316国道沿线大气降尘黑碳污染特征及来源分析

采用热光反射法对316国道沿线大气降尘中黑碳的含量进行了测定,研究降尘黑碳的污染水平和空间变化特征。同时,结合黑碳/有机碳(BC/OC)和焦炭/烟炱(char/soot)比值法来解析降尘黑碳的可能来源。结果表明:不同公路段降尘中黑碳含量水平存在较大的差异,其变化范围为5.16～35.22 mg/g,平均值为11.46 mg/g,总体污染较为严重。黑碳、焦炭和烟炱含量的高值一般出现在钢铁厂或冶炼厂附近,可能受工业燃煤排放的影响较大。降尘中BC/OC比值的变化范围为0.23～0.63,平均值为0.44,反映了不同地区有机碳来源的不同以及黑碳来源的复杂性。char/soot比值变化较大,平均值为0.90,说明降尘中烟炱组分在黑碳含量中所占比例要稍高于焦炭,也反映出公路沿线机动车排放对降尘黑碳的重要贡献。不同碳组分(有机碳、黑碳、焦炭和烟炱)之间都存在较好的相关性,指示了其来源的相似性。316国道沿线公路段大气降尘中黑碳的主要来源是机动车排放,局部地区(如工矿企业周边)受工业排放的影响较大,还有部分采样点可能受居民燃煤和生物质燃烧排放的影响。     

稻田耕层土壤黑碳分布特征及影响因素

为探究我国稻田土壤黑碳含量分布特征及其影响因素,本研究采用苯多羧酸法(Benzene polycarboxylic acid,BPCA)对稻田耕层土壤黑碳(Black carbon,BC)含量及稳定性进行测定与分析,以完善国内农田土壤黑碳研究,并为农业可持续发展提供理论依据.结果表明:(1)黑碳含量为(0.70±0.08)~(4.57±1.63)g·kg-1,平均值为(1.63±0.18)g·kg-1;黑碳储量为(1.55±0.18)~(6.18±2.39)t·h m-2,平均值为(2.71±0.27)t·hm-2.(2)黑碳含量排序:西南区东北区华南区华东区华北区西北区,黑碳储量排序:西南区东北区华北区华南区华东区西北区.(3)在苯多羧酸含量特征方面,西南区表现为苯四甲酸(∑tetracarboxylic acids,B4CAs)苯六甲酸(mellitic acid,B6CA)苯五甲酸(benzenepentacarboxylic acid,B5CA)苯三甲酸(∑tricarboxylic acids,B3CAs),华北区表现为B6CAB4CAsB5CAB3CAs,其它耕作区表现为B6CAB5CAB4CAsB3CAs.B5CA/B6CA、B6CA/B4CAs分别为(0.73±0.06)~(0.98±0.18)、(1.07±0.14)~(1.38±0.10),平均值分别为(0.92±0.02)、(1.23±0.03).研究发现,稻田土壤黑碳分布特征是人为因素、黑碳结构特性及环境因素等综合作用的结果.土壤黑碳主要来自稻田作物燃烧,并且黑碳含量与pH及容重间的相关性不显著,而与土壤有机碳、黏粒呈显著正相关.     

成都地区黑碳气溶胶变化特征及其来源解析

利用7波段黑碳仪(AE-33)于2017年12月1日至2018年11月30日在成都测量黑碳(BC)质量浓度,获得了成都地区BC浓度变化特征,并基于黑碳仪模型和后向轨迹模型对BC排放来源和潜在源区进行了分析.结果表明,成都地区BC浓度冬季最大(8.18μg·m^-3),其次为春季(5.11μg·m^-3)和秋季(3.91μg·m^-3),夏季最小(3.28μg·m^-3),年平均浓度(标准差)为5.26(4.67)μg·m^-3.各季节BC浓度日变化受边界层和交通排放高峰的影响呈现出早晚双峰结构.黑碳来源解析结果表明,液体燃料(如交通排放)对BC质量浓度的贡献在各季节均占主要地位,其中夏季最高,冬季最低.受交通早晚高峰的影响,液体燃料对BC的贡献在各季节均呈现早晚峰值,夜间固体燃料排放贡献有所增加.潜在源贡献分析(PSCF)和浓度轨迹权重分析(CWT)的结果表明,成都各季节BC的潜在源区受到气团来源的影响稍有差异,但主要以成都周边及以东至重庆局地区域(川渝城市群)的影响为主,该区域对成都B...     

