Characterization of condensed phase nitric acid particles formed in the gas phase

The formation of nitric acid hydrates has been observed in a chamber during the dark reaction of NO2 with O3 in the presence of air. The size of condensed phase nitric acid was measured to be 40–100 nm and 20–65 nm at relative humidity (RH) 6 5% and RH = 67% under our experimental conditions, respectively. The nitric acid particles were collected on the glass fiber membrane and their chemical compositions were analyzed by infrared spectrum. The main components of nitric acid hydrates in particles are HNO3 3H2O and NO3?? xH2O (x> 4) at low RH, whereas at high RH HNO3 H2O, HNO3 2H2O, HNO3 3H2O and NO3?? xH2O (x> 4) all exist in the condensed phase. At high RH HNO3 xH2O (x 6 3) collected on the glass fiber membrane is greatly increased, while NO3?? xH2O (x > 4) decreased, compared with low RH. To the best of our knowledge, this is the first time to report that condensed phase nitric acid can be generated in the gas phase at room temperature.     

南京北郊大气细粒子中黑碳气溶胶的观测研究

运用2008年11月至2010年4月在南京北郊大气细粒子中黑碳气溶胶的观测结果,研究黑碳的时间序列演变特征、污染状况、与气体的非均相关系等.结果表明,黑碳气溶胶的日均浓度为1114～19408 ng·m-3,局地人为活动与气象条件的改变等因素导致黑碳气溶胶日变化呈双峰形;黑碳气溶胶小时平均浓度频数统计和对数正态分布拟合...     

Field measurements of dissociation of ammonium nitrate at a Beijing site

ＦｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｄｉｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆａｍｍｏｎｉｕｍｎｉｔｒａｔｅａｔａＢｅｉｊｉｎｇｓｉｔｅＳｈｅｎＪｉ，ＺｈａｏＱｉａｎｘｕｅＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃ...     

Field measurements of dissociation of ammonium nitrate at a Beijing site

The atmospheric nitric acid, ammonia and ammonium nitrate aerosol was determined simultaneously in a Beijing site to teste quilibrium. Rather good agreement between measurements and theory was found at ambient temperature above 9oC at relative humidity below 70%. Below 9oC the kinetic constraints preventing rapid attainment equilibrium were observed. A procedure for calculation of dependence of NH4NO3 aerosol dissociation constants on temperature and relative humidity was given. The seasonal variation of concentration of NH3, total NH4+ and HNO3 was observed.The seasonal variation of concentration of HNO3 was caused by dissociation of aerosol of NH4NO3. The concentrations of NH3 were 1-2 order higher than those of HNO3. For formation of NH4NO3 aerosol the HNO3 was the control reagent. Any increase of HNO3 to formed from NOx would react with NH3 form NH4NO3 aerosol in Beijing area except for someday in summer time.     

合肥市郊夏季PM10浓度及其与能见度的关系

年8—9月在合肥市郊对ρ(PM₁₀)进行了观测,并分析了其中9种水溶性离子(NO₂-、Cl-、NO₃-、SO₄2-、NH₄+、Ca2+、Na+、Mg2+、K+)质量浓度. 结果表明:采样期间该地区ρ(PM₁₀)日均值为78.9 μg/m3,9种水溶性离子的平均质量浓度为18.93 μg/m3,占ρ(PM₁₀)的26.6%,表明水溶性组分是PM₁₀的重要组成之一. SO₄2-、NO₃-、NH₄+和Ca2+是主要的阴、阳离子,日均质量浓度分别为8.14、4.81、3.46和1.33 μg/m3. 不同RH(相对湿度)下PM₁₀对能见度的影响不同,RH小于80%时,二者呈显著的线性负相关〔R(相关系数)为-0.80〕;RH大于80%时,二者呈指数负相关(R为-0.48). 离子间相关性分析显示,PM₁₀中水溶性离子的主要结合方式为(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄、NH₄NO₃、KCl及K₂SO₄. 采样期间ρ(NO₃-)/ρ(SO₄2-)平均值为0.59,说明在该地区固定源对水溶性组分的贡献大于移动源. 另外,扬尘也是PM₁₀重要来源之一.      

