华北地区乡村站点(曲周)夏季PM2.5中二次无机组分的生成机制与来源解析

利用大气PM2.5水溶性组分及其气态前体物在线测量系统(GAC-IC)于2014年6月9日~7月11日对华北地区乡村站点曲周大气PM2.5中水溶性组分及其气态前体物进行了在线测量,分析了PM2.5中水溶性组分与气态前体物日变化规律及其相互作用,探讨了当地细颗粒物的气粒转化机制并分析了其来源.结果表明夏季曲周大气PM2.5中水溶性无机离子与相关气态前体物的浓度呈现明显的日变化规律.观测期间,PM2.5中SO2-4、NH+4和NO-3的平均浓度分别是26.28、18.08和16.36μg·m-3,是PM2.5中最主要的水溶性无机离子,约占PM2.5质量浓度的76.23%;气态前体物中,NH3浓度明显偏高、平均值为44.85μg·m-3,主要来源于当地的农业活动排放;硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别是0.60和0.30,表现出明显的二次污染特征.经相关性分析发现:曲周大气PM2.5中NH+4与NO-3、SO2-4有良好的相关性,且表现为富氨状态,NH+4以(NH4)2SO4形式存在,NO-3的生成主要受HNO3的限制.对NH4NO3平衡进行研究发现:与夜间相反,白天曲周大气环境不利于NH4NO3生成和保持.结果也表明,二次转化是曲周夏季细颗粒物的主要来源,堆肥与农田释放的NH3是导致高浓度二次无机颗粒物(SNA)的重要因素.     

开顶式气室原位研究水稻汞富集对大气汞浓度升高的响应

采用开顶式气室熏气实验和土壤加汞培育实验,原位研究水稻各器官汞富集对大气汞质量浓度升高的响应关系.结果表明,水稻根中汞含量与大气汞质量浓度无显著相关性(P0.05),与土壤汞含量呈显著正相关(R=0.998 8,P0.05),表明水稻根中的汞主要来自于对土壤中汞的吸收累积.水稻茎中汞含量随大气汞质量浓度的升高呈线性增加(RB=0.964 6,RU=0.983 1,P0.05),且上部茎中汞含量高于下部茎;茎下部汞含量随土壤汞含量的升高呈线性增加(R=0.990 1,P0.05),茎上部汞含量随土壤汞含量的升高呈二次拟合增加(R=0.998 9,P0.05),且下部茎汞含量高于上部茎,说明茎汞含量受土壤和大气汞浓度的共同影响.水稻叶中汞含量与大气汞质量浓度呈显著正相关(R=0.998 5,P0.05),与土壤汞含量也有很好的线性关系(R=0.998 3,P=0.058 5),表明水稻从大气吸收的汞主要积累在叶片中,从土壤吸收的汞主要富集在根中并通过茎部向叶部传输.利用实验建立的函数关系对水稻地上生物质中汞的大气来源估算,至少60%~94%和56%~77%水稻叶和上部茎中的汞来自大气,而大气对下部茎仅贡献8%~56%.由此水稻地上部分生物质汞主要来自对大气汞的吸收,为区域大气汞的收支及汞循环模型提供理论依据.     

不同湿地模型中根系微生物的多样性

为了研究不同植物和滤料组合的小型湿地模型在处理养殖池塘水体过程中根系微生物群落的特征,并分析植物对根系微生物富集的影响,本研究对两种植物(茭白和慈菇)和两种滤料(石榴石和磁铁矿)进行组合构建了6种不同的湿地模型,并利用高通量测序技术分析湿地植物根系微生物的结构特点和多样性.结果表明:不同湿地模型根系微生物的种类和数量各不相同;所有收集的微生物总体上属于52个门,118个纲,455科,905个属和1 426个种;根据Shannon指数,茭白(平均为5.77)比慈菇(平均为5.29)在微生物富集方面具有更强的能力;但是,慈菇和茭白根系微生物中变形菌门的比例分别平均为61.97%和51.78%,说明慈菇能够更好地富集变形菌.β-变形菌纲为实验期间不同植物根际富集的主要细菌类群.本研究结果为人工湿地植物优化选择提供了理论基础和湿地组合最佳构建提供了基础资料.     

Simulated reaction of formaldehyde and ambient atmospheric particulate matter using a chamber

The reaction of HCHO with Beijing winter's real ambient particulate matter(PM) inside a 3.3 m~3 Teflon Chamber was conducted in this study. NO_2, O_3 and H_2O gases were removed from the ambient aerosol before entering into the chamber. The decays of HCHO were monitored(acetylacetone spectrophotometry method) during the reactions at different PM number concentrations(N_a) and relative humidities(RHs), and the formed particulate formate was detected by IC and XPS techniques. The results showed that when RH was10%–15%, the decay rate of HCHO in the chamber was higher with the existence of PM from relatively clean days(with number concentration(N_a) 200,000 particle/L, 0.35–22.5 μm)compared to dirty days(N_a 200,000 particle/L, 0.35–22.5 μm). When RH increased to 30%–45%, PM can hardly have significant influences on the decay of HCHO. The formations of formate on the reacted PM were consistent with the HCHO decay rates at different ambient PM N_aand RH conditions. This is a first study related to the "real" ambient PM reacted with HCHO and suggested that in the clean and low RH days, PM could be an effective medium for the conversion of HCHO to formate.     