中国长江三角洲地区黑碳特征和来源分析

利用2016年中国气象局设于长江三角洲地区的上海崇明东滩（DT）.上海浦东（PD）,安徽寿县（SX）,浙江临安（LA）和浙江洪家（HJ）5个站点的BC观测资料,结合气象资料和污染物数据等,对该地区BC特征和来源展开研究.上海东滩,上海浦东,安徽寿县,浙江临安和浙江洪家5个站点BC年平均浓度分别为（1834±1713）,（2410±1537）,（2823±1759）,（2651±1518）和（2544±1399）ng/m³.上海东滩浓度较低,其他站点较为接近.各站点BC都有明显的季节变化.上海崇明东滩冬季BC浓度高于其他季节.其他4个站点都是冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季.上海东滩四季BC日变化不明显,而其他站点四季BC浓度日变化的高值都出现在交通高峰期（06：00~09：00,18：00~21：00）.上海浦东,安徽寿县,浙江临安和浙江洪家BC主要来源于机动车尾气排放和燃煤.所有站点风速较低（风速<3m/s）,BC受风速影响显著,风速越大,BC浓度越低.相对湿度在50~60之间,BC平均浓度最高.潜在源区贡献（PSCF）的分析结果显示,冬夏两季长江三角洲5个站点BC潜在源区主要集中在江苏,安徽和浙江等地.     

鄂尔多斯市夏秋季黑碳气溶胶时间演变特征及其来源解析

使用AE-33于2019年8月12日至10月4日观测了黑碳（BC）浓度,结合PM、污染气体和气象要素数据、 HYSPLIT模式、 PSCF和CWT模式,分析了BC的时间演变特征、潜在来源及其主要影响区域.结果表明,ρ（BC）平均值为882 ng·m^-3,占PM_2.5的质量分数为6.08%.ρ（BC）主要集中在200～1 000 ng·m^-3,占总样本数的55.9%.在不同BC浓度范围内,均是以BC_液态为主,平均占比为86%. BC和PM_2.5浓度的日变化均为单峰型分布,峰值分别位于08:00和10:00,峰值浓度分别增加了24.3%和47.2%.BC_固态的日变化为双峰型分布,峰值分别位于08:00和20:00, BC_液态的日变化为单峰型分布,峰值位于08:00. BC与NO₂的相关性较好,与SO₂的相关性较弱,说明BC受交通源的影响较大,受工业源的影响较小.影响鄂尔多斯市的主导气团可分为4类...     

洞庭湖南缘农田土壤重金属特征及源解析

基于网格布点法于2020年4～8月在洞庭湖南缘农田中采集了1 589件表层土壤样品,采用ICP-MS、 ICP-OES、 HG-AFS和ISE方法测定土壤中As、 Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Ni、 Cr、 Hg元素含量及pH,重点研究了区内土壤重金属含量、潜在生态风险、空间分布特征及其来源解析.结果表明,土壤重金属ω(Zn)、ω(Cr)、ω(Pb)、ω(Cu)、ω(Ni)、ω(As)、ω(Cd)和ω(Hg)平均值依次为：118.18、 82.21、 52.1、 33.76、 32.81、 18.25、 0.42和0.13 mg·kg^-1.各重金属均处于中、高度变异,土壤以弱酸性为主,pH介于3.96～7.90之间,Hg和Cd存在较高的生态风险.各重金属元素空间分布规律均呈西南高东北低的趋势.采用PMF和PCA方法对8种重金属元素进行来源解析及贡献率计算,PMF结果表明,研究区土壤重金属来源贡献率依次为：农业活动源(36.98%)、自然源(32.94%)、水土交换源(17.05%)和大气干湿沉降源(13.03%),而PCA结果表明研究区土壤重金属主要来源于农业...     

