太原市2014年春节期间常规大气污染物浓度变化及聚类分析

为了探寻太原市春节期间不同监测站点各常规大气污染物的质量浓度变化规律及相互之间的关系,记录和收集了太原市上兰、南寨、涧河、尖草坪、桃园、坞城、小店、金胜、晋源9个监测点2014年农历小年至元宵节(2014-01-23—2014-02-14)期间的大气PM2.5、PM10、CO、NO2、O3、SO2小时浓度值以及相应的气温、气压、湿度、风级、能见度等气象数据,采用相关分析、小波分析、单因子污染指数评价和系统聚类等方法进行研究,发现:1该时段内就太原市总体而言,PM2.5超标倍数最大,其次是PM10、SO2、CO、NO2,O3污染最小.2农历小年、除夕、正月初八、元宵节大气PM2.5和PM10的浓度迅速增加,与自然气象因子基本无关,说明烟花爆竹的集中燃放对大气颗粒物尤其是细颗粒物产生较大影响.3SO2、NO2、CO与PM2.5和PM10浓度变化的波动趋势相似、主周期相同,反映了部分PM2.5和PM10与SO2、NO2、CO有共同的来源;O3的波动趋势及主周期与上述污染物完全不同,显示出它来源的特殊性.4按PM2.5聚类,南寨、涧河、尖草坪、桃园4个点聚为一类,小店和坞城2个点聚为一类,金胜和晋源聚为一类,位于太原市最北端作为清洁对照的上兰监测点自成一类,与它们的地理位置有较好的相符性,同时,聚类分析结果与各监测点的单因子污染指数评价结果相一致.本文提示小波分析与聚类分析相结合可以较好地反映城市大气污染物浓度变化的时间与空间分布规律.     

地层介质对垃圾渗滤液的pH缓冲性能研究

通过一维土柱穿透实验和静态实验,分别从空间和时间2方面研究了不同天然地层介质对垃圾渗滤液的PH缓冲性能.结果表明,细砂、粉砂和粘土的本底pH缓冲容量分别为79.9·pH-1 mmol/kg、207.5·pH-1 mmol/kg、456.4·PH-1 mmol/kg.受垃圾渗滤液污染后,除细砂外,随着时间的延长、离污染源距离的减小,每种介质总的pH缓冲容量都逐渐减小;其中碳酸钙缓冲体系的缓冲容量均逐渐增大;硅酸盐、阳离子交换缓冲体系的缓冲容量无明显变化;铝、氧化铁缓冲体系的缓冲容量逐渐减少,但土壤铝缓冲体系的缓冲容量则呈现出先增大后减少的趋势.细砂各个缓冲体系的缓冲容量随时、空变化均呈现出略微增大的趋势.4种介质对渗滤液的pH缓冲能力的顺序是:细砂<粉砂<粘土<土壤.土壤、粘土对垃圾渗滤液有较好的pH缓冲性能,同时对渗滤液中各种污染物的迁移,扩散也有较好的控制作用.     

长江口溶解氧的分布特征及影响因素研究

根据2006-06、2006-08、2006-10对长江口及其毗邻海域的大面调查,分析航次B断面上的溶解氧及营养盐的分布特征,并对长江口外溶解氧低值的成因及其与海水稳定度、营养盐的关系进行初步探讨.结果表明,在6月航次中,DO值随着离岸距离的增加而逐渐增加,底层的DO值低于表层.8月份长江口及其邻近水域底层明显出现低氧状态,DO的最低值仅为1.1 mg·L^-1,该断面表观耗氧量AOU一般在2.79 mg·L^-1以上,有氧的亏损发生,形成原因主要是海水层状结构稳定水交换较弱和有机物分解耗氧.10月份,海水层状结构发生变化,上下水层的垂直混合作用加剧,B断面DO分布随着离岸距离的增加逐渐增加.相关性分析显示,表底层的ΔDO与ΔρΔZ、ΔNO^-₃和ΔDIP都达到显著相关的水平.其中ΔDO与ΔρΔZ呈极显著的正相关,而与ΔNO^-₃、ΔDIP呈显著负相关关系.长江径流N、P污染物输入的不断增加为低氧区域表层浮游植物的生长提供了丰富的营养盐,从而加剧了该水域的氧亏损.     

