京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网的建设与应用

京津冀及周边地区大气染污综合立体观测网针对的是大气重污染发生-演变-消散全过程的核心科学问题,通过制定适用于京津冀及周边地区的大气污染综合观测技术规范,建立了区域大气污染综合立体观测网,开展了近地面及大气边界层气象和大气化学过程的同步观测,构建了监测数据综合分析及共享应用平台,实现了大气环境多源数据综合管理业务化,为大气重污染成因研究提供精准数据集,提升了京津冀秋冬季重污染成因机制研究和精细化源解析的能力,推动了京津冀及周边地区空气质量的持续改善.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网开展了传输通道的加密观测,增加了背景站和手工采样点观测,建立了包括黑碳、氨和重金属等多要素的关键站点,并充分利用了服务于科学研究的超级站和垂直梯度观测技术.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网和数据平台的建立,实现了业务部门与科研部门数据的有效融合与综合管理业务化,具有效率高、代表性好、目的性强的特点,能够很好地应对决策部门不断提高的管理需求.观测网络和平台充分吸取了国外的先进技术和观测经验,保证了观测网长期稳定运行;通过综合环境空气质量监测预警和发布平台,为环境空气质量监测和污染成因综合研究提供技术支撑,最终为实现我国空气质量的全面改善奠定了坚实的基础.      

基于地基观测及源清单的2017-2019年德州市秋冬季大气污染防治效果评估

为评估污染减排措施实施效果,基于地基观测及排放清单数据,运用WRF中尺度气象模型和CAMx空气质量模型,对德州市2017-2019年秋冬季大气污染攻坚实施效果进行了评估.结果表明,2017-2018年秋冬季,德州市ρ（PM_2.5）同比下降31.7%,高于京津冀及周边地区平均水平（25.6%）,大气污染攻坚措施成效显著;2018-2019年秋冬季,德州市ρ（PM_2.5）同比增加8.5%,高于京津冀及周边地区平均水平（4.2%）,这与不利气象条件及排放量同比减少有关.观测结果显示,2018-2019秋冬季,德州市PM_2.5中无机组分、一次排放示踪物以及SO₂和CO等气态前体物浓度较上一年度呈下降趋势,ρ（SOA）（SOA为二次有机气溶胶）、ρ（NH₄+）同比有大幅增长,增幅分别为53.8%和19.1%,这与大气中VOCs（挥发性有机物,增加46.5%）及大气氧化性（增加6.4%）的增加密切相关,表明德州市复合型大气污染加剧,PM_2.5防控难度加大.综合气象和减排评估结果可知,2017-2018年秋冬季,气象条件（13.4%）和长效措施（9.4%）是德州市PM_2.5改善的两个主要因素;2018-2019年秋冬季,长效措施减排效果较为有限,减排主要来自预警应急（5.0%）和区域减排（5.2%）,若仅考虑不利气象条件的影响,将导致同比约19.9%的反弹.因此,持续深入推进长效减排措施,降低污染物排放水平,是德州市实现空气质量改善的根本途径.      

退耕还林工程与农业生态经济社会系统协同性研究——以安塞县为例

针对黄土丘陵区退耕还林工程与农业生态经济社会协同性研究滞后的现实,在构建退耕还林工程与农业生态经济社会协同性表征体系的基础上,通过建立耦合度模型分析了二者的协同性及相关问题,将退耕还林工程与农业生态经济社会系统协同关系划分为4个阶段：（Ⅰ）协作推进与发展阶段,（Ⅱ）相悖阶段,（Ⅲ）无序失衡阶段,（Ⅳ）抑制发展阶段。其中阶段Ⅲ只是理论结果,在实际政策约束和农户行为的影响下一般不会出现;而阶段Ⅱ和阶段Ⅳ可能会短期出现。以安塞县为例,系统分析了不同阶段协同性演变过程：1995—2014年,安塞县先后经历了相悖阶段和协作推进与发展阶段,目前处于协作推进与发展阶段的下降时期。基于此,需要进一步优化产业结构提高区域内资源的有效利用率,通过林种结构的合理布局,提高退耕林分质量,推进退耕还林工程与农业生态经济社会系统的协同发展。     