光化学烟雾箱的表征及初步应用

介绍了一套自制的用于光化学臭氧和二次有机气溶胶生成研究的室内烟雾箱系统,对该烟雾箱系统进行了一系列表征实验,包括活性物种的壁损失速率常数的测定,以及由CO-NOx光氧化实验确定的反应器内·OH源,并进行了乙烯-NOx和苯-NOx光氧化的初步实验.结果表明,O3和NO2在新反应袋中壁损失受湿度影响很小,而在旧反应袋中影响...     

成都市冬季相对湿度对颗粒物浓度和大气能见度的影响

利用成都市城区2015年12月的连续在线观测数据,如相对湿度（RH）、能见度、颗粒物（PM₁₀、PM_2.5和PM₁）浓度、气态污染物（SO₂和NO₂）浓度以及PM_2.5中SO₄^2-和NO₃^-浓度,探讨RH对颗粒物浓度和大气能见度的影响.结果表明,高颗粒物浓度和高RH协同作用导致低能见度事件.观测阶段,PM_2.5在PM₁₀中的平均比重为64%,表明成都市冬季细颗粒物污染严重;随着RH增加,PM_2.5/PM₁₀显著增加,表明高RH会加重细颗粒物污染.随着PM_2.5浓度增加,能见度呈幂指数下降;在相同PM_2.5浓度下,RH越高,能见度越低.当颗粒物浓度较低时,RH对能见度的影响作用较强;当颗粒物浓度较高时,大气消光主要由PM_2.5浓度控制,RH对能见度的影响减弱.当RH大于70%时,硫氧化率（SOR）和氮氧化率（NOR）的均值分别从0.27和0.11（RH小于40%）增长至0.40和0.19,表明较高RH对二次硫酸盐和硝酸盐的生成有显著的促进作用,二次硫酸盐和硝酸盐单独或协同影响空气质量.     

金属阳离子对高硅分子筛催化氧化NO的影响

采用离子交换法制备了Na-、K-、Co-、NiZSM-5分子筛催化剂.测试了它们催化氧化NO的性能并通过XRD、BET、ICP-MS和Py-IR等表征,结果表明,CoZSM-5分子筛对NO催化氧化具有最高的活性,氧化率达到47%,主要是引入Co离子的ZSM-5表面酸性最适宜NO氧化.同时,在湿度100%条件下,考察了氧气浓度（5%~20%）,空速与二氧化硫浓度（0~200×10^-6）等对CoZSM-5分子筛催化氧化NO性能的影响.实验结果表明,在30℃、空速14400h^-1和相对湿度100%条件下,SO₂浓度在200×10^-6以下对催化氧化NO基本无影响.56h催化剂稳定性实验结果表明,在30℃、NO进口浓度600×10^-6、空速18000h^-1和饱和水汽（RH：100%）条件下,CoZSM-5分子筛催化剂对NO的氧化率可维持在40%左右.因此CoZSM-5分子筛催化剂具有良好的NO氧化稳定性、抗水性和一定的抗硫性.     

被动采样监测珠江三角洲NOx、SO2和O3的空间分布特征

为获得珠江三角洲区域污染特征,采用被动扩散采样技术,在珠江三角洲200 km×200 km网格区域内测量11月两周暴露的NO2、SO2和O3浓度水平,采用克里格空间插值法(Kriging)获取NOx、SO2和O3的空间分布特征,并与源清单和已有模型结果比对.采用反向轨迹方法模拟了O3的输送途径.结果表明,采样期间珠江三...     