西南典型高原山地城市大气黑碳气溶胶污染特征及来源解析

利用大气细颗粒物采样仪器(青岛崂应2050型)和黑碳仪(SootScanTM Model OT21),于2016年5月至2017年4月对贵阳市城区大气黑碳进行了连续采样和监测.结果表明,大气黑炭的浓度为1.17～12.77 μg/m3,平均值为5.19±1.91 μg/m3,季节变化特征呈现为冬季＞秋季＞春季≈夏季.大...     

锰矿区周边农田土壤重金属污染特征、来源解析及风险评价

为了解锰矿周边农田土壤重金属污染和生态风险情况,采集某矿区周边174份农田土壤样品,分析了土壤中8种重金属(Cu、 Zn、 Pb、 Cr、 Ni、 Mn、 As和Hg)的含量,采用主成分分析(PCA)和正定矩阵因子分解模型(PMF)分析土壤重金属的来源,通过单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态风险指数法和人体健康风险评价模型评价土壤重金属生态环境风险.结果表明,研究区农田土壤Cu、 Zn、 Cr、 Ni、 Mn和Hg含量的均值均高于贵州省土壤背景值,100%样本Zn和38.86%样本Cu均超过农用地土壤污染风险筛选值.源解析显示农田土壤重金属的主要来源为矿业开采排放源,其次为农业活动和交通运输混合源、自然源和农业活动源.风险评价结果表明,土壤中Ni、 Cr、 Pb和As属于清洁水平,Hg和Cu属于轻度污染水平,Zn属于偏中度污染水平,Mn属于偏重污染水平.Cu、 Zn、 Pb、 Cr、 Ni、 Mn和As存在轻微潜在生态风险,Hg存在强潜在生态风险.研究区整体存在强潜在生态风险,8种重金属存在致癌风险和0～5岁儿童非致癌风险,主要贡献因子分别是Cr和Mn.     

南京北郊黑碳气溶胶的来源解析

利用七波段黑碳仪对2015年1~12月南京北郊地区黑碳(black carbon,BC)气溶胶实时监测,并结合黑碳仪模型对该期间内BC进行来源解析,探讨化石燃料排放产生BC(BCff)与生物质燃烧产生BC(BCbb)各自的贡献大小.结果表明,观测期间BC的吸收波长指数(α)和生物质燃烧对BC的贡献百分比(BB)的变化范围都较大但趋势较为一致;冬季α值偏高而夏季α值较低,表明不同季节时间BC来源和强度的差异性.BCff在各季节BC总浓度中占比略有不同但均高于75%;BC、BCff和BCbb的日变化趋势均呈双峰特征,在07:00~09:00和18:00~21:00左右浓度有最大值;全天中,BCff对BC贡献最大,浓度值约为BCbb的3~5倍;夜晚BC浓度普遍高于白天,其平均浓度值是白天的1.2倍.由浓度权重轨迹分析的结果可知,影响南京北郊地区高浓度BC的源区主要集中在浙江、安徽以及江西和福建等地区.     

白城市黑土区农田土壤重金属来源解析及积累评价

土壤重金属污染与农产品安全息息相关,为探究东北黑土地的重金属及有机质的含量特征,选择吉林省白城市黑土区农田为研究区域,共采集111个表层土壤样本,分析了土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、As和土壤有机质含量,由普通克里金插值分析得到土壤重金属和有机质含量的空间分布,并结合相关性分析、主成分分析和聚类分析探究土壤重金属的可能来源及其与土壤有机质的赋存特征.同时,采用地累积指数法、单因子指数法等方法,结合地统计学评价白城市黑土区农田土壤重金属积累状况.结果表明,土壤中Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As含量均值分别为14.68、27.66、44.64、16.81、9.01、0.08、5.38 mg·kg^-1,与吉林省土壤环境背景值相比,均低于背景值.来源分析显示,土壤中Zn、Ni和Pb相伴而生形成明显的地质成因趋势,主要来源于自然源;Cu和Cr与当地悠长的农业耕种历史密不可分,主要受农业活动影响及与畜禽粪便及污水污泥进入农田土壤有关;当地的工业发展主要依赖于重工业,As与工业生产尤其是与采矿活动和燃煤密切相关.土壤有机质含量与土壤重金属Cd、Pb含量呈...     

