中韩合作助力东北亚蓝天

中韩两国乃至整个东北亚都面临空气质量改善的紧迫需求和挑战,大气污染防治领域的交流合作成为国际社会环境合作的热点议题. 为共同应对雾霾挑战,2019年以来,中韩两国通过密切交流合作,探索形成了一套以合作机制创新、共同平台建设、旗舰项目打造、互助联合研究等为主体的务实高效的合作范式,打破了双方在组织、地域、学科、信息、技术等方面的“五大壁垒”,实现了政策、技术、数据、信息、成果等共享,助力了两国空气质量改善,也推动了东北亚区域空气质量整体改善,为推动构建人类命运共同体在区域层面的实践提供了生态环境领域的宝贵经验. 本文在分析阐释2015—2019年中韩两国空气质量改善的紧迫需求和挑战的基础上,全面总结2019—2021年中韩大气领域合作进展和成果,以及合作过程中形成的具有全局性、前瞻性和可复制性的合作范式,阐明双方在提升两国大气污染治理能力、助力空气质量改善、切实回应社会关注问题实现增信释疑、支撑多边环境外交等方面的合作成效,并基于东北亚大气环境治理需求和面临的新形势,提出加强东北亚区域合作的展望和建议,建议未来两国应持续打造和推广中韩大气领域双边合作范式,积极推动建立“中韩+”环境合作新格局,为东北亚乃至全球大气环境治理贡献中韩智慧和方案.      

他念他翁山中段仁措湖地区花岗岩风化晕生长侵蚀模型研究及原地生成宇宙成因核素测年思考

通过建立他念他翁山流域仁措湖地区的花岗岩风化晕生长模型与侵蚀模型,并利用此模型定量了仁措湖地区花岗岩暴露年代。研究结果显示：该地区花岗岩风化晕平均生长速率为4.88 mm? (10 ka) ^?1;平均侵蚀速率为2.15 mm?ka^?1。通过此模型对仁措湖地区的年代进行计算,得出该地区花岗岩风化时间约为(236±88)— (19834±1560) a。结合原地生成宇宙成因核素（terrestrial in situ cosmogenic nuclide,TCN）测年原理,推算出青藏高原花岗岩冰川沉积物至少侵蚀速率分别为：青藏高原东北部为(2.61±0.05) mm?ka^?1、青藏高原东南部为(3.43±0.70) mm?ka^?1、青藏高原中部为(3.42±0.34) mm?ka^?1、喜马拉雅中部为(3.71±0.72) mm?ka^?1、高原西部为(3.14±0.52) mm?ka^?1、喜马拉雅山脉西部为(3.36±0.67) mm?ka^?1、帕米尔高原东部为(3.45±0.59) mm?ka^?1、帕米尔高原西部为(3.11±0.41) mm?ka^?1、天山为(3.63±0.53) mm?ka^?1,恢复后整个青藏高原的TCN测年精度提高了10%左右。     

Cu2O@ZnO复合光催化剂对难生物降解有机物的光降解

通过改进的浸渍-还原-空气氧化法成功制备了Cu₂O@ZnO复合光催化剂,考察Cu₂O@ZnO对对硝基苯酚（PNP）和聚丙烯酰胺（PAM）2种不同化学结构污染物的光催化效果,同时探究了催化剂的稳定性和降解机制.结果表明,在模拟太阳光照射下,当铜锌物质的量比为0.15时,Cu₂O@ZnO复合光催化剂具有最佳的光催化降解性能,其中对硝基苯酚的光催化降解率为98.2%,聚丙烯酰胺光催化降解率为99.7%.基于X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱等表征手段可以推断,Cu₂O和ZnO形成Ⅱ型异质结,有效地抑制光生电子空穴对的复合.自由基捕获实验指出超氧自由基和空穴为主要活性物种,经过4次循环使用后光催化剂仍具有很高的光催化性能.     

2018年3月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析

为研究北京冬季重污染过程的污染特征及成因,采用边界层风场、温/湿场和气溶胶垂直探测等雷达综合遥测手段,对2018年3月北京两会期间的一次典型重污染过程,从边界层气象要素演变进行综合研究.结果表明:①整个污染过程历时7 d,轻度以上污染时数达118 h（占污染过程总小时数的69.8%）,严重污染时数达16 h（占污染过程总小时数的9.5%）,ρ（PM_2.5）最高达333.5 μg/m3.②从气溶胶的垂直空间演变来看,重污染天气的形成,除受本地源排放积累的影响外,还存在北京南部和东部的外部污染传输.贴地或上部逆温的稳定温度层结基本上对应ρ（PM_2.5）的累积过程,其中,重污染时段逆温维持达68 h,逆温层厚度为500~1 100 m,最大平均逆温强度为0.6℃/（100 m）.大气边界层高度偏低（积累过程白天在1 000 m以下,夜间只有300~500 m）,导致污染物持续积累.整个污染过程中,高湿时段引起PM_2.5吸湿增长和转化加重了污染程度;近地层持续小风导致污染积累;西南、东或东南方向大风层（10 m/s左右）向低空下探,有利于污染的缓解;强西北风或北风作用,使污染得以清除.研究显示,污染过程与边界层气象要素的演变密切相关.      