大气中的硝酸及其相关因素

采集了173个大气样品,测定其HNO_3含量,同时测定了O_3、NO_2、NH_3、t、RH,并对数据进行了多元逐步回归处理。结果表明,O_3与HNO_3相关最好。与HNO_3呈正相关的是O_3、NO_2、t;呈负相关的是NH_3、RH。通过HNO_3、NH_3的浓度,计算了平衡常数,证明在低湿度下大气中存在固态NH_4NO_3与气态HNO_3、NH3的平衡。     

不同材质滤膜测量大气颗粒物质量浓度和化学组分的适用性

为提高不同粒径段大气颗粒物质量浓度及化学组成测量数据的准确性,使用惯性撞击式采样器对北京、千烟洲和鼎湖山3个站点的大气颗粒物分9个粒径段进行了采集,从质量浓度偏差和化学组成的角度进行了方法学探讨.结果表明,在恒温25℃、恒湿50%平衡条件下,称量石英材质的采样膜获得的PM2.1质量浓度相对于TEOM在线PM2.5观测结果的正偏差为20%左右,正偏差诱因是环境空气相对湿度过高.干燥(10% 湿度,25℃)微环境平衡处理方法有利于采样后膜片中H2O析出,使得上述正偏差降低至8%.通过条件实验,确定了石英膜采样前后在干燥器中放置72h平衡后称重、差减获得各级质量浓度的方法,可将偏差控制在可接受范围之内.基于这种方法获得的PM2.1质量浓度与TEOM在线PM2.5观测结果呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).为达到通过化学成分重构质量浓度的需求,建立了同步使用石英膜采集样品并用于水溶性成分、有机碳和元素碳含量分析,而使用纤维素膜采样后用于金属元素分析的方案.应用上述方案对样品进行了全化学分析,对PM2.1质量进行了重构,重构获得的质量浓度与称重获得PM2.1质量浓度也呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).     

Characteristics and recent trends of sulfur dioxide at urban, rural, and background sites in North China: Effectiveness of control measures

SO₂ measurements made in recent years at sites in Beijing and its surrounding areas are performed to study the variations and trends of surface SO₂ at different types of sites in Northern China. The overall average concentrations of SO₂ are (16.8 ± 13.1) ppb, (14.8 ± 9.4) ppb, and (7.5 ± 4.0) ppb at China Meteorological Administration (CMA, Beijing urban area), Gucheng (GCH, relatively polluted rural area, 110 km to the southwest of Beijing urban area), and Shangdianzi (SDZ, clean background area, 100 km to the northeast of Beijing urban area), respectively. The SO₂ levels in winter (heating season) are 4-6 folds higher than those in summer. There are highly significant correlations among the daily means of SO₂ at different sites, indicating regional characteristics of SO₂ pollution. Diurnal patterns of surface SO₂ at all sites have a common feature with a daytime peak, which is probably caused by the downward mixing and/or the advection transport of SO₂-richer air over the North China Plain. The concentrations of SO₂ at CMA and GCH show highly significant downward trends (-4.4 ppb/yr for CMA and -2.4 ppb/yr for GCH), while a less significant trend (-0.3 ppb/yr) is identified in the data from SDZ, reflecting the character of SDZ as a regional atmospheric background site in North China. The SO₂ concentrations of all three sites show a significant decrease from period before to after the control measures for the 2008 Olympic Games, suggesting that the SO₂ pollution control has long-term effectiveness and benefits. In the post-Olympics period, the mean concentrations of SO₂ at CMA, GCH, and SDZ are (14.3 ± 11.0) ppb, (12.1 ± 7.7) ppb, and (7.5 ± 4.0) ppb, respectively, with reductions of 26%, 36%, and 13%, respectively, compared to the levels before. Detailed analysis shows that the differences of temperature, relative humidity, wind speed, and wind direction were not the dominant factors for the significant differences of SO₂ between the pre-Olympics and post-Olympics periods. By extracting the data being more representative of local or regional characteristics, a reduction of up to 40% for SO₂ in polluted areas and a reduction of 20% for regional SO₂ are obtained for the effect of control measures implemented for the Olympic Games.     