春节前后华北平原农村地区黑碳浓度及来源

在河南某农村站点利用黑碳仪（AE33）对春节前后（2018年2月12日~3月12日）黑碳气溶胶（eBC）进行在线连续监测,获得其质量浓度、昼夜变化及来源.结果表明：春节期间的eBC浓度最高,（8.22±4.17）μg/m³,该时期人为活动对eBC影响最为明显.春节前,生物质燃烧产生的eBC占其总浓度百分比最大,为（41.1±5.3）%,并随时间推移逐渐减小,降至（26.8±12.0）%.AAE（1.40±0.16）说明,该地区春节前后eBC的化石燃料排放和生物质燃烧贡献程度接近.与城市点位相比,本研究的AAE值较高.春节前后,观测地区的eBC昼夜变化存在2个明显高值时段,分别在7：00~9：00和20：00左右.春节期间的eBC昼夜变化无明显波动.根据浓度权重轨迹分析显示,春节期间eBC的潜在源区有山西、陕西、安徽和江苏等省份,其他时期集中在河南、湖北境内.本研究对于识别冬季农村燃烧源排放黑碳演化特征及其对区域重霾形成和发展的影响具有重要意义,也可为黑碳气溶胶气候、环境和健康模拟提供基础数据.     

无锡市大气PM2.5中黑碳的粒径分布与混合态特征

针对长江三角洲地区PM2.5中的重要组分黑碳(BC)气溶胶,2010~2011年利用单颗粒黑碳光度计(SP2),对江苏省无锡市夏冬两季BC气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行了连续在线观测.结果表明,无锡市冬季BC质量浓度(6.1μg/m3)是夏季(2.5μg/m3)的2.4倍,内混态BC比例(NIB)冬季(64.8%)也显著高于夏季(44.6%),说明冬季BC污染与来外来污染传输有关.反向轨迹分析表明,来自华北平原的污染气团输入是冬季高浓度BC污染的首要原因. NIB的日变化趋势与BC质量浓度的完全相反.午后BC质量浓度最低时NIB最高,反映了二次光化学产物包覆在BC颗粒外层的老化过程.此外,夏冬两季BC粒径分布保持稳定,其质量浓度峰值对应粒径在225nm左右,数浓度峰值对应粒径在120nm左右.     

以10种农业废弃物为基料的地下水反硝化碳源属性的实验研究

为了选择理想的农业废弃物作为优质碳源,同时作为生物膜载体应用于可渗透反应墙(PRB),通过反硝化作用去除地下水中的硝酸盐.选择小麦秸秆、玉米秸秆、稻秆、大豆秸秆、玉米棒、稻壳、甘蔗渣、杨树枝、木屑、芦苇共10种农业废弃物进行元素分析实验、浸溶实验和长效浸出实验研究.元素分析实验结果显示,10种农业废弃物的C、N、H元素含量分别为38%~48%、5%~7%、0.5%~2.5%.短效浸出实验表明,甘蔗浸出液的总有机碳(TOC)浓度最高,均值可达38.66 mg·g~(-1),大豆秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、稻壳、杨树枝和小麦秸秆为8.04~15.30 mg·g~(-1),其他均值约为2.36~6.33 mg·g~(-1).但是,大部分农业废弃物均释放一定量的含氮物质.其中,硝酸盐及亚硝酸盐释放量均低于0.05 mg·g~(-1),氨氮释放量低于0.30 mg·g~(-1),凯氏氮除木屑、玉米棒、杨树枝释放量较低,其余均高于0.80 mg·g~(-1),最高可达1.65 mg·g~(-1).同时,秸秆类材料浸出液具有一定的色度,其中稻杆的色度最高,其值为1025.选择浸出液TOC浓度较高的甘蔗渣、玉米秸秆、稻壳、小麦秸秆及凯氏氮浓度较低的玉米棒和木屑作为理想碳源材料,进行长效浸出实验.结果表明,6种材料的TOC能迅速达到高位平衡状态,且溶出速率稳定,浸出液的高效液相色谱(HPLC)和气-质谱联用仪(GC/MS)分析表明,其主要成分为有机酸、糖类、含氮有机物和酯类等物质.其中,有机酸主要为甲酸、乙酸、草酸、富马酸等小分子有机酸、糖类主要为纤维二糖、葡萄糖、果糖和木糖.脱氮效能实验表明,6种农业废弃物硝酸盐去除率均达到80%以上,脱氮速率均达到1.00~2.00 mg·cm~(-3)·d~(-1)(以N计).综上,这6种材料均可作为地下水硝酸盐污染原位修复的理想碳源填充材料.     

