Progress in quantitative research on the relationship between atmospheric oxidation and air quality

Atmospheric oxidizing capacity (AOC) is an essential driving force of troposphere chemistry and self-cleaning, but the definition of AOC and its quantitative representation remain uncertain. Driven by national demand for air pollution control in recent years, Chinese scholars have carried out studies on theories of atmospheric chemistry and have made considerable progress in AOC research. This paper will give a brief review of these developments. First, AOC indexes were established that represent apparent atmospheric oxidizing ability (AOIe) and potential atmospheric oxidizing ability (AOIp) based on aspects of macrothermodynamics and microdynamics, respectively. A closed study refined the quantitative contributions of heterogeneous chemistry to AOC in Beijing, and these AOC methods were further applied in Beijing-Tianjin-Hebei and key areas across the country. In addition, the detection of ground or vertical profiles for atmospheric OH·, HO₂·, NO₃· radicals and reservoir molecules can now be obtained with domestic instruments in diverse environments. Moreover, laboratory smoke chamber simulations revealed heterogeneous processes involving reactions of O₃ and NO₂, which are typical oxidants in the surface/interface atmosphere, and the evolutionary and budgetary implications of atmospheric oxidants reacting under multispecies, multiphase and multi-interface conditions were obtained. Finally, based on the GRAPES-CUACE adjoint model improved by Chinese scholars, simulations of key substances affecting atmospheric oxidation and secondary organic and inorganic aerosol formation have been optimized. Normalized numerical simulations of AOIe and AOIp were performed, and regional coordination of AOC was adjusted. An optimized plan for controlling O₃ and PM_2.5 was analyzed by scenario simulation.     

基于高空间分辨网格的郑州市城镇居民PM2.5暴露浓度与健康风险变化评估

近年来,我国以PM_2.5为特征污染物的复合型大气污染问题依然严峻,居民长期暴露在PM_2.5环境中会造成健康损伤,可以增加特定疾病过早死亡.郑州市PM_2.5浓度年均值远高于国家Ⅱ级标准,对居民健康造成了极为不利的影响.基于网络数据爬取建立的高空间分辨率人口密度网格,依据室外浓度监测数据和城镇居民源排放量,评估了包括室内和室外暴露的郑州市城镇居民的PM_2.5暴露水平,并采用综合暴露-反应模型量化了相应的健康风险,最后评估了不同削减措施与空气质量标准对降低城镇居民PM_2.5暴露浓度的贡献.结果表明,2017年和2019年郑州市城镇居民的时间加权PM_2.5暴露浓度年均值分别为74.06μg·m^-3和60.64μg·m^-3,下降了18.12%.其中室内暴露浓度占时间加权暴露浓度的质量分数分别为83.58%和83.01%,对时间加权暴露浓度下降的贡献率为84.06%. 2017年和2019年郑州市与PM_2.5     

亚热带城市河流浮游细菌群落的季节演替及构建机制

细菌是河流生态系统的重要组成部分,在污染物降解、物质循环和能量流动等方面扮演着重要角色.然而亚热带城市河流细菌群落的季节演替和构建机制(确定性和随机性过程)仍不明晰.以流溪河及广州珠江段为研究对象,采用16S rRNA高通量测序分析探讨了不同季节(丰水期和枯水期)水体细菌群落的变化及其构建机制.结果表明：不同季节水体细菌群落的组成存在显著差异,丰水期,变形菌门和异常球菌-栖热菌门的丰度更高;而枯水期,拟杆菌门和厚壁菌门的丰度更高.细菌群落的α和β多样性同样具有显著的季节差异,T、NH₄⁺-N、TOC、pH、EC、DO、NO₃^--N和DSi是影响细菌群落季节变化的主要环境因子.水体细菌群落的生态网络具有典型的模块化结构,物种间以正相关作用(合作关系)为主,且丰水期物种间的合作关系强于枯水期.随机性过程主导了细菌群落的构建,尤其以扩散限制贡献最大,且细菌群落在枯水期面临的扩散限制要高于丰水期.     

水源水库藻类功能群落演替特征及水质评价

为了解水源水库的藻类功能群落时空演替特征及水质变化,以李家河水库为例, 2018年9月～2019年6月对藻类及水质因子开展连续监测,采用功能类群划分方法对水库藻类进行了识别与分类,探讨了藻类功能群落与水质间关系,并结合WQI指数法进行水质评价.结果表明,本研究共获得藻类56种,隶属于4门28属,可划分为15个功能群类,其中优势藻类功能群落分别为B、 D、 G、 J、 L_0、Mp、 P、 W_1和X_1;李家河水库藻类结构呈现明显的季节性特征,混合期藻密度明显低于分层期,其中混合期的主要功能藻种为小球藻和小环藻,分层期的主要功能藻种为舟形藻和针杆藻.冗余分析(RDA)表明,水温、混合层深度和RWCS指数是驱动藻类演替的主要因子;WQI分析结果显示李家河水体水质为"良好",混合期水质略好于分层期.本研究指出扬水曝气系统可改变藻类功能群落的演替特征,有效改善水源水库水质,保障了饮水供水安全.     