2,2',4,4'-四溴联苯醚高效好氧降解菌的鉴定及其降解路径

2,2',4,4'-四溴联苯醚(BDE-47)是环境和生物体中普遍检出且生物毒性较大的一种多溴联苯醚同系物.本研究从广东省贵屿镇电子垃圾拆解厂周边采集的农田土壤中分离出一株BDE-47的高效好氧降解菌GYP1,考察了其对BDE-47的降解性能、降解路径及不同的环境因素对菌株降解BDE-47的影响.根据菌株形态特征、16S r DNA基因序列及系统发育树分析,将该菌鉴定为伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia).结果表明,菌株GYP1在好氧条件下能够利用BDE-47为唯一碳源生长,在BDE-47初始质量浓度为1 mg·L~(-1)、温度为30℃、摇床转速为150r·min~(-1)的条件下避光培养4 d,该菌株对BDE-47的降解率可达到82.4%.菌株GYP1在15~35℃和p H=4.0~7.0的环境条件范围内对BDE-47均能保持良好的降解性能,但外加蔗糖、酵母粉、联苯醚等碳源会明显抑制其对BDE-47的降解.在菌株GYP1对BDE-47的降解过程中检测到6-OH-BDE-47、5-OH-BDE-47、4'-OH-BDE-17、2'-OH-BDE-3这4种羟基多溴联苯醚及2,4-二溴苯酚,证明菌株GYP1对BDE-47的好氧降解机理主要是羟基化过程.     

垃圾渗滤液污染羽中的最终电子受体作用研究

通过土柱模拟实验研究了最终电子受体和TOC在垃圾渗滤液污染羽各氧化还原带中的变化规律,并建立了相应的模型.结果表明,各种还原产物出现峰值的时间和相应的最终电子受体利用最终电子的能力有一定的关系,利用电子能力强的最终电子受体其还原产物出现急剧升高的时间较早,如NO-2出现峰值的时间比Fe2 早;TOC的浓度在产甲烷带、硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带中不断增加,增加速率分别为8.27、8.56、8.85、9.06和9.11 mg/(L·h).不同种类的微生物降解污染物的速度受最终电子受体的多少和有效性的限制,其反应速度和最终电子受体利用最终电子的能力大小相一致,也就是说,利用最终电子能力越强的最终电子受体越容易被微生物利用、消耗,对污染的反应也就越灵敏.     

氨氮的浓度对短程硝化的影响及其动力学研究

通过模拟A/O污水处理工艺,文章研究了不同的进水氨氮(NH_4~+-N)浓度下,实现亚硝态氮(NO_2~--N)稳定累积的过程和机理,并对其进行反应动力学分析。结果表明,反应器进水NH_4~+-N浓度从40 mg/L开始,100、200、400、600、800 mg/L,最终浓度提高到1 000mg/L的梯度变化下,氨氧化速率的下降比率最高为36.4%、亚硝酸盐氧化速率的的下降比率最高为96.0%,对亚硝酸盐氧化菌活性抑制效果显著。1 000 mg/L进水NH_4~+-N浓度下NO_2~--N累积速率随溶解氧(DO)升高而提高,DO超过4.5 mg/L时NO_2~--N累积速率接近最大值,但结合实际经济效益与工程实践考虑DO取3.0～3.5 mg/L之间实现短程硝化效果最佳。使用莫诺模型拟合氨氧化菌(AOB)动力学行为,进水NH_4~+-N浓度从40 mg/L提高到1 000 mg/L,反应器最大NH_4~+-N比氧化速率由0.23 d~(-1)上升到0.74 d~(-1),AOB利用底物更快。     

上海市秋季大气VOCs对二次有机气溶胶的生成贡献及来源研究

2011年9月1日～11月21日在上海市城区对大气中颗粒物质量浓度和挥发性有机物体积分数进行了在线连续观测.期间共出现4次大气污染过程:PD1(9月20～23日)、PD2(10月5～9日)、PD3(10月13～18日)、PD4(11月10～14日).本测点大气PM2.5的平均浓度分别为(45±16)、(76±46)、(57±36)和(122±92)μg·m-3,VOCs的体积分数分别为(30.87±30.77)×10-9、(32.09±30.69)×10-9、(34.04±28.13)×10-9和(44.27±31.58)×10-9;烷烃、烯烃、芳香烃的体积分数分别占TVOC的53.58%、27.89%、10.96%;用OH消耗速率(LOH)和臭氧生成潜势(OFP)评估了VOCs大气化学反应活性.结果表明,烯烃和芳香烃是本测点秋季大气VOCs中对LOH和OFP贡献最大的关键活性组分.利用气溶胶生成系数FAC和OC/EC比值法估算上海市SOA的生成潜势,两种方法得出的SOA浓度值分别为1.43μg·m-3和4.54μg·m-3,比值法明显较高,这主要是本研究测得的SOA前体物偏少所致.其中芳香烃不仅是OFP的关键活性组分,而且也是SOA的重要前体物.应用PMF模型对VOCs进行源解析,确定了秋季上海市大气中VOCs的6个主要的污染来源,分别为汽车尾气(24.30%)、不完全燃烧(17.39%)、燃料挥发(16.01%)、LPG/NG泄露(15.21%)、石油化工(14.00%)、涂料/溶剂的使用(13.09%).汽车尾气和涂料/溶剂等源排放的VOCs中富含OFP关键活性组分和SOA重要前体物,它们对VOCs浓度的贡献占TVOC的37.39%,这些排放源应列入未来上海市大气复合污染控制的优先范围.     