鸟粪石天然沸石复合材料对水中铅离子的去除

将一种含鸟粪石的氮磷回收产物(NZ-MAP)应用于水中重金属离子铅的去除.通过XRD、FTIR、SEM/EDS分析手段对NZ-MAP进行表征,并探究投加量、溶液初始pH、反应时间对去除过程的影响.结果表明NZ-MAP材料主要成分为负载有鸟粪石的天然沸石;当投加量为0. 4 g·L~(-1)时,最大吸附量为749. 74 mg·g~(-1),同时NZ-MAP对溶液中Pb~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,其去除机理主要为Pb_(10)(PO_4)_6(OH)_2沉淀作用,且当pH为5. 0时效果最佳.该材料对于水中铅离子的去除过程更加符合准二级动力学模型.为深入探讨共存重金属离子对NZ-MAP去除水中铅离子的影响,发现共存Ni~(2+)和Cu~(2+)对NZ-MAP吸附Pb~(2+)的影响较小,共存Zn~(2+)和Al~(3+)明显抑制了NZ-MAP对Pb~(2+)的吸附.研究显示,NZ-MAP材料可高效去除水中铅离子,可为水体中铅离子的去除提供有效的方法     

两种生物炭的制备及其对水溶液中四环素去除的影响因素

以中药材三桠苦药渣和玉米秸秆为原料,分别在400、600和800℃下热解制备生物炭,并研究其对水溶液中四环素的去除及其影响因素.利用元素分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对制备的生物炭进行表征;并探究热解温度、生物炭添加量、初始溶液浓度、吸附时间、溶液pH、离子强度、环境温度等因素对生物炭去除水溶液中四环素的影响;通过吸附动力学和等温吸附平衡探究两种原料制备的生物炭对溶液中四环素的吸附行为.结果表明,生物炭对四环素的吸附性能随制备温度的升高而增加,800℃制备的三桠苦药渣生物炭(EIBC800)具有最佳吸附性能.生物炭添加量、溶液pH、离子强度、吸附时间对800℃制备的三桠苦药渣生物炭(EIBC800)和玉米秸秆生物炭(CSBC800)吸附水溶液中四环素影响较大,吸附时环境温度对吸附的影响大小依赖于抗生素质量浓度.EIBC800和CSBC800对四环素的吸附行为均符合准二级动力学方程(R~2分别为0. 954 0和0. 835 5),等温吸附符合Freundlich方程(R~2分别在0. 899 1～0. 957 9和0. 973 6～0. 994 6之间),主要吸附过程为化学吸附,且吸附过程均是自发吸热的过程.通过以两种原料所制备的生物炭吸附性能对比,EIBC800吸附抗生素的能力比CSBC800更强,说明中药渣在制备生物炭去除水环境中的抗生素具有较好的应用前景.     

2016年冬末长江口及邻近海域海气CO2交换特征分析

基于2016年3月对长江口及邻近海域的调查,剖析该海域CO₂分压及相关参数的区域分布特征,估算其海-气界面CO₂的交换通量,并探讨了源/汇分布特征背后的物理机制。研究表明,调查区域海表pCO₂变化范围为321~575 μatm,整体呈现出近岸高、离岸低的分布趋势。至冬季末期,海表pCO₂分布主要受控于低温低盐高pCO₂的河口水与高温高盐低pCO₂的东海陆架水的水团混合影响,水体垂直混合作用对海表pCO₂影响不大。长江口及邻近海域冬季整体表现为大气CO₂的弱汇,通量值为-4.43±7.41 mmol/m2/d。从区域碳汇强度看来,近岸长江冲淡水区近乎与大气保持平衡,黄东海混合水区和台湾暖流区表现为大气CO₂的中/强汇,是冬季末期海洋吸收大气CO₂的主要贡献区域。     

巯基化稻壳炭吸附废水中Zn(Ⅱ)试验研究

通过巯基乙酸改性稻壳炭去除废水中的Zn(Ⅱ),研究溶液的pH、反应温度和时间以及解吸对巯基化稻壳炭(RD350)吸附效果的影响,并对改性材料进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)分析。结果表明:通过化学改性向稻壳炭引入巯基,改性稻壳炭的表面变得更加光滑,孔隙增大,且表面功能基团—SH含量增加,有利于提高对Zn(Ⅱ)的吸附能力。RD350适用的pH范围较宽(6~8),25 ℃时在300 min达到吸附平衡,吸附过程符合假二级动力学方程,为吸热反应。通过阿伦尼乌斯(Arrhenius)经验方程计算其活化能可知,吸附为活性化学吸附。由Langmuir吸附等温线方程计算可得,RD350对Zn(Ⅱ)的理论饱和吸附量为11.26 mg∕g,结合解吸可知该吸附剂对Zn(Ⅱ)的吸附有较好的固持性,具有一定的吸附效果。     