北京夏季大气HONO的监测研究

在2007-08-14～2007-08-24期间,利用差分光学吸收光谱（DOAS）技术,对北京市大气中HONO、NO₂和O₃等污染物进行了连续监测,分析了HONO和NO₂的日变化特征,讨论了夜间直接排放对HONO来源的贡献,进行了24 h和夜间13 h HONO非均相反应形成与黑碳气溶胶（BC）和相对湿度（RH）等要素的相关分析.结果表明,HONO和NO₂均在01:00左右达到峰值,HONO的另一峰值浓度出现在06:00,比NO₂第2个峰值出现时间07:00早1 h;夜间（19:00～次日07:00）直接排放对HONO的贡献最大达到31.3％,出现在20:00,平均贡献为15％;夜间HONO_corr/NO₂比率与BC和RH具有非常明显的相关性,说明HONO的非均相生成速率与NO₂的浓度以及反应介质BC表面的吸附水的浓度即RH成正比,得到夜间HONO平均转化率(HONO/NO₂)为0.8%·h^-1;而且RH的增加对HONO的非均相形成有利,但是当RH>80%对反应也将产生抑制作用,通过对监测期间的个例分析也证实了这一假设.     

闲置厌氧氨氧化微生物的启动及微生物分析

文章以闲置12个月的厌氧氨氧化生物膜填料重新启动厌氧氨氧化反应器,并对反应器的活性恢复情况、脱氮效果和微生物菌群结构开展研究。实验结果表明:在启动的200 d逐渐将进水氨氮、亚硝态氮浓度从50 mg/L提高到70 mg/L,水力停留时间从12 h缩短到4 h,后期氨氮去除率达80%以上,亚硝酸盐去除率达95%。170~200 d的稳定期中,平均去除负荷0.71±0.15 kg/(m~3·d)。另外,通过高通量测序技术对反应器中微生物群落变化情况进行了系统分析。启动过程中填料中污泥微生物浮霉菌门Planctomyctes的相对丰度从13.7%增长到了36.0%,成为优势菌群。     

相对湿度和PM2.5浓度对乌鲁木齐市冬季能见度的影响

基于2016~2017年冬季乌鲁木齐市城区PM_2.5和气象要素观测数据,采用线性和非线性回归、变量分类分析等统计方法,研究了大气能见度与相对湿度（RH）、PM_2.5浓度的定量关系.结果表明：乌鲁木齐市冬季能见度日变化呈单峰形分布,中午13：00前后和夜晚20：00前后能见度分别达到最高和最低.相对湿度增加、PM_2.5污染加重都会造成冬季大气能见度明显降低,但低能见度天气的主要影响因素是PM_2.5污染.在RH < 90%时PM_2.5累积及其吸湿增长对能见度变化起控制作用,特别是70%￡RH < 90%时,PM_2.5浓度对大气能见度影响最大.RH³90%时相对湿度成为决定因素.在PM_2.5污染逐渐加重的过程中,相对湿度对能见度的影响在减弱.能见度增加与PM_2.5浓度降低之间存在非线性响应.在PM_2.5污染由严重减轻至中度污染级别过程中,能见度改善并不明显.只有把PM_2.5浓度控制在115μg/m³以下（轻度污染或优良级别）,PM_2.5浓度降低,能见度才开始出现显著提高.但冬季要达到较高能见度水平（8km）,PM_2.5浓度需要继续严控至39μg/m³以下.本文对乌鲁木齐市冬季大气污染治理具有重要指导意义.     

基于Stacking集成学习模型的气态亚硝酸预测

建立了基于Stacking集成学习下气态亚硝酸（HONO）预测模型.利用非相干宽带腔增强吸收光谱（IBBCEAS）系统获得的北京城区HONO的浓度,结合HONO的来源,选取了O₃、CO、SO₂、NO、NO₂、NO_y、温度（T）、相对湿度（RH）、风速（WS）、j（HONO）、j（NO₂）、j（O¹D）作为特征数据,通过对HONO的平均日变化分析,将测量时间按小时转换为新特征.分别以极端梯度提升（XGBoost）、轻量化梯度促进机（LightGBM）以及随机森林（RF）算法构建基模型,采用5折交叉验证的方式划分训练集,将基模型输出的结果作为新特征集,并将新特征集作为第二层线性回归模型的输入,通过对这两层中的模型进行训练,最终得到Stacking集成学习HONO预测模型.通过对模型的特征重要度分析和计算夜间交通直接排放所占的贡献,表明CO是模型预测中重要的影响因子,说明机动车的直接排放是该区域冬季时期HONO的重要来源.利用测试集分别对单模型和融合后模型的预测性能进行评估,3个单模型的预测结果与测量值的相关系数都达到了0.91以上,其中Stacking融合后的模型性能最好,相关系数达到了0.94,平均绝对误差和均方根误差分别为0.307×10^-9和0.453×10^-9,结果表明基于Stacking集成学习方式下HONO预测模型的可解释性和推广性.     