利用SPAMS研究上海秋季气溶胶污染过程中颗粒物的老化与混合状态

利用单颗粒气溶胶飞行时间质谱(SPAMS)于2011年11月11～18日在上海测量了气溶胶高污染过程中200 nm～2.0μm气溶胶的粒径谱及其化学组成.对气溶胶粒子的分类结果发现,灰霾天期间大气中主要存在OCEC、METAL、EC、SECONDARY和K-Na等5种气溶胶粒子,其粒子数分别占总数的27.4%、3.4%、7.3%、45.6%和5.4%,二次污染显著.观测得到的5类气溶胶颗粒中都包含18NH4+、80SO3-、96SO4-、97HSO4-、46NO2-、62NO3-、125H(NO3)2-等二次组分,说明灰霾天期间这些颗粒都经历了不同的二次过程或与二次组分进行了不同程度的混合,且随着灰霾的生成和发展,气溶胶不断老化,二次气溶胶粒子的信号迅速增强.OCEC粒子中97HSO4-的信号较强,说明SO2可能在气溶胶表面发生多相反应,同时因有机物的存在对气态硫酸参与气溶胶成核和增长起了重要作用,尤其是在严重污染的条件下,气态硫酸和有机蒸气相互作用可能加速了硫酸-有机颗粒物的形成.从气溶胶类型的谱分布可以发现,新鲜的EC气溶胶粒子排入大气后,其表面会不断附着18NH+4、80SO3-、96SO4-、97HSO4-、46NO2-、62NO3-、125H(NO3)2-等二次组分,EC颗粒在老化的过程中其类型逐步由EC气溶胶演变成二次气溶胶粒子.来自海洋的暖湿气流除了形成降水对气溶胶形成冲刷作用,使得二次气溶胶粒子和OCEC气溶胶粒子数明显降低以外,也将有机胺带入内陆,在清洁天气溶胶粒子中形成Amine粒子.     

大气环流模式CAM4对亚洲气候的高分辨率模拟

中小尺度地形不仅在区域尺度上影响降水和环流形势分布,还会影响季风、西风急流等大尺度的天气系统。新的全球模式分辨率得到明显提高,本研究通过对比分析CAM4高分辨率配置下的模拟结果与高分辨率APHRO降水和ERA-Interim再分析资料,评估高分辨率CAM4对亚洲地区气候系统的模拟性能。结果表明,该模式不仅对亚洲季风-干旱气候系统的大尺度分布特征有良好的模拟能力,还能很好地模拟出季风区和内陆干旱半干旱区年均和季节平均降水的高、低值中心以及水平风场、地表温度和海平面气压的区域差异性特征,尤其是山脉地形附近的降水极值和风场变化。此外,CAM4与气象资料间在不同空间尺度上的空间相关性均很好,其中地表温度的相关系数在0.9以上,降水在亚洲地区超过0.7。     

青海草原火灾环境因素分析

应用1995-2004年10 a青海草原火灾调查资料和火灾区14个具有代表性气象台站的气象资料,分析研究了草原火灾区的气候特征、牧草结构、放牧状况,及火灾时空分布、危害和与气象要素间的关系,为预防和监测草原火灾,加强草原防火管理工作提供参考依据。分析结果表明:青海草原火灾有两个高发区,分别位于青海湖的南、北部,高发区火灾次数占火灾总次数的70%。冬春季平均气温年际增温明显时,对应的年火灾次数大幅度上升,冬春季平均气温年际变化每升高1℃,年火灾次数增加1.6次。冬春季降水偏少且分布不均、气温偏高是火灾增加的主要因素。草原秋冬转换期的11月和冬春季转换期的3月是草原火灾多发期,这2个月的火灾次数占总数的54%。草原火灾发生前,气象要素中日变化明显的有降水、风、地温、相对湿度、蒸发量等,过火面积、损失程度因这些气象条件的不同而有所差异。持续性的“暖干”天气,使草原处于极干燥、易燃的状态,它在火灾个例中占65%,草原上一旦出现火源,风助火威,就能迅速燃烧,风速与过火面积成正比。