Process analysis of characteristics of the boundary layer during a heavy haze pollution episode in an inland megacity, China

Ground observation data from 8 meteorological stations in Xi'an, air mass concentration data from 13 environmental quality monitoring sites in Xi'an, as well as radiosonde observation and wind profile radar data, were used in this study. Thereby, the process, causes and boundary layer meteorological characteristics of a heavy haze episode occurring from 16 to 25 December 2013 in Xi'an were analyzed. Principal component analysis showed that this haze pollution was mainly caused by the high-intensity emission and formation of gaseous pollutants (NO₂, CO and SO₂) and atmospheric particles (PM_2.5 (fine particles) and PM₁₀ (respirable suspended particle). The second cause was the relative humidity and continuous low temperature. The third cause was the allocation of the surface pressure field. The presence of a near-surface temperature inversion at the boundary layer formed favorable stratification conditions for the formation and maintenance of heavy haze pollution. The persistent thick haze layer weakened the solar radiation. Meanwhile, a warming effect in the urban canopy layer and in the transition zone from the urban friction sublayer to the urban canopy was indicated. All these conditions facilitated the maintenance and reinforcement of temperature inversion. The stable atmospheric stratification finally acted on the wind field in the boundary layer, and further weakened the exchange capacity of vertical turbulence. The superposition of a wind field with the horizontal gentle wind induced the typical air stagnation and finally caused the deterioration of air quality during this haze event.     

天津市近海海域人工鱼礁选址适宜性评价

鱼礁选址是人工鱼礁建设首要考虑的重要环节,科学评价分析是确保人工鱼礁建设成功的前提。本文依据影响鱼礁选址的主要因素,从海洋功能区划、海洋物理化学环境、海洋生物资源环境三方面选取了海洋功能区、水深、流速、水质、底质类型、生物资源、重要渔业水域等7项指标,运用ArcGIS技术手段,对天津市近海海域人工鱼礁投放的适宜性进行了评价,得出最适宜、较适宜及一般适宜人工鱼礁布设区域的空间分布,这三类区域所占面积分别为8.61 km2、29.78 km2和38.02 km2,其中,最适宜鱼礁投放的区域位于汉沽区营城镇蔡家堡村至大神堂村以南水深4~5 m的海域,与天津市目前已开展的人工鱼礁投礁区域相距较近;较适宜开展鱼礁投放的区域主要分布在太平镇沙井子乡以东水深9~10 m的海域及最适宜区的外围区域。实证研究结果可为天津市人工鱼礁建设提供技术支撑和参考依据,同时也为我国人工鱼礁建设适宜性评价提供借鉴。     

河岸带地下水营养元素和有机质变化及与洪水的响应关系研究

河岸带地下水和河水存在复杂的交互作用,地下水和地表水存在明显的补排关系,洪水事件是影响河岸带地下水水质波动的重要水文过程. 以黄河湿地国家级自然保护区孟津湿地为研究对象,通过河岸带地下水营养元素指标(特别是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了河岸带地下水水质变化及其与洪水的响应关系. 结果表明,河岸滩区的农业开发存在明显的氮、磷下渗流失风险. 临近河岸的农耕旱作区,是河流与人工湿地之间一个特殊的氮污染物控制单元,对地下水和河流之间的氮迁移隔离起着极为重要的作用. 在人工湿地,农家粪作为底肥加入可能是磷下渗流失的重要源头,进入地下水中的磷顺着水力坡度还发生着显著的横向迁移,尤其在调水期横向迁移更加明显. 河岸滩区的开发类型及其耕作制度对地下水的硝氮含量产生重要的影响. 在鱼塘区,常年的土壤厌氧环境加重了氮的下渗迁移和积累;在荷塘区,春夏季节,土壤淹没呈厌氧环境,氮迁移和硝化作用显著,在秋冬季节,土壤呈好氧环境,氮硝化作用显著发生,全年氮达到相对平衡的状态;距离河岸50～200 m之间氮的硝化-反硝化作用强烈,是一个高效的微生物氮净化单元. 人工湿地施用的农家粪是有机物流失的重要源头,河岸滩区土壤质地呈沙性,渗透能力强,土壤保水保肥能力差,在此区进行农业活动,尤其是人工湿地开发中大量施用肥料,容易造成土壤表层有机质和氮磷养分因灌溉而导致的下渗流失,进而污染地下水与河水,较由降雨引起的地表径流流失显得更为突出. 距离河道50～200 m的范围是重要的污染净化单元,为典型的滩区地下水-河流的水陆交错带. 该区域的合理保护,对于保护河流水质和地下水水质十分重要.     