生物膜反应器厌氧氨氧化脱氮效能研究

利用厌氧氨氧化生物膜反应器,分别研究提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)对提高反应器总氮容积去除负荷的影响。实验之前总氮容积去除负荷达到2.11kgN(/m·3d),总氮去除率为87.9%。以提高基质浓度的方式经过50d的培养,总氮容积去除负荷稳定在4.0kgN(/m·3d),进水总氮浓度从300mg/L逐渐提高到700mg/L,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到70mg/L和100mg/L;以缩短HRT的方式经过55d的培养,总氮容积去除负荷达到7.0kgN(/m·3d),HRT由3h缩短至0.67h,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到40mg/L和60mg/L。实验结果表明随着进水基质浓度的增加水中游离氨和亚硝酸的浓度随之增加,从而抑制厌氧氨氧化菌活性,不利于反应器脱氮效能的提高。在相同总氮容积负荷下缩短HRT有利于厌氧氨氧化细菌的富集,但过短的HRT容易导致微生物流失。     

Ozone concentrations at a remote mountain site and at two regional locations in southwestern Alberta

Ozone concentrations at a remote site in the Rocky Mountains of southwestern Alberta averaged 43.4 ppb over a 2 year period and the Canadian air quality objective of an 80 ppb hourly average was exceeded 1.5% of the time. The diurnal variation in O₃ concentrations was small, 2.9 ppb, indicative of a remote location, above the nocturnal inversion and not greatly influenced by local emissions. During the period when O₃ concentrations were highest, winds were generally from the southwest, suggestive of the long range transport of anthropogenic pollutants from distant sources rather than the generation of O₃ from local emissions. In contrast, hourly O₃ concentrations at two regional air quality monitoring sites showed an average diurnal variation of 14 ppb. Only two hourly averages exceeded 80 ppb during the 2 years, and the mean O₃ concentration was 26 ppb. When these regional sites were within the urban plume from Calgary, the O₃ concentrations were depressed to a mean of 18 ppb. Ozone concentrations in downtown Calgary averaged 13 ppb. Under Alberta climatological and meteorological conditions, hourly O₃ objectives are most likely to be exceeded in remote areas, rather than in cities or in areas under the direct influence of urban emissions.     

广州市与北京市大气能见度与颗粒物质量浓度的关系

为了研究相对湿度(RH)和颗粒物对能见度的影响,于2008年12月11日~2009年8月27日和2008年7月14~2008年9月17日分别在广州和北京对能见度、RH、PM2.5和PM10进行了监测.结果表明,PM2.5和RH是影响能见度的主要因子;在RH￡70%和80%0.05mg/m3时,随着PM2.5降低,能见度变化不明显;当PM2.5<0.05 mg/m3时,随着PM2.5降低,能见度迅速改善.因此,在颗粒物治理的起始阶段,PM2.5下降对能见度的改善效果不很明显;但当PM2.5降低到一定程度后,能见度的改善效果非常显著.     

脉冲电晕放电协同烟气脱硫脱硝试验研究

脉冲电晕放电对PM2.5具有一定的凝并作用,与直流静电除尘器相结合可以提高燃煤电厂烟气中粉尘的脱除效率.基于脉冲电晕放电还可以将烟气中的NO、SO2氧化成NO2、SO3等易吸收的物质成分,与传统的液相吸收洗涤技术相结合可提高NO、SO2的脱除效率.文中进行了脉冲电晕放电协同烟气脱硫脱硝的试验研究,研究了影响NO、SO2转化效率的主要因素.实验结果表明,提高脉冲峰值电压、脉冲频率、脉冲放电电极数目.延长停留时间.降低气体初始浓度有助于提高NO、SO2的转化效率;增加空气湿度可以显著提高SO2的转化效率.在本试验中,当NO、SO2初始浓度为150×10-6左右时,其相应的转化效率可以分别达到70%、90%.