中国东部秋季大气黑碳分布和来源的数值模拟

应用耦合黑碳源示踪方法的区域大气化学WRF-Chem模式,对中国东部秋季黑碳气溶胶(BC)分布特征进行研究.研究发现中国中东部BC浓度较高(>2μg/m³), BC高值区(>4μg/m³)分布在华北平原、长江三角洲、两湖及四川东部等地区.工业源、居民生活源、交通源是BC的主要排放源,其中工业源会造成近地层BC分布呈点状高值,地形及气象条件也是影响BC累积和传输的重要因素.BC浓度较高的京津冀BC以本地源贡献为主,在不同的风场及大气扩散条件下,外来源对京津冀BC贡献占比的变化较大.BC来源可分为两种情形:一是传输型:地面风速较大,外来源贡献占比达35.1%;二是静稳型:地面风速小,大气条件静稳,以本地贡献(80.1%)为主,来自京津冀周边省份(山东、河南、山西和陕西)的贡献较少(6.9%).本地源与外来源对京津冀BC贡献比呈相反的日变化特征,其中傍晚～早上,本地贡献占比维持在较高水平;午后本地贡献占比减小,外来输送明显增强.当京津冀地区受外来输送影响更大时,日变化特征更明显,外来贡献在午后占比可超过40%.     

半干旱地区黑碳气溶胶和含碳气体特征及来源

利用2009年9月~2010年6月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)多角度吸收分光光度计(MAAP-5012)观测数据、CO和CO2气体成分混合比数据,分析了西北半干旱地区黑碳气溶胶和含碳气体特征、影响源地,以及影响黑碳浓度的排放物类型.结果表明BC、CO、CO2平均浓度分别为1.75μg/m3、601.71×10-9、387.78×10-6.利用后向轨迹模式将从观测站西部和东部输送过来的气流区分开,气流从东部来时,BC、CO、CO2浓度分别为1.38μg/m3、462.79×10-9、383.03×10-6;气流从西部来时,BC、CO、CO2浓度分别为2.2μg/m3、768.38×10-9、393.47×10-6.对500m、1500m、3000m高度气流来向的发源地进行聚类分析,发现3个高度上气流从中东、中亚及欧洲区域传输过来时,BC、CO、CO2浓度较高,△BC/△CO、△CO/△CO2值较大,说明燃料燃烧效率较低;气流从我国华北华中地区传输过来时,BC、CO、CO2浓度较低,△BC/△CO、△CO/△CO2值较小,表明燃料燃烧效率较高.     