我国PM2.5与臭氧污染协同控制策略研究

近年来,我国大气污染格局发生了深刻变化,PM_2.5与臭氧（O₃）成为影响我国城市和区域空气质量的主要空气污染物,二者协同控制已成为我国空气质量改善的焦点和打赢蓝天保卫战的关键.PM_2.5与臭氧之间具有复杂的关联性,使得二者的协同控制具有复杂性与艰巨性.分析了PM_2.5与臭氧成因的关联性及其相互影响,阐明了PM_2.5与臭氧污染协同控制所涉及的重要科学问题,并在此基础上研究了目前我国PM_2.5与臭氧的污染形势及二者的关联性,梳理了我国自2013年以来在PM_2.5与臭氧污染控制中已采取的重要举措,论述了目前我国PM_2.5与臭氧协同控制在科学与管理上所面临的挑战.结合对国外成功经验的分析,提出推进我国PM_2.5与臭氧污染协同控制工作的相关建议:①加快监测能力建设,完善管理体系;②强化科技支撑,提高PM_2.5与臭氧污染控制精准性;③加快构建VOCs与NO_x治理技术体系;④加大VOCs与NO_x的协同减排力度,保障减排方案落实到位.      

沧州市春季NMHCs空间分布特征

2015年春季在沧州市城区、郊区和潜在污染源附近选择了15个采样点进行同期采样.研究表明沧州市NMHCs总体上市区高于近郊及远郊区县;市区以高新区NMHCs浓度最高;郊县采样点除河间市略高外,其它采样点的浓度均明显低于市区浓度;机动车的道路排放是沧州市NMHCs的重要来源之一;沧州大化和沧州炼油在停产期间未对市区NMHCs产生明显影响;大港油田采油三厂采取了较完善的油气回收措施,未对市区NMHCs产生明显影响;平均来看,沧州市NMHCs中烷烃占65%,烯烃占16%,芳烃占19%;臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFPs)主要来源于二甲苯(19%)、乙烯(14%)、甲苯(11%)、丙烯(5%)、异戊烷(5%)和异戊烯(5%)等;气溶胶生成潜势(formation potential of secondary organic aerosol,SOAFPs)主要来源于甲苯(28%)、蒎烯(28%)、二甲苯(16%)、乙苯(9%)和苯(9%)等.     

烟花爆竹燃放对北京大气污染物和水溶性无机离子的影响

为了解春节期间烟花爆竹燃放对北京大气污染物和PM_2.5中水溶性无机离子贡献的影响,采用浓度特征对比、相关性分析等方法,对2011年2月1日-3月1日期间的PM₁₀、气态污染物、PM_2.5中水溶性无机离子浓度等在线数据进行了分析.结果表明:烟花爆竹的燃放会在短时间内加重PM₁₀颗粒物污染,集中燃放期（含除夕、春节、正月初五、元宵节）ρ（PM₁₀）和φ（SO₂）（分别为232μg/m3和40.2×10-9）是非集中燃放期（63μg/m3和16.0×10-9）的3.7和2.5倍,燃放烟花爆竹对ρ（PM₁₀）和φ（SO₂）的小时贡献率分别达到56.8%和35.6%;但对φ（CO）、φ（NO）、φ（NO₂）无显著影响.而观测期间由其他因素导致的污染期ρ（PM₁₀）和各气态污染物小时体积分数有所增加,分别是非集中燃放期的3.0~8.3倍.燃放烟花爆竹对PM_2.5中ρ（Mg2+）、ρ（K+）、ρ（Cl-）的影响最大,分别为非集中燃放期的65.0、31.6、6.9倍,贡献率分别为88.6%、87.2%、65.8%. ρ（Mg2+）、ρ（K+）与ρ（Cl-）在集中燃放期表现出较高的相关性（R>0.9）.污染期ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）、ρ（NH₄+）明显升高,分别为非集中燃放期的3.8、16.4、8.3倍,同时高于集中燃放期（分别为2.7、2.5、2.1倍）.集中燃放期PM_2.5中主要以NH₄HSO₄、NH₄NO₃、KNO₃、KCl、NH₄Cl、MgCl₂等形式存在.集中燃放期硫氧化物转化率（SOR）高于非集中燃放期和污染期,而氮氧化物转化率（NOR）则是污染期最高.研究显示,燃放烟花爆竹对ρ（PM₁₀）及PM_2.5中ρ（Mg2+）、ρ（K+）、ρ（Cl-）影响最大,污染期各离子浓度均有大幅升高,NOR在污染期的高值是导致ρ（NO₃-）升高的重要原因.      

