%,58.6%and 10.5% decrease in grain yields per winter wheat plant and a 49.1%,26.1% and 8.2% decrease in grain yield per rice plant,respectively.According to the dose-response relation educed from OTCs experiment and the monitor data of O3 concentrations in spots,it was estimated that the yield losses of rice and winter wheat resulted by O3 pollution in the Yangtze River Delta region in 1999 were 0.599 million ton and 0.669 million ton,economic losses were 0.539 billion RMB Yuan and 0.936 billion RMB Yuan,respectively.     

上海地区对流层低层臭氧及硫酸盐气溶胶时空分布特征研究

基于Aura/OMI卫星资料,分析了上海地区2007—2016年近十年对流层低层O_3浓度(0~3 km)、SO_2柱浓度和硫酸盐气溶胶光学厚度(0~2 km)时空演变特征.结果表明,近十年来上海地区臭氧浓度总体呈现上升的趋势,最低值在2008年,为31.57μg·m~(-3),最高值在2016年,浓度为40.72μg·m~(-3);O_3季节变化明显,夏季高、春秋次之、冬季低.十年来,硫酸盐气溶胶污染先减少后增加,2007年硫酸盐气溶胶(AOD=0.81)污染最为严重,占近十年硫酸盐气溶胶发生频率的16.41%,2010年污染最轻(AOD=0.68),比2007年下降了16.12%,且硫酸盐气溶胶污染频率为7.68%,但在2013年以后,硫酸盐气溶胶污染又出现增长趋势;污染季节特征与O_3相同,这主要是因为夏季阳光充足有利于大气光化学反应的进行,从而使O_3和硫酸盐气溶胶等光化学产物的浓度升高.SO_2浓度在2007—2014年总体呈现下降的变化趋势,且下降趋势明显,最低值(2014年)比最高值(2007年)降低了52.76%,但在2014年后SO_2浓度略有反弹;SO_2污染主要集中在冬季.     

长江三角洲地区城市臭氧污染特征与影响因素分析

为研究长三角地区城市O3污染特征及其影响因素,对长三角地区25个城市2013年国家环境监测点位和国家气象台数据进行了统计分析.结果表明:除淮安外,其余24个城市均存在不同程度的O3日超标现象,超标率在1.6%~15.1%之间,平均为5.8%,低于珠三角地区(8.9%)和京津冀地区(9.7%).5—8月是长三角地区O3污染最为严重的月份,而这一时期颗粒物污染相对较轻,因此,O3与颗粒物污染在时间上呈相反的态势.从空间分布看,长三角地区O3污染呈现较为明显的连片分布特征,上海及周边城市O3污染较重.机动车数量影响城市O3污染:各城市民用汽车保有量与各城市NO2年均浓度、O3超标天数有显著的相关性,相关系数分别为0.672和0.564;每日O3小时浓度高峰值与车流量高峰基本吻合.高温、长时间日照容易出现O3浓度的高值;随着相对湿度、风速的增加,O3超标频率和浓度均值都表现为先升后降的规律.     

羟基化石墨烯氧化NO脱硝反应机理研究

石墨烯氧化物(GO)通常是羟基化石墨烯(Hy G)和羧基化石墨烯(Cy G)负载金属或金属氧化物,作为催化剂可以有效地催化烟气脱硝,对环境保护具有重要意义.本文采用密度泛函理论(DFT)计算来评估Hy G与NO之间的相互作用,以揭示Hy G的氧化活性.首先基于5×5×1、6×6×1、7×7×1、8×8×1和9×9×1周期性石墨烯超晶胞中的碳空位能和OH—结合能来优选Hy G模型,并对优化后的Hy G的电子特性(包括前沿轨道、状态密度)进行研究.进而通过NO和Hy G之间的相互作用,揭示Hy G氧化NO的反应机理,并利用过渡态理论估算关键步骤的速率常数,进行动力学建模以确定羟基化石墨烯氧化NO脱硝反应特性.研究结果表明,无缺陷的羟基化石墨烯氧化NO的活性高于有缺陷的羟基化石墨烯,这为GO基催化材料的设计提供了理论指导.     

