山东省PM2.5污染现状及预报效果对比分析

对2019—2022年山东省16个市的细颗粒物（PM_2.5 ）污染特征进行了分析,并对2021和2022年的4个数值模式［社区多尺度空气质量模拟系统（CMAQ）、扩展综合空气质量模型（CAMx）、区域气象-大气化学在线耦合模式（WRF-Chem）、嵌套网格空气质量预报系统（NAQPMS）］及集合预报模式预测的效果进行评估。结果表明：2019—2022年山东省PM_2.5 年均质量浓度逐年降低,污染程度逐步减轻,但在1—3,11—12月,PM_2.5 质量浓度超标现象较为普遍。2021年底更换污染源清单后,2022年5个模式的24 h级别准确率和相关系数（r）同比升高,均方根误差（RMSE）同比降低,模式预报准确率有所提升,但由于参数调整略大,CMAQ、CAMx、WRF Chem、集合预报模式易漏报或偏轻预报PM_2.5 的中度污染和重度污染天气。由于NAQPMS模式在更换污染源排放清单时,同时改进了非均相化学反应机制,因此对PM_2.5 不同污染类别尤其是中度污染、重度污染的预报准确率明显提升。     

不同浸提剂条件下生物炭溶解性有机物的浸出规律

生物炭广泛应用于环境污染修复、土壤改良和废物生物转化过程,但其中的可浸出物质可能在应用过程中释放,对反应体系和环境造成不利影响.以厌氧消化不同阶段的模拟溶液(蒸馏水、缓冲盐溶液、甲醇和腐殖酸溶液)为浸提剂,采用高分辨液质联用仪,研究了不同浸提剂条件下生物炭浸出液的溶解性有机物组成.生物炭各浸出液中共检测到536种有效物质,其中有100种物质与标准物质数据库高度匹配.结果表明,这100种物质的相对分子质量分布在109～458范围内,平均相对分子质量为290. 2,涵盖苯酚类、芳香酸类、芳香醛和酮类、脂肪酸类等物质.相比传统研究方法采用的蒸馏水,生物炭在厌氧培养常用缓冲盐溶液中多浸出了3种脂肪酸和4种芳香族物质;甲醇浸出液中的物质类别最丰富,共计71种,其中包括大量的酚类和有机酸类物质;腐殖酸溶液浸取过程中,部分腐殖酸,包括醇和脂肪酸类物质会被生物炭吸附,但腐殖酸同时促进了生物炭中酚类物质的浸出,总体可被检测出的有机物种类减少了41. 7%.     

海水养殖尾水直排对河道沉积物细菌群落的影响

海水养殖活动对周边水域沉积物生态环境的影响日益受到关注,微生物群落是反映环境质量变化的一个重要指标.本研究采集了养殖区进出水河道4个位点(1个进水渠位点、出水口和2个出水渠位点)的沉积物,通过Illumina MiSeq测序技术测定细菌16S rRNA基因,利用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)技术对沉积物中的微生物群落进行半定量分析,研究海水养殖尾水直接排放对河道沉积物细菌群落结构的影响.结果表明,4个位点中变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌类型,主要包括γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、δ-变形菌纲(δ-Proteobacteria)和α-变形菌纲(α-Proteobacteria).受养殖尾水排放影响,沉积物微生物生物量明显升高,放线菌门相对丰度降低而拟杆菌门相对丰度升高,氨氧化微生物相对丰度降低.非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析表明大部分沉积物细菌群落按位点聚类.多样性分析表明,未受养殖尾水影响的沉积物细菌群落多样性高于受养殖尾水影响的位点.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明氨氮与底泥沉积物细菌群落结构的相关性最大,对细菌群落的影响最明显.综上,养殖废水直排明显改变了养殖场河道沉积物物理化学性质和细菌群落结构,说明养殖废水的长期直排已严重污染河道环境,并可能会进一步对近海生态环境造成威胁.     

