基于气象分型的大气环境允许排放量测算方法

本文提出一种基于气象条件分型的城市大气环境允许排放量测算方法,该方法基于环境空气质量和颗粒物组分数据,对气象条件进行分污染天气类型的二次转化规律研究,并确定不同天气类型下的迁移扩散系数.基于扩散理论,建立了污染物排放强度、不同天气类型迁移扩散系数和目标控制浓度之间的关系,在特定区域排放布局和排放方式基本不变的前提下,测算不同天气类型达空气质量标准下的一次PM_2.5,PM₁₀,NO_x和SO₂的允许排放量.以沧州市为例,结合空气质量从优到严重污染程度将对应气象要素依次划分为7种天气类型,测算7种天气类型达空气质量目标下的主要污染物允许排放量.基于2018年基准年的排放量,在天气类型7最不利气象条件下,沧州市一次PM_2.5,PM₁₀,NO_x和SO₂排放量削减率应分别在82.62%,81.17%,75.05%和74.54%以上,才能达到空气质量标准.结果表明,不利气象条件下大气环境允许排放量很小,需要更大力度减少污染物排放,才能避免发生重污染天气.     

海三棱藨草盐沼土壤环境因子的时空分布特征

以长江口九段沙湿地上沙区域内海三棱藨草(Scripus mariqueter)土壤为研究对象,选取四层土壤(0 ～ 10 cm,10 ～ 30cm,30 ～ 50 cm,50 ～ 70 cm)中的全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮(EN)、有效磷(EP)、有机碳(0C)为主要环境因子,利用二步聚类法(Two-step ...     

低营养水体中芽孢杆菌降解有机氮的研究

芽孢杆菌具有降解有机氮的功能,但在养殖水体等低营养水体中,其降解效果可能受到影响.为研究低营养水体中有机氮的降解情况,通过模拟凡纳滨对虾中间培育过程配制低营养水体,分别接种芽孢杆菌NT9和YB3(NT9水体和YB3水体),然后研究水体中微生物的生长与有机氮的降解情况,并构建数学模型进行分析.结果显示,起始接种量为10×10~5 cfu·mL~(-1)时,NT9水体总菌量呈下降趋势,平均为(3.46×10~5±2.39×10~5) cfu·mL~(-1),YB3水体总菌量则上升到(25.43×10~5±8.84×10~5) cfu·mL~(-1),但均高于未接种的对照水体.NT9水体和YB3水体的有机氮降解率显著高于对照水体(p0.05),分别提高50.28%和119.41%,降解速率也分别提高65.22%和121.74%.对照水体、NT9水体和YB3水体单位菌量的有机氮降解效率分别为1.238、1.649和1.904 mg·L~(-1),降解模型分别为y=-6.40+1.39x_1+1.45x_2、y=2.11+8.21x_3-0.64x_4-1.26x_1x_3-0.32x_2x_4和y=1.73+6.11x_2(x_1、x_2、x_3、x_4分别表示总菌量、总菌增量、有机氮含量和时间).研究表明,在低营养水体中接种芽孢杆菌有利于有机氮的降解,但不同的菌株具有不同的降解模式,菌株YB3为能够适应低营养水平、增殖能力较强的菌株,可以更有效地促进有机氮的降解,提高降解效率.     

两类典型沙尘过程对比及清除机制分析

沙尘天气会危害人体健康并直接影响城市运行,当沙尘天气发生后,针对其清除过程及动力学机制鲜有研究.本文利用北京地区地面观测资料、风廓线雷达数据、四维变分多普勒雷达分析系统（Variational Doppler Radar Analysis System,VDRAS）数据、气溶胶激光雷达监测资料等,对比分析了2018年3月27—28日明显浮尘和2021年3月15日强沙尘暴天气的沙尘清除过程,研究了不同大气环流背景下的沙尘减弱消散动力机制.结果表明,在3月27—28日偏东风天气背景下：(1)北京地区沙尘浓度垂直分布及变化与高空槽及偏东风的强度垂直分布有紧密关系;(2)浮尘天气中,偏东风在1～1.5 km之上随高度减弱形成上升气流,与短波槽耦合,将高浓度气溶胶向高空输送;而1 km以下偏东风向地面风速减小,有利于下沉运动,不利于气溶胶向高层扩散,造成中层浓度降低;(3)随着2.5 km以下偏东风加强至低空急流,并随高度增加,上升运动显著增大,高浓度气溶胶被抬至高层并向下游输送,配合气团更迭,完成浮尘清除.而在3月15日强沙尘暴过程中：(4)沙尘浓度垂直分布变化与上游传输及低层强下沉运动有关,...     