Organic carbon stock in topsoil of Jiangsu Province, China, and the recent trend of carbon sequestration

Data collection of soil organic carbon(SOC) of 154 soil series of Jiangsu, China from the second provincial soil survey and of recent changes in SOC from a number of field pilot experiments across the province were collected. Statistical analysis of SOC contents and soil properties related to organic carbon storage were performed. The provincial total topsoil SOC stock was estimated to be O. 1 Pg with an extended pool of 0.4 Pg taking soil depth of 1 m, being relatively small compared to its total land area of lOl?00 km^2. One quarter of this topsoil stock was found in the soils of the Taihu Lake region that occupied 1/6 of the provincial arable area. Paddy soils accounted for over 50% of this stock in terms of SOC distribution among the soil types in the province. Experimental data from experimental farms widely distributed in the province showed that SOC storage increased consistently over the last 20 years despite a previously reported decreasing tendency during the period between 1950--1970. The evidence indicated that agricultural management practices such as irrigation, straw return and rotation of upland crops with rice or wheat crops contributed significantly to the increase in SOC storage. The annual carbon sequestration rate in the soils was in the range of 0.3-3.5 tC/(hm^2. a), depending on cropping systems and other agricultural practices. Thus, the agricultural production in the province, despite the high input, could serve as one of the practical methods to mitigate the increasing air CO2.     

Relationship between light and heavy fractions of organic matter for several agricultural soils in China

Although numerous studies about the nature and turnover of soil organic matter（SOM） in light and heavy fractions（ LFOM and HFQM, respectively） have been made, little information is available in relation to the relationship between LFQM and HFOM, and no attempts have been made to quantify a general relationship between LFQM and HFQM for agricultural soils under field condition. Qur hypothesis is there may be an inherent relationship between LFQM and HFQM for agricultural soils under certain unaltered management practices for a long period, to this end, we therefore studied typically soils taken from different parts in China by using a simple density fractionation procedure. The results indicated that LFQM was positively correlated with LFOM/HFOM ratio for three typical soils. This information will be of particular use not only in deepening our understanding of the dynamics of SQM fractions but also in evaluating the potential of agricultural soils to sequestrate C under different management practices in a long term.     

青海湖流域六类土壤表土有机碳黑碳含量特征及其储量

根据青海湖流域土壤类型图采集了49 个表土样品,研究了这些样品的有机碳和黑碳的 含量特征及其储量。研究得出：六类土壤的有机碳含量都比较高,说明青海湖流域土壤的储碳能 力比较强;总体来说,六类土壤的黑碳含量都不高,但是焦炭的含量是相当高的,而烟炱的含量 较低;焦炭和黑碳的相关性极高,说明焦炭是黑碳的主要组成部分,并且说明二者具有相同的来 源;由于焦炭主要是由生物质燃烧生成的,故而这六类土壤的黑碳也多是由生物质燃烧生成的; 六类土壤总面积为18416.15 km² （占流域土壤总面积的78%）,有机碳总储量为119.56×106 t, 黑碳总储量为4.36×106 t。     

芜湖市交通区表层土壤多环芳烃与黑碳研究

采集芜湖市交通区和对照绿地共40个表层土壤（0~5cm）样品.应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定样品中26种多环芳烃（PAHs）及甲基多环芳烃的浓度,应用化学热氧化法（CTO-375,BC_CTO）、湿化学氧化法（K₂Cr₂O₇/H₂SO₄,BC_Cr）分别测定样品中黑碳（BC）的含量,分析交通区表层土壤PAHs、BC的分布特征、影响区域、相互关系,并利用石油污染指标、多特征比值、正定矩阵因子分解法（PMF）对表层土壤样品中的PAHs进行来源解析.结果表明：表层土壤中PAHs、BC_Cr、BC_CTO的含量均值分别为3.63μg/g,10.23g/kg,2.93g/kg,浓度范围分别为0.075~28.76μg/g,3.78~27.13g/kg,1.07~10.36g/kg.土壤中PAHs、BC的浓度受距路远近影响,距路越近,浓度越高;且呈现出重要交通节点、路口 > 干路、支路 > 绿地的趋势,干支路无显著差异;车流量不是影响交通区土壤PAHs、BC浓度的决定因素,车辆的运行状态是其主导因素.土壤中PAHs以中高环为主.表层土壤中PAHs与两类BC都具有较好的相关性,对照绿地相关性不显著,表明BC对PAHs在土壤中的累积有重要影响,但受其他因素干扰.源解析表明表层土壤样品中PAHs主要来源于交通源.