重金属污染农田生菜根际重金属固定细菌群落组成及其阻控效应

为了了解高含量重金属对蔬菜根际土壤可培养细菌和重金属固定细菌群落的影响,发掘其中的微生物资源,从河南省新乡市郊区采集一份高含量重金属污染(HY)和一份低含量重金属污染(DK)意大利生菜根际土壤,通过可培养分离技术和溶液吸附实验比较其重金属固定细菌的群落差异,通过水培实验研究功能菌株对生菜生长和富集Cd和Pb的影响.从HY和DK样品中各分离出400株细菌:HY样品中的400株细菌隶属于3门14属,其中β-Proteobacteria是优势门,而DK样品中的400株细菌隶属于4门30属,Firmicutes是优势门.HY样品中的400株细菌中有146株细菌对Cd和Pb的吸附率均大于80%,Brevundimonas、Serratia、Arthrobacter和Pseudarthrobacter为主要的属.而DK样品中的400株细菌中有44株细菌对Cd和Pb的吸附率均大于80%,Bacillus为主要的属.与不接菌对照相比,重金属固定细菌Serratia liquefaciens HY-22、Bacillus thuringensis HY-53和Acinetobacter lwoffii HY-157均能显著提高意大利生菜和花叶生菜根部(7. 5%～77. 6%)和地上部(15. 4%～67. 2%)干重,降低意大利生菜根部和地上部Cd(38. 7%～66. 6%)和Pb(34. 7%～62. 5%)的含量,此外Bacillus thuringensis HY-53能够使意大利生菜和花叶生菜新鲜叶片中Cd和Pb的含量达到食品安全国家标准.研究结果为Cd和Pb污染农田的修复和农作物的安全生产提供菌种资源和理论依据.     

基于源反演和气溶胶同化方法天津空气质量模式预报能力改进

为提升天津空气质量数值模式精细化预报能力,基于高分辨率排放源清单,技术应用源反演技术和气溶胶三维变分同化方法开展2020年天津空气质量数值预测分析,评估不同技术对空气质量模式预报能力改进,并结合气象因素评估模式系统性误差,以期提升天津空气质量精细化预报能力,服务分区精细化大气污染防治.结果表明,基于高分辨率排放源清单、源反演技术和气溶胶三维变分同化方法,可有效改进天津空气质量模式预报能力,调整后天津PM_2.5、 PM₁₀、 SO₂、 NO₂和O₃浓度预报平均偏差均在2μg·m^-3以内,其中高分辨率排放源清单应用后PM_2.5平均偏差为1.80μg·m^-3,源反演技术和气溶胶三维变分同化技术应用后平均偏差分别为-1.45μg·m^-3和-3.98μg·m^-3,均显著小于原模式的18.75μg·m^-3; PM_2.5浓度预报和实况的相关...     

冻融循环作用下西藏东南冰碛土剪切力学特性试验研究∗

西藏东南地区冰碛土堆积体广泛分布,冻融作用严重影响冰碛土堆积体稳定性。对西藏东南及川滇地区 200 组冰碛土粒径级配进行对比分析,并通过室内直剪试验研究了不同含水量和冻融循环作用下冰碛土剪切力学特性,结合试样体积变化及水分迁移规律分析黏聚力劣化机制。结果表明：(1)冰碛土粒径范围较广,相比川滇地区, 西藏东南冰碛土细粒含量更多;(2)冻融循环后,黏聚力 c 呈负指数型函数降低,内摩擦角 φ 波动幅度-6.47%~+ 5.46%;(3)含水量越高、冻融循环次数越多、垂直应力越大的试样剪胀性越弱,剪缩性越强;冻融循环条件下,含水量越高的试样剪切带厚度变化范围越大;(4)冻融 6 次后,冰碛土体积无显著增长,水分迁移呈规律性,与黏聚力在冻融 6 次后劣化减缓相一致。     

SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜的制备及抗污染性研究

为更好的提高PVDF-g-PSSA质子交换膜的性能,将磺化氧化石墨烯（SGO）与PVDF-g-PSSA共聚物混合制得SGO/PVDF-g-PSSA复合质子交换膜.用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）以及X射线测定仪（XRD）证实了GO的成功磺化.对复合膜进行SEM表征并考察了复合膜的主要性能,得到了最佳SGO掺加量.使用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）研究了复合膜的抗污染性能.实验结果表明：当SGO添加量为1.0%时,复合膜的含水率达到44.34%,质子传导率为0.085S/cm,综合性能达到最佳.QCM-D实验表明,在纯水和50mmol/L PBS条件下,复合膜表面的BSA吸附量均最低,且|ΔD/ΔF|最大,说明吸附层较为疏松,复合膜具有较好的抗污染性.     