Structure and function of rhizosphere and non-rhizosphere soil microbial community respond differently to elevated ozone in field-planted wheat

To assess the responses of the soil microbial community to chronic ozone(O_3), wheat seedlings(Triticum aestivum Linn.) were planted in the field and exposed to elevated O_3(e O_3)concentration. Three treatments were employed:(1) Control treatment(CK), AOT40 = 0;(2) O_3-1, AOT40 = 1.59 ppm·h;(3) O_3-2, AOT40 = 9.17 ppm·h. Soil samples were collected for the assessment of microbial biomass C, community-level physiological profiles(CLPPs), and phospholipid fatty acids(PLFAs). EO_3 concentration significantly reduced soil microbial carbon and changed microbial CLPPs in rhizosphere soil, but not in non-rhizosphere soil.The results of the PLFAs showed that e O_3 concentrations had significant effects on soil community structure in both rhizosphere and non-rhizosphere soils. The relative abundances of fungal and actinomycetous indicator PLFAs decreased in both rhizosphere and non-rhizosphere soils, while those of bacterial PLFAs increased. Thus the results proved that e O_3 concentration significantly changed the soil microbial community function and composition, which would influence the soil nutrient supply and carbon dynamics under O_3 exposure.     

Structure and function of rhizosphere and non-rhizosphere soil microbial community respond differently to elevated ozone in field-planted wheat

To assess the responses of the soil microbial community to chronic ozone (O₃), wheat seedlings (Triticum aestivum Linn.) were planted in the field and exposed to elevated O₃ (eO₃) concentration. Three treatments were employed: (1) Control treatment (CK), AOT40 = 0; (2) O₃-1, AOT40 = 1.59 ppm•h; (3) O₃-2, AOT40 = 9.17 ppm•h. Soil samples were collected for the assessment of microbial biomass C, community-level physiological profiles (CLPPs), and phospholipid fatty acids (PLFAs). EO₃ concentration significantly reduced soil microbial carbon and changed microbial CLPPs in rhizosphere soil, but not in non-rhizosphere soil. The results of the PLFAs showed that eO₃ concentrations had significant effects on soil community structure in both rhizosphere and non-rhizosphere soils. The relative abundances of fungal and actinomycetous indicator PLFAs decreased in both rhizosphere and non-rhizosphere soils, while those of bacterial PLFAs increased. Thus the results proved that eO₃ concentration significantly changed the soil microbial community function and composition, which would influence the soil nutrient supply and carbon dynamics under O₃ exposure.     

具有双反应活性中心Cu-Al2O3-g-C3N4类芬顿催化剂及·OH选择性转化机理研究

采用水热合成法制备Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄类芬顿催化剂,以扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（EPR）、拉曼光谱（Raman）对所制备的催化剂及反应过程进行表征.以染料亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（Rh-B）及小分子有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、双酚A（BPA）和苯妥英（PHT）为目标污染物,研究催化剂在初始pH=7条件下的类芬顿催化活性.同时,探讨Cu掺杂量和有机物配体g-C₃N₄掺杂量对体系催化性能的影响,并验证晶格氧诱发与有机配体络合两种方式对催化剂活性和稳定性提高产生的影响.DMPO-EPR自由基测定实验及Raman光谱监测催化反应过程验证表明：Cu的晶格氧掺杂诱发了靠近铜晶格O₂^·-的富电子Cu中心,以及靠近铝晶格O₂^·-的缺电子Al中心;引入的g-C₃N₄以阳离子π作用形式通过σ-型Cu—O—C键桥将π体系上的电子转移至Cu,形成一个新的缺电子π中心.在H₂O₂存在的情况下,富电子Cu中心将电子传递给H₂O₂,使其被还原为·OH;同时,体系中H₂O的电子被缺电子中心剥夺,进而氧化为·OH.羟基自由基转化率TOFs值的进一步计算结果表明,Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄体系中TOF值为0.516 s^-1,是传统均相芬顿体系TOF值（1.53×10^-2 s^-1）的33倍以上.     