鸟粪石法回收养猪废水中磷时pH对沉淀物组分的影响

采用鸟粪石沉淀法对养猪废水中的磷进行回收,应用红外光谱和X射线衍射法,并结合物料衡算研究pH变化对沉淀物组分的影响.结果表明,当pH由8.0升至9.0时,磷去除率从85%增加到94%;pH在9.0～11.0范围,磷去除率稳定在94%左右;当pH升高至12.0,磷去除率急剧下降至70％.沉淀物组分为鸟粪石(MgNH₄PO₄·6H₂O)、 钾型鸟粪石(MgKPO₄·6H₂O)、 Ca₃(PO₄)₂·xH₂O和Mg(OH)₂,不含有硫酸盐和碳酸盐.当pH<9.0,沉淀物组分主要为鸟粪石;pH在9.0～10.0范围时,鸟粪石含量降低,钾型鸟粪石、 Ca₃(PO₄)₂·xH₂O含量呈逐渐增加趋势;pH由10.0升至12.0时,鸟粪石含量急剧下降,Ca₃(PO₄)₂·xH₂O和Mg(OH)₂含量快速增加,而钾型鸟粪石快速增加并在pH 11.0达到最大后急剧下降.因此,回收养猪废水中的磷时要获得纯度高的鸟粪石产品,pH值应控制在8.0～9.0.     

还原-ZPF催化氧化降解2,4-DNT效果及其机制

以实验室制备的α-FeOOH柱撑人造沸石（zeotileartificial pillared byα-FeOOH,ZPF）为催化剂,并利用FTIR与XRD技术进行表征,采用批式实验研究其催化H2O2氧化去除地下水中难降解有机污染物2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）的效能,对比分析不同pH条件下Fe0还原、ZPF催化...     

酸雨对材料腐蚀模拟实验箱的研制

为了确定材料腐蚀速率与降水酸度和气体污染物SO₂浓度的定量关系,并建立材料损伤函数,设计并制造了酸雨对材料腐蚀模拟实验箱。该实验箱可以模拟不同的气候以及不同的环境条件。实验结果表明:该装置完全适用于大气污染物的干湿沉降对材料影响的研究。      

Application of microcosm and species sensitivity distribution approaches in the ecological hazard assessment of 4-tert-butylphenol

In order to evaluate the ecological hazard of 4-tert-butylphenol (4-TBP), species abundances and physicochemical properties were monitored for 63 days in a microcosm system containing planktonic algae, rotifers, shrimps and Daphnia. The 63 days-NOEC (no observed effect concentration) of 4-TBP for this system was calculated. At the same time, species sensitivity distribution curves were constructed based on the toxicity data of EC₁₀, EC₅₀ and NOEC derived from laboratory single-species toxicity tests, which further gives no obvious hazard concentrations for 95% species in the ecosystem (HC₅). In both the microcosm and the single-species tests, the shrimp (Neocaridina sp.) was the most sensitive species to 4-TBP exposure, while most algae species were relatively insensitive compared to the zooplankton. For the microcosm exposed to 4-TBP, significant changes occurred to the community structure instead of the community function, resulting in a NOEC_microcosm of 265.38?μg?L^–1 which approached the EC₁₀-based HC₅ (0.376?mg?L^–1). Nevertheless, EC₅₀-based HC₅ was higher than the NOEC_microcosm, and the NOEC-based HC₅ was lower. The data showed that the EC₁₀-based HC₅ was protective at the similar level with the result of microcosm for 4-TBP, providing supportive data for chemical risk assessment.     