胶州湾海岸带表层沉积物中典型喹诺酮类抗生素污染特征研究

本研究对胶州湾海岸带表层沉积物中吡哌酸、氧氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星、洛美沙星、沙拉沙星、恶喹酸和氟甲喹8种喹诺酮类抗生素的含量以及分布特征进行分析探讨。结果表明,研究区域内36个站点均检测到喹诺酮类抗生素,含量范围在0.48×10-9~47.54×10-9,平均含量为8.45×10-9,含量最高点出现在人口、医院密集的市区附近海域。研究区中恶喹酸检出率最高,可达94.44%,其平均含量为0.89×10-9,这与恶喹酸在水产养殖中广泛使用有关。洋河河口站点平均含量（8.91×10-9）高于大沽河口（3.74×10-9）,且其个别站点沉积物的喹诺酮抗生素总含量高达20.32×10-9;红岛码头区沉积物中喹诺酮抗生素总含量均达到6.00×10-9以上,检出四种喹诺酮类抗生素;湾口养殖基地周边沉积物中检测出喹诺酮抗生素种类较多,总含量为11.12×10-9,可见胶州湾海岸带已明显受到喹诺酮类抗生素污染。然而与其他海岸带及我国典型河流沉积物中喹诺酮类抗生素污染相比,胶州湾表层沉积物中喹诺酮抗生素含量较低,处于低污染水平,但个别站位污染种类较多、含量偏高,应引起相关部门重视,合理规划海洋功能区,加强环湾环境保护。     

中长链脂肪酸为碳源的Pseudomonas veronii和Pseudomonas alcaliphila反硝化途径亚硝酸盐累积特性

厌氧-厌氧氨氧化组合工艺作为低能耗脱氮工艺,如何提供适宜比例的亚硝酸盐成为研究的关键问题之一.部分反硝化为稳定提供厌氧氨氧化所需的亚硝酸盐提供了可行途径.本文重点针对厌氧工艺中可能产生的中长链脂肪酸对反硝化过程的影响进行研究,筛选出两株具有反硝化能力的细菌Pseudomonas veronii(W-22)和Pseudomonas alcaliphila(W-39),通过批次试验,考察了中长链脂肪酸和常用碳源对菌株反硝化性能的影响.结果表明,在硝酸盐浓度为100 mg·L~(-1),C/N=15,30℃条件下,W-22利用葡萄糖、W-39利用乙醇和葡萄糖,可在36 h内达到稳定的亚硝酸盐累积,亚硝酸盐最大累积速率(R_m)分别为2.50、5.56和8.35 mg·L~(-1)·h~(-1),亚硝酸盐浓度分别维持在57.11、82.14和80.16 mg·L~(-1);W-39利用己酸钠为碳源的R_m为0.99 mg·L~(-1)·h~(-1),亚硝酸盐浓度逐渐升高至72.34 mg·L~(-1);W-22和W-39利用辛酸钠的反应迟滞期在57 h以上,后期伴随硝酸盐浓度降低和亚硝酸盐浓度升高,R_m分别为0.97和7.17 mg·L~(-1)·h~(-1).在本研究条件下,碳源类型对菌株反硝化进程的影响存在差异.     

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程强化新视角:排泥及其微生物机制研究

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation, n-DAMO)是微生物在厌氧条件下利用甲烷还原亚硝酸盐的过程.本研究通过排泥的策略对n-DAMO过程进行强化,并比较分析了反应器中微生物的群落结构及功能微生物数量.结果发现,与对照组相比,排泥后实验组反应器的脱氮速率从17.00 mg·L~(-1)·d~(-1)提高到73.10 mg·L~(-1)·d~(-1).排泥后反应器中n-DAMO细菌的相对丰度从38.3%上升到67.7%,功能微生物的基因拷贝数由1.404×10~8 copies·g~(-1)增长到4.854×10~8 copies·g~(-1),污泥比活性提高了2.95倍.与之相反,初始反应器中其余优势微生物Unclassified_GCA004、Unclassified_Rhodocyclaceae、Unclassified_Fimbriimonadaceae与Methylosinu相对丰度分别下降为原来的27.66%、32.65%、4.35%、20.27%.结果表明,排泥可以有效地强化n-DAMO过程,同时促进功能微生物的生长,主要原因在于排泥排出了非目标微生物,使得目标微生物大量生长.本研究为强化n-DAMO过程及加快n-DAMO微生物的富集提供了一条新思路,并为进一步推动n-DAMO过程的工程应用提供了理论基础.