上海市臭氧污染的大气环流客观分型研究

利用T-mode主成分分析法(PCT)对上海2013—2017年3—10月925 hPa低层位势高度和全风速场进行大样本客观分型,总结了有利于和不利于促发上海地面臭氧污染的大气环流类型.发现有利于促发臭氧污染的环流形势都和副高有关,分别为副高控制(HC)和副高西北侧(HW),对应的臭氧超标率分别为68%和24.2%.前者的气象特点表现为辐射最强、温度最高有利于臭氧的光化学生成,臭氧浓度较弱副高形势平均偏高约50%;而后者以西向风为主,呈现明显的输送效应.相反不利于促发臭氧污染的环流类型都和低值系统相关,分别为低压北侧(LN)、低压东侧(LE)和低压西侧(LW),臭氧超标率均低于7%.其中LN影响下上海水平风速最大、扩散条件最好,不利于臭氧积聚;LE和LW影响下上海多云雨天气导致辐射降低,抑制了臭氧的光化学生成.     

Fe2O3添加对钛基SCR催化剂表面硫酸氢铵分解行为的影响规律

采用共沉淀法合成了TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体,并对硫酸氢铵与上述载体之间的相互作用及硫酸氢铵的具体分解行为进行了研究.结果表明,催化剂载体表面含硫官能团主要以双齿硫酸盐的形式存在,含氮官能团以铵根离子的形式存在.当硫酸氢铵沉积于催化剂载体表面时,由于硫酸根离子具有较强的电负性,Ti原子及Fe原子处于电子缺失状态.对于TiO_2载体,硫酸根离子主要与Ti原子相连;而对于TiO_2-Fe_2O_3载体,Ti原子及Fe原子均为硫酸根离子主要的附着位点.采用热分析方法及原位红外对硫酸氢铵在TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体表面的分解行为进行了研究,发现铁氧化物的添加显著促进了硫酸氢铵在低温区间内的分解行为;与铵根离子相比,硫酸根离子具有更高的热稳定性.催化剂稳定性测试结果表明,铁氧化物的添加显著提高了低温抗硫抗水性能,为实现低温SCR技术的工业应用提供了理论基础.     

2015-2019年成渝城市群臭氧浓度时空变化特征及人口暴露风险评价

近年来O₃污染给人类健康带来了很大威胁.本文利用2015—2019年中国环境监测总站的O₃地表监测数据,通过Global Moran''s I和Getis-Ord G^*指数等方法,分析了成渝城市群O₃浓度的时空变化特征,并利用空间插值和LandScan人口格网分布数据,基于人口暴露风险模型对该地区的O₃人口暴露风险进行了评价.结果表明：①2015—2019年成渝城市群O₃浓度总超标比例为6.9%,年际变化呈先上升后下降趋势,逐月变化呈"双峰型",5月和8月达到峰值,12月最低,季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季,日变化呈"单峰型",8：30左右开始升高,16：00左右达到峰值;②2015—2019年成渝城市群O₃浓度呈现出由成都及周边城市为污染中心向以成都市和重庆市为首尾的"带状"污染空间格局发展的趋势,且空间自相关性较强,逐步形成以成都市和重庆市为双中心的高浓度集聚特征;③2015—2019年成渝城市群平均O₃人口暴露风险指数处于较低风险,但空间分布差异较大,人口暴露高风险地区主要集中于成都市、内江市、自贡市、德阳市、泸州市北部及重庆市主城区,低风险地区主要集中于东西片区、绵阳市北部及成渝城市群边界,中部高风险区域有向西南方向转移的趋势,重庆市南部有高风险向极高风险转化的趋势,同时,成都市和重庆市存在显著的高风险指数集聚特征.     