火箭推进剂单推-Ⅲ对大鼠肝、肾的毒性效应

为探讨新型火箭推进剂单推-Ⅲ(主成分为肼)对大鼠肝、肾的毒性效应及其作用机制,将24只雄性Wistar大鼠随机分为4组:生理盐水对照组,低剂量组、中剂量组和高剂量组,采用灌胃方式染毒,单次染毒剂量分别为0、0.70、2.35、7.05mg·kg-1(以单推-Ⅲ中的肼计算),每天1次,连续染毒7d,眼眶静脉丛取血后腹主动脉放血处死大鼠,称肝、肾重量计算肝、肾的脏器系数,测定大鼠血清中反映肝、肾功能的生化指标,并对肝、肾进行病理学观察.结果表明,1)单推-Ⅲ染毒可导致大鼠出现后肢运动障碍,并显著提高大鼠肝、肾脏器系数及血糖水平;2)病理学观察发现,单推-Ⅲ染毒可导致大鼠肝脏灶性及汇管区少量炎症细胞浸润,肝细胞脂肪变性,肾脏则无明显改变;3)单推-Ⅲ染毒可导致大鼠肝功能异常,部分肝功能指标如谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、直接胆红素(D-BIL)等出现显著升高或降低;4)单推-Ⅲ染毒可导致大鼠肾功能异常,部分肾功能指标如尿素氮(BUN)、尿酸(UA)、肌酐(CREA)等出现显著升高或降低.综合以上实验结果可以看出火箭推进剂单推-Ⅲ对大鼠肝、肾组织可产生一定的毒性效应,并可造成一定程度的中枢神经损伤。     

溢油多环芳烃模糊指数的研究

通过用氧化铝柱层析和等梯度呷醇：水=85％：15％）反相高效液相色谱（C18硅烷柱）紫外检测器254nm,测定30多种油品和我国海洋环境油类样品中的多环芳烃（PAHs）,建立了溢油PAHs模糊指数结果表明,油类PAHs响应因子和相对保留值的变异系数分别在8.4％－16.5％和0.00％－5.4％之间,回收率在74.6％－111.2％之间,精密度和准确度较好;海洋环境油类的多环芳烃模糊指数值（0.00383－0.01839）与润滑油类的值（0.00106－0.00942）接近,较石油及其它产品油的值（0.06983－1.00000）低;用润滑油类作为标准油,PAHs模糊指数作为溢油芳烃类监测的指示物（指标）,可提高监测海洋环境油类的代表性和可靠性     

黄土丘陵沟壑区生态环境建设中的水问题--以延河流域为例

水在生态环境建设中具有重要的地位,同时生态环境建设也对水文情势产生重要影响,两者密切相关.黄土丘陵沟壑区属于资源性缺水地区,水土流失非常严重,同时这一地区也是生态环境建设特别是植被恢复与重建的重点区域,研究这一地区的水与生态环境建设间的相互关系具有更加重要的意义.根据黄土丘陵沟壑区的典型流域--延河流域的社会经济统计数据、水文站监测数据及土壤水分和植被生长的有关研究,综合分析后认为:①人口快速增长和社会经济高速发展需要更多的水资源支持,生态环境建设用水受到直接威胁;②生态环境建设特别是建成植被减少了河川径流,由于植被蒸腾过度消耗土壤水库中的水分,一些地方出现土壤干层;③水资源的不足不仅限制了进一步的植树种草,而且也对建成植被产生了不利影响,一些地方甚至出现了"小老树",从而使植被的生态环境效益受到影响.在此基础上,通过分析生态环境建设与水的关系,提出了黄土丘陵沟壑区水资源可持续利用、生态环境可持续建设和社会经济可持续发展的建议.