天津工业区春夏季VOCs污染特征及精细化来源解析

2021年3—8月,采用热脱附气相色谱质谱法对天津工业区环境空气中109种挥发性有机物（VOCs）进行离线监测,研究了VOCs组成特征、臭氧生成潜势（OFP）及来源,并对工业源进行精细化分析。结果表明：观测期间VOCs浓度为（46.6±19.7）~（136.8±55.7）µg/m³,对VOCs浓度贡献较高的物种是烷烃、卤代烃、含氧挥发性有机物（OVOCs）,烷烃、芳香烃浓度呈中午低、早晚高的日变化趋势,OVOCs反之;OFP贡献占比较大的物种有烷烃、芳香烃、烯烃和OVOCs,烷烃的OFP贡献占比主要受其浓度占比影响,夏季芳香烃、烯烃的OFP贡献占比明显升高,臭氧（O₃）治理应加强二者的排放管控。来源解析显示,春夏季VOCs的主要来源为工业源、溶剂使用源、柴油车尾气排放源、油气挥发源和天然源。工业源精细化分析表明,芳香烃浓度与焦炭、纯碱产量,OVOCs浓度与天然气、乙烯、农用氮磷钾化肥产量,卤代烃浓度与天然气、汽车、农用氮磷钾化肥、纯碱产量,烯烃浓度与发电设备产量均呈正相关,初步判断,本地区环境空气中的芳香烃、OVOCs、卤代烃、烯烃可能来自于以上细分工业企业。

     

焦化污染场地土壤多环芳烃的生物强化协同降解工艺研究

以某废弃焦化厂的多环芳烃（PAHs）污染土壤为研究对象,通过耦合表活淋洗、生物降解、化学氧化等技术设计了4种修复工艺,并进行了试验验证。结果表明：针对该实际焦化污染土壤,单一的生物泥浆降解工艺21 d后PAHs可实现58.64%的降解率;采用表活增溶＋化学氧化＋生物泥浆的降解工艺,26 d降解率可达到65.68%,但前置的化学氧化会抑制生物降解效果;采用干筛分+表活分批淋洗+化学氧化的降解工艺降解率可达到85.36%,有效缩短降解时间到13 d内,但土壤中残留的PAHs与土壤颗粒结合紧密,化学氧化降解率仍难以满足大于90%的要求;采用湿筛分+表活分批淋洗+生物泥浆+化学氧化的生物强化协同降解工艺,29 d降解率可达到95.32%,实现了土壤的修复目标。生物强化协同降解工艺路线,综合了多种修复技术的优点,实现了修复技术组合优化,为焦化污染土壤中多环芳烃降解修复提供了可行的工艺路径。

     

黄河流域城市群工业增长与碳排放脱钩关系研究

采用Tapio脱钩模型和LMDI分解法,在城市群尺度开展黄河流域工业增长、能源消费和碳排放耦合关系研究,以探索城市群与工业低碳转型和高质量协同发展。结果表明：呼包鄂榆城市群的工业经济与碳排放近似同步增长约23倍,关中平原和中原城市群则表现出明显的不同步现象;呼包鄂榆城市群的脱钩状态自2014年后由增长连结转为扩张型负脱钩,关中平原城市群脱钩状态自2007年后由增长连结转为弱脱钩,中原城市群始终处于弱脱钩状态;工业规模始终是3个城市群碳脱钩的主要抑制因素,能源强度对关中平原、中原城市群碳脱钩始终起到促进作用,但对呼包鄂榆城市群的影响自2014年后从促进转为抑制作用。建议结合国家2030年前碳达峰行动方案,制定差异化的城市群工业绿色转型与碳减排政策措施,进一步遏制呼包鄂榆城市群“两高项目”盲目发展,加快工业结构升级和节能改造,提高关中平原和中原城市群工业能效和减碳能力。