光散射法与β射线衰减-光散射联用法颗粒物在线测量方法对比

为考察光散射法和β射线衰减-光散射联用法的适用性,以β射线衰减法颗粒物自动监测仪（BAM）为标准,于2016年2月4日-4月18日,在中国环境科学研究院利用β射线衰减-光散射联用法颗粒物自动监测仪（MP-CPM）与光散射法传感器对ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）测量结果进行了对比.结果表明:① MP-CPM与BAM测量ρ（PM₁₀）的结果具有较好的一致性,相关系数为0.92,平均相对偏差为0.04%;ρ（PM_2.5）结果一致性较差,相关系数为0.69,MP-CPM测量ρ（PM_2.5）整体较高于BAM,平均相对偏差为45.8%.② 光散射法传感器与BAM测量ρ（PM_2.5）结果一致性较好,相关系数为0.85,平均相对偏差为11.24%,但ρ（PM₁₀）远低于BAM,平均相对偏差为-44.64%.在特殊污染情景下,光散射法将因受到较大影响而严重错估颗粒物浓度.烟花燃放期间,MP-CPM和光散射法传感器严重低估颗粒物浓度,与BAM测量颗粒物浓度的平均相对偏差均低于-50%;沙尘污染过程中,MP-CPM严重高估ρ（PM_2.5）,与BAM测量ρ（PM_2.5）结果平均相对偏差为79.27%,光散射法传感器严重低估ρ（PM₁₀）,与BAM测量ρ（PM₁₀）结果平均相对偏差为-59.35%.研究显示,不同原理的仪器,在不同的使用场景下应该区别对待.      

某钢铁企业颗粒物无组织排放核算与监测对比分析

以济南东部老工业区一家大型钢铁企业为例,通过前期调研和排放系数核算出颗粒物(TSP)排放总量,再运用公式计算出厂区周边不同距离颗粒物(TSP)的落地浓度。将该落地浓度与厂区周边颗粒物(TSP)的监测值进行对比分析,充分印证了连续点源扩散的高斯模式的准确性和可行性。随着气流经过该厂区,对比上下风向监测点位颗粒物(TSP)浓度迅速升高(增大1.04倍),下风向颗粒物(TSP)浓度超出二级标准1.32倍;颗粒物(TSP)的落地浓度在厂区不同距离上的浓度变化明显,从0.1到10 km其落地浓度稀释了约3 500倍,距离>4 km时,无组织排放的颗粒物(TSP)对周围空气质量直接影响有限。     

双台子河口湿地植被修复生境健康评价方法研究

以2014—2015年双台子河口滨海湿地植被修复20个站位调查资料为基础,对湿地修复结构指标、功能指标和环境指标进行研究,结合湿地生态系统健康理论,构建湿地生态环境健康评价指标体系。运用层次分析法(AHP)确定权重,对各个指标赋予权重,将健康评价分为3个等级,确立了生态健康评价方法,对近岸破损湿地翅碱蓬修复生境进行评价。进一步引用评价净影响值(EI)方法判断生境修复前、后的健康对比状态,从而确定翅碱蓬对该破损湿地的修复效果显著。从景观生态学和健康评价角度分析来看,建立此评价方法是可行的,可为今后湿地的管理与保护提供科学依据。     

人工快渗一体化设备在农村污水处理中的应用

针对农村污水的特点,结合湖北十堰地区农村污水处理工程案例,分析了以人工快渗技术为核心的一体化设备在实际应用中的运行效果和工艺优势。经过实际运行监测,工程处理出水主要水质指标可达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准,并且该工艺设备具有运行成本低、抗冲击负荷能力强、运行管理方便等优点,可有效地解决目前农村地区由于资金、技术、人才等因素限制造成的污水处理能力低和管理水平低的问题,是一种适合我国农村地区污水处理的工艺设备。     

浸没燃烧技术处理高浓度有机废水研究

针对现阶段高浓度有机废水处理困难的问题,提出了一种基于浸没燃烧技术的处理方法,设计制作了1台浸没燃烧装置,并开展了高浓度有机废水浸没燃烧实验研究,探究了过量空气系数、二次风量、燃烧温度等参数对燃烧尾气中CO、NOx排放的影响,以及浸没深度、燃烧温度对高浓度有机废水COD去除的影响。实验结果表明:该工艺对高浓度有机废水中的有机物去除效果明显,温度在900℃以上,浸没深度达到20 cm时,COD去除率可达90%以上。该方法可作为废水处理设备,与生物法等处理技术联用,应用前景广阔。     

Quantifying public health benefits of environmental strategy of PM2.5 air quality management in Beijing–Tianjin–Hebei region, China

In 2013,China issued "Air Pollution Prevention and Control Action Plan(Action Plan)" to improve air quality.To assess the benefits of this program in Beijing-Tianjin-Hebei(BTH)region,where the density of population and emissions vary greatly,we simulated the air quality benefit based on Ben MAP to satisfy the Action Plan.In this study,we estimate PM_(2.5) concentration using Voronoi spatial interpolation method on a grid with a spatial resolution of 1 × 1 km~2.Combined with the exposure-response function between PM_(2.5) concentration and health endpoints,health effects of PM_(2.5) exposure are analyzed.The economic loss is assessed by using the willingness to pay(WTP) method and human capital(HC) method.When the PM_(2.5) concentration falls by 25% in BTH and reached 60 μg/m~3 in Beijing,the avoiding deaths will be in the range of 3175 to 14051 based on different functions each year.Of the estimated mortality attributable to all causes,3117 annual deaths were due to lung cancer,1924 – 6318 annual deaths were due to cardiovascular,and343 – 1697 annual deaths were due to respiratory.Based on WTP,the estimated monetary values for the avoided cases of all cause mortality,cardiovascular mortality,respiratory mortality and lung cancer ranged from 1110 to 29632,673 to 13325,120 to 3579,1091 to 6574 million yuan,respectively.Based on HC,the corresponding values for the avoided cases of these four mortalities were 267 to 1178,161 to 529,29 to 143 and 261 million yuan,respectively.