北京市菜地土壤和蔬菜镍含量及其健康风险

通过对北京市蔬菜和菜地土壤镍含量状况进行大规模调查,研究蔬菜和土壤镍含量及其健康风险,并筛选出抗镍污染能力强的蔬菜品种。根据蔬菜的消费量同时兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地(采集蔬菜及土壤样品)和蔬菜批发市场(蔬菜样品)共采集97种蔬菜412个样品和54个土壤样品。研究发现:北京市菜地土壤镍含量呈正态分布,其含量范围、算术均值和中值分别为2.8～46.5、25.89和25.75m gk/g,均远低于《土壤环境质量标准》中的农业土壤标准p(H>7.5时,250m gk/g);北京市蔬菜镍含量范围、算术均值、几何均值和BoxC-ox均值分别为0.7～1689.0、91.3、53.0和55.4μgk/g;瓜果类蔬菜的镍平均含量显著高于叶菜类,其它类型差异不显著;北京市本地产蔬菜与市售外地产蔬菜的镍含量没有显著差异;裸露地蔬菜镍含量显著高于设施栽培蔬菜;云架豆镍富集系数较高,黄瓜、小白菜、萝卜、甘蓝、辣椒、大白菜和冬瓜次之,而大葱、叶甜菜、茄子、西红柿和部分特菜等镍富集系数最低。北京市居民从蔬菜中摄入镍的量为99.5μg/(人.d),蔬菜镍对北京市部分人群存在一定的健康风险。     

高原湖泊典型农业小流域氮、磷排放特征研究——以凤羽河小流域为例

通过对凤羽河小流域出水口断面进行定位连续监测,计算流域出水量和氮磷排放量,解析了流域氮磷排放量的时间变化特征,以期为小流域氮磷排放量计算、农业管理措施调控、削减流域氮磷排放量提供科学依据.结果表明,凤羽河小流域年度水流量为0.99亿m3,7—9月雨季水流量占全年的43.70%.小流域总氮(TN)的年排放量为139.8 t,可溶性总氮(DTN)是氮的主要排放形式,占TN的71.16%,颗粒态氮(PN)占TN的28.84%.小流域总磷(TP)的年排放量为27.7 t,颗粒态磷(PP)是磷的主要排放形式,占TP的76.47%,可溶性总磷(DTP)占TP的23.53%.7—9月雨季氮磷排放量占全年总量的比例分别为55.33%和77.81%.降雨是影响流域径流过程的重要因素,同时,流域内农业管理措施对径流量和氮磷排放具有较大影响.     

新乡市秋季大气细颗粒物PM2.5中水溶性离子特征及其来源解析

为探究新乡市秋季PM_(2.5)污染水平及水溶性离子特征,于2016年9—11月期间,利用TH-150C中流量大气采样器分别在新乡市城市和郊区设立的两个采样点采集了大气PM_(2.5)样品,并分别用重量法和离子色谱法测得PM_(2.5)的浓度值和水溶性离子的组分,分析了大气PM_(2.5)的组成特征、变化规律及污染来源.结果表明,采样期间,城市站PM_(2.5)浓度为122.65~223.56μg·m-3,平均值为164.17μg·m-3,郊区站PM_(2.5)浓度为92.99~217.40μg·m-3,平均值为144.75μg·m-3,均超过国家二级标准浓度限值(75μg·m-3).采样期间,城市站7种水溶性无机离子(NH+4、NO-3、SO2-4、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-)的平均质量浓度分别为9.98、22.05、13.41、0.65、0.04、0.30、2.19μg·m-3,郊区站分别为7.49、17.95、10.34、0.38、0.03、0.57、1.35μg·m-3;其中,NO-3、SO2-4、NH+4是大气PM_(2.5)中水溶性离子最主要的二次污染成分,而硝酸盐则是新乡市大气灰霾污染的关键组分.对PM_(2.5)中阴、阳离子进行相关性分析,结果发现,新乡市大气颗粒物PM_(2.5)总体呈酸性.PM_(2.5)中水溶性离子来源主要有二次转化,以及工业源、燃烧源及土壤建筑尘等,移动源(汽车尾气)对新乡市秋季大气污染的贡献较大.     