Degradation of endocrine disruptor bisphenol A in drinking water by ozone oxidation

The ozone oxidation of endocrine disruptor bisphenol A in drinking water was investigated. A stainless completely mixed reactor was employed to carry out the degradation experiments by means of a batch model. With an initial concentration of 11.0 mg/L, the removal efficiencies of BPA (bisphenol A) could be measured up to 70%, 82%, and 90% when the dosages of ozone were 1, 1.5, and 2 mg/L, respectively. The impacts on BPA degradation under the conditions of different ozone dosages, water background values, BPA initial concentrations, and ozone adding time were analyzed. The results showed that ozone dosage plays a dominant role during the process of BPA degradation, while the impact of the contact time could be ignored. UV wavelength scanning was used to confirm that the by-products were produced, which could be absorbed at UV254. The value of UV254 was observed to have changed during the ozonation process. Based on the change of UV254, it could be concluded that BPA is not completely degraded at low ozone dosage, while shorter adding time of total ozone dosage, high ozone dosage, and improvement of dissolved ozone concentration greatly contribute to the extent of BPA degradation. The effects of applied H₂O₂ dose in ozone oxidation of BPA were also examined in this study. The O₃-H₂O₂ processes proved to have similar effects on the degradation of BPA by ozone oxidation. Translated from Environmental Science, 2006, 27(2): 294–299 [译自: 环境科学]     

环流型对武汉市臭氧污染浓度的影响分析

本文统计了武汉市臭氧污染超标日和清除日的环流类型,并对超标日环流型对应的气象要素进行了对比分析,揭示了环流型对臭氧浓度的影响.结果表明:①按照高空环流分类,武汉市臭氧超标环流型主要有:槽后西北气流型(占比最高,29％)、西太平洋副热带高压型、脊型、平直西风气流型、大陆高压型;臭氧清除环流型主要有:槽前西南气流型(占比最...     

2008~2011年夏季京津冀区域背景大气污染变化分析

2008～2011年夏季京津冀区域大气背景兴隆站大气污染观测结果表明,4 a夏季NOx的平均浓度分别为(9.1±5.1)、(5.9±2.6)、(12.2±4.6)、(14.1±5.0)μg·m-3,O3日小时最大浓度平均分别为(163.3±42.7)、(175.2±48.8)、(199.6±52.6)、(207.2±62.1)μg·m-3,PM2.5的平均浓度分别为(59.8±44.6)、(44.4±28.0)、(58.1±34.2)、(52.5±36.7)μg·m-3;其中,2010年污染物上升的幅度最大,NOx、O3、PM2.5平均浓度比2009年分别上升了106%、14%、31%.2010年京津冀地区机动车保有量的激增以及工业的快速发展,使得京津冀地区背景大气污染物浓度显著上升.区域大气氧化性同样显著升高,2010年Ox比2009年上升了20%,达到(155.3±40.2)μg·m-3,区域高浓度臭氧与高浓度细粒子大气复合污染正在进一步加剧.     

Addition of hydrogen peroxide for the simultaneous control of bromate and odor during advanced drinking water treatment using ozone

Complete removal of the characteristic septic/swampy odor from Huangpu River source water could only be achieved under an ozone dose as high as 4.0 mg/L in an ozone-biological activated carbon （O3- BAC） process, which would lead to the production of high concentrations of carcinogenic bromate due to the high bromide content. This study investigated the possibility of simultaneous control of bromate and the septic/swampy odor by adding H2O2 prior to the O3-BAC process for the treatment of Huangpu River water. H2O2 addition could reduce the bromate concentration effectively at an H2O2/O3 （g/g） ratio of 0.5 or higher. At the same time, the septic/swampy odor removal was enhanced by the addition of H2O2, although optimization of the H2O2/O3 ratio was required for each ozone dose. At an ozone dose of 2.0 mg/L, the odor was removed completely at an H2O2/O3 ratio of 0.5. The results indicated that H2O2 application at a suitable dose could enhance the removal of the septic/swampy odor while suppressing the formation of bromate during ozonation of Huangpu River source water.     