雄安新区水环境中对羟基苯甲酸酯含量及风险

于2019年6月对雄安新区和保定市周边地区地表水和地下水进行采样,分析水环境中7种对羟基苯甲酸酯（parabens）组分的含量水平及生态风险.结果表明：对羟基苯甲酸甲酯（MeP）和对羟基苯甲酸丙酯（PrP）的检出率为100%;地表水中的主要组分为MeP,占比达93.4%,地下水中的主要组分为MeP,对羟基苯甲酸乙酯（EtP）和PrP,三者占比达98.0%;地下水中parabens的含量水平高于地表水;地表水中parabens的浓度呈白洋淀下游高于上游的空间分布特征,而地下水中的parabens总量在安新县境内较高,平均浓度可达10.1ng/L;总体而言,当前雄安新区水环境中parabens的污染程度较低、生态风险较小.本文可为未来雄安新区建设中的水环境管理提供污染水平参比值和决策依据,也可为雄安新区水环境中其它药品和个人护理品（PPCPs）的污染研究提供参考.     

铁硅复合材料固定砷的酸释放特征

为评估酸化条件下铁硅复合材料（IS）对砷（As）钝化的环境稳定性,以酸滴定法结合X射线衍射分析技术（XRD）对铁硅复合材料固持态砷（IS-As）的酸释放特征开展研究.结果表明,IS具有较强的应对环境酸化的酸缓冲能力;IS-As对酸最为敏感的pH值区间介于7.68~11.48,在该区间内随酸的加入,AsO₄^3-快速溶出,该非酸稳态砷占总As的37.5%;而在pH值7.68~4.10区间,As溶出速率相对缓慢,该弱酸稳态As约占总As的7%.酸化条件下稳定存在、释放微弱的As为酸稳态,该部份约占总As的55.5%.XRD结果表明,在加入H⁺过程中,铁硅材料主要固砷矿物随pH值由高到低溶解的顺序依次为Ca₃（AsO₄）₂ > AlAsO₄ > As₂O₃>Ca₄SiAs₄ > FeAs₃O₉·4H₂O > Mn₂As₂O₇/SiAs₂.酸化条件下IS-As元素溶出率依次为S（94.8%） > Na（93.0%） > Ca（78.8%） > As（44.5%） > Mg（41.7%） > Al（37.6%） > Mn（37.5%） > Fe（5.5%）.IS-As中主要含砷矿物pH值稳定区间与伴生元素酸溶解特征结果表明,非酸稳态砷主要为钙结合态砷,弱酸稳性As主要为镁、锰、铁弱结合态,酸稳态As主要为铁锰硅强结合态.研究结果为铁硅复合材料修复土壤砷的安全利用风险评估及揭示其修复稳定机理提供了依据,并为土壤砷修复材料选择及形态研究方法方面提供新的参考.     

隔热涂料在高功率重型车辆上的应用

目的 开发一种低导热系数的功能涂料,应用于某重型车辆,以阻隔动力舱与驾驶舱之间的热量传递.方法 研究聚酯多元醇树脂与多异氰酸酯固化剂的配比、低导热系数功能填料与成膜物的配比以及两种不同粒径的空心微珠复配比例对漆膜导热系数、附着力、断裂伸长率等性能的影响,确定阻隔型隔热涂料的最佳配方.采用自制隔热测试装置对涂料的隔热性能进行测试.结果 选用多异氰酸酯作为固化剂,实现漆膜常温固化.聚酯多元醇中羟基(—OH)与多异氰酸酯(—NOC)的最佳物质的量的比为0.8～1.0,低导热系数功能填料与成膜物的最佳质量比为1.5～2.0.漆膜附着力不小于4 MPa,断裂伸长率不小于50％,导热系数小于0.06 W/(m·K),漆膜密度小于0.5 g/cm3.隔热涂层经120℃/2 h的测试,涂层冷面温度未超过45℃.结论 研制的阻隔型隔热涂料具有优异的隔热性能,在某型车辆动力舱与驾驶舱之间进行应用与隔热性测试(涂层厚度1.5～2.0 mm、车辆持续工作3 h).结果 表明,驾驶舱一侧隔板的表面温度未超过38℃,隔热效果显著.