湘江流域土壤重金属污染及其生态环境风险评价

采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取重金属和内梅罗综合污染指数评价方法对湖南省湘江流域土壤重金属生态环境风险进行评价.沿湘江流域采集72个土壤样品,测定土壤中的6种主要重金属的总量、TCLP提取的有效态含量及土壤样品的污染级别.结果表明,湘江流域土壤As、Cd、Cu、Zn、Ni和Pb总含量分别在4.25～549.67、0.13～76.84、11.49～281.69、7.75～7 234.81、5.50～56.65和8.60～2 084.81 mg.kg-1范围之间,TCLP提取态含量分别在0.02～10.97、0.06～28.41、0.04～72.29、0.59～1 152.32、0.07～10.65和0.17～1 165.58 mg.kg-1范围内.TCLP提取的土壤Cd、Cu、Zn、Ni、Pb有效态含量分别与其总含量之间存在着显著的相关关系.72个土壤样品中属安全水平、警戒水平、轻污染水平、中污染水平和重污染水平所占的比率分别为60.52%、11.33%、5.65%、4.22%和18.38%,说明湘江流域土壤重金属污染存在着比较严重的生态环境风险.     

西安市冬季PM2.5中WSOC的光谱特性和来源解析

利用紫外-可见吸收光谱法、三维荧光-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)和后向轨迹模型等,分析西安市冬季PM_(2.5)中水溶性有机物(WSOC)的光谱特性和来源.结果表明,西安市PM_(2.5)中WSOC的浓度为4.66～14.75μg·m~(-3). WSOC的E_2/E_3、E_3/E_4、S_(275-295)、 SUVA_(254)、 AAE和MAE_(365)的值分别为2.85～4.32、 2.21～3.56、 0.009 9～0.012 7 nm~(-1)、 2.35～3.89 m~2·g~(-1)、 2.66～4.60和1.51～2.60 m~2·g~(-1).南郊(西安建筑科技大学)采样点PM_(2.5)中WSOC的E_2/E_3值、E_3/E_4值、S_(275-295)和AAE值均较高于北郊(城市运动公园)采样点的,而SUVA_(254)和MAE_(365)值较低. EEMs-PARAFAC模型鉴别出WSOC中主要含有4个荧光组分,C1和C2分别归属为类富里酸和类蛋白,C3和C4均归属为类腐殖质,各荧光组分的荧光强度及其总和与PM_(2.5)、 OC、 WSOC浓度和A_(254)值呈显著正相关(P0.01). WSOC的FI、 BIX和HIX值分别为1.75～2.12、 1.14～1.46和1.18～2.06.监测期间气团传输轨迹以本地西南向短距离传输为主,其轨迹占比超过50%;新疆、内蒙古和甘肃等地区冬季污染物排放对西安也有较明显的贡献.西安市南北郊PM_(2.5)的碳组分含量存在差异较小,南郊(西安建筑科技大学)采样点PM_(2.5)中WSOC的相对分子质量、腐殖化程度和光吸收能力比北郊(城市运动公园)的低,而光吸收强度的波长依耐性相对较强. WSOC主要为生物来源或由生物来源和陆源共同组成,且以自生源为主,陕西省区域输送对冬季PM_(2.5)和WSOC的来源贡献最为显著.     

青海湖沙柳河流域不同时期地表水与地下水的相互作用

氢氧稳定同位素技术是研究地表水和地下水相互作用的有效手段。依据青海湖沙柳河流域2018年消融期、多雨期和冰冻期所收集的降水、河水和地下水样品中对氢氧同位素组成（δD、δ¹⁸O）的测定结果,识别和量化不同时期高山草原带和高山草甸带地表水和地下水间的补给关系和比例,其目的旨在明确高寒内陆河流域地表水和地下水δD和δ¹⁸O受降水影响的时空差异。结果表明：青海湖沙柳河流域地表水和地下水δD和δ¹⁸O值受降水响应存在时空差异性,δD和δ¹⁸O值在消融期受降水影响最强,冰冻期最弱;在高山草甸带δD和δ¹⁸O值受降水的影响强于高山草原带。消融期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草原带地表水补给地下水的比例分别为80.65%、93.36%和89.44%;多雨期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草甸带地下水补给地表水的比例分别为44.50%、74.85%和88.58%。研究结果可为该流域水资源优化配置和管理提供科学依据。