海陆风对天津市PM2.5和O3质量浓度的影响

静稳天气下局地环流往往会对污染物的传输扩散起重要作用.根据天津市地处渤海西岸,常年受到海陆风影响的特点,综合气象、环境资料及HYSPLIT模型,针对沿海、市区、城郊、山区等代表性站点,研究了海陆风对天津市ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）的影响.结果表明:①2015年天津市海陆风天数为78 d,占全年的22%;海陆风多集中于6-9月,其中,7月海陆风日最多、2月最少.②ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）季节性变化和空间分布特征不同.春、夏两季ρ（PM_2.5）山区最高、城郊最低;秋、冬两季ρ（PM_2.5）市区最高、山区最低.春、秋两季ρ（O₃）沿海最高、市区最低;夏季ρ（O₃）山区最高、沿海最低.③海陆风对ρ（PM_2.5）有扩散作用,对ρ（O₃）有增加作用.海陆风对沿海ρ（PM_2.5）扩散作用最为明显,致使冬、秋两季ρ（PM_2.5）分别下降20.2%和7.9%;对城郊ρ（O₃）增加作用最为明显,致使秋、夏两季ρ（O₃）分别升高39.8%和16.2%.④个例研究表明,海风向内陆推进过程中垂直方向最高可达1 000 m,受海风影响天津市ρ（PM_2.5）下降,陆风使得ρ（PM_2.5）小幅上升,海陆风总体起扩散作用;海陆风使天津市ρ（O₃）日变化出现3个峰值,日均值明显增大,其中,城郊增幅（68.2%）最大.研究显示,海陆风对天津市ρ（PM_2.5）有扩散的作用,但会增高ρ（O₃）.      

GAC-O3/H2O2体系去除准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的研究

为了降低准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物浓度和提高体系可生化性,构建了GAC(粒状活性炭)-O_3/H_2O_2体系催化降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物.同时,考察了体系O_3、GAC和H_2O_2投加量、初始pH值对GAC-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响,并使用分子量分布、紫外-可见光谱和三维荧光光谱解析了难降解有机物在GAC-O_3/H_2O_2体系的转化机制.结果表明:在GAC投加量为10 g·L-1,O_3投加量为32.16 mg·min-1,H_2O_2投加量为3 m L·L-1,初始pH值为5的条件下,反应20 min后,其渗滤液尾水的COD和UV245分别从700.08 mg·L~(-1)和0.488下降到393.85 mg·L~(-1)和0.244,COD和UV254的去除率分别为43.80%和50.00%.经GAC-O_3/H_2O_2体系处理后,得益于含芳香环有机物的有效降解,渗滤液尾水中大分子有机物(大于50 k Da)明显减少,分子量小于1 k Da的有机物比例增多.与此同时,紫外区类富里酸荧光区及可见光区类富里酸荧光区峰值也大幅降低,其去除率分别为70.20%和58.69%,B/C从0.04增加到0.35,这也使得废水可生化性大幅提高.     

2014—2016年海口市空气质量概况及预报效果检验

本文主要基于CUACE模式在海口市的预报产品,结合2014年3月—2017年2月海口市AQI、PM_2.5、PM₁₀和O₃的实况资料进行预报效果检验.结果表明,①近3年海口市空气质量等级主要以优和良为主,但仍有少部分天数以PM₁₀、PM_2.5和O₃为首要污染物,分别占所有首要污染物天数的27.6%、29.5%和42.9%,其中O₃上升幅度较快.②CUACE模式能较好的模拟出AQI和3类污染物浓度的变化特征,其中PM_2.5的预报值与实测值最为接近,而PM₁₀和O₃普遍偏低.③日平均浓度的预报效果检验表明,PM_2.5的标准误差（RMSE）最小,AQI和PM₁₀次之,O₃最大.3个时次预报平均偏差（MB）和归一化偏差（MNB）均为负值,表明CUACE模式预报的污染要素浓度均偏低于实测值.④海口市空气质量为优等级时,TS评分最高;无首要污染物时,首要污染物预报的TS评分最高,但首要污染物为PM_2.5、PM₁₀或O₃时,TS评分均偏低.