呼包鄂地区冬季、夏季PM2.5污染特征

基于PMF模型源解析结果分析了呼包鄂地区冬季、夏季主要污染源及污染特征.物质重构结果表明,有机物(19. 9%～44. 6%)、地壳物质(9. 7%～46. 2%)在呼包鄂地区受体PM_(2.5)中占有较大比重.源解析结果表明,冬季各类源对PM_(2.5)的分担率大小依次为:二次源(26. 7%)燃煤源(26. 1%)机动车源(19. 1%)扬尘源(18. 1%),夏季则为二次源(26. 7%)扬尘源(22. 3%)燃煤源(16. 6%)机动车源(15. 1%) SOC(8. 7%),可以看出二次源在呼包鄂地区冬季和夏季均为首要贡献源类,冬季燃煤源、夏季扬尘源对呼包鄂地区的影响较大.分析冬季、夏季典型污染过程,对应于源解析结果,冬季主要污染源为二次源、燃煤源,夏季为二次源.     

生物炭输入对不同滨岸带土壤营养元素有效态变化的影响

生物炭作为一种新型环保材料常被用于改良土壤和污染修复,生物炭输入对土壤中营养元素的有效态会产生明显影响.本文基于太湖滨岸带不同土地利用类型(林地、草地、耕地和荒地),对比研究生物炭施加对不同类型土壤中营养元素有效态含量的影响,并探讨其动力学变化规律.结果表明,生物炭施加能够明显影响滨岸带土壤营养元素有效态含量,但对碳氮磷的影响效果存在差别.添加生物炭之后,土壤中溶解性有机碳呈显著下降趋势,而有效氮轻微增加,有效磷则明显增加.林地、草地、耕地和荒地土壤中溶解性有机碳含量分别下降了33. 3%、27. 4%、29. 5%和51. 4%;有效氮含量分别提高了10. 8%、18. 2%、16. 4%和15. 2%;有效磷含量分别增加了40. 0%、50. 2%、34. 0%和43. 6%.对比控制组(CK)和添加组(BC)的变化,土壤溶解性有机碳和有效磷含量在两组之间差别不大,而有效氮的含量变化差距较大,且在4种利用类型土壤中,生物炭施加后对不同营养元素有效态的影响程度有所差异.     

水稻光合碳在植株-土壤系统中分配与稳定对施磷的响应

为探究稻田土壤光合碳的输入及分配对施磷的响应特征,本研究选用籼性常规水稻品种（中早39）,在两个施磷（0 mg·kg^-1和80 mg·kg^-1;分别记为P₀和P₈₀）条件下进行盆栽试验,同时采用¹³CO₂连续标记技术量化光合碳在水稻-土壤系统中的分配.结果表明,施磷显著增加光合碳在水稻地上部的分配,降低其在根际土的分配（P<0.05）;施磷使拔节期水稻的光合碳含量增加了70%,根系干重降低了31%.与不施磷相比,施磷显著提高了水稻地上部全碳含量0.31 g·pot^-1（P<0.05）,显著降低了水稻根冠比;施磷使进入非根际土壤微生物量的光合碳（¹³C-MBC）显著增加了0.03 mg·kg^-1,但降低其在根际土壤的分配;光合碳在非根际土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）的分配对施磷的响应不显著,但在根际土壤施磷处理显著降低了其在POC中的含量.因此,施磷增加了光合碳在水稻-土壤系统的分配,但降低了光合碳在土壤中的积累.本研究探讨施磷对水稻光合碳在水稻-土壤系统的分配及其稳定的影响,为缺磷土壤的合理施用磷肥及其对土壤有机碳积累的影响提供理论基础和数据支撑;对理解稻田土壤光合碳的传输与分配特征及其固碳潜力具有重要意义.     

基于有机物释放和经济性的污泥预处理方法评价

污泥预处理方法包括机械法、化学法和生物法,选择上述方法中具有代表性的超声波20 k Hz、p H 10和厌氧70℃分别预处理污泥,从有机物释放情况和经济性评价不同预处理方法.结果表明,污泥经过预处理后,液相中有机物释放量均增多,但经过p H 10和厌氧70℃预处理后能释放更多的有机物,反应结束时其总溶解性蛋白质和多糖由预处理前的418. 9mg·L~(-1)(以COD计,下同)分别增加到7 516. 0 mg·L~(-1)和7 892. 5 mg·L~(-1),DNA浓度由预处理前的18. 1 mg·L~(-1)依次增加到1 343. 3 mg·L~(-1)和1 766. 1 mg·L~(-1);通过流式细胞术鉴定细胞形态得出预处理结束时污泥细胞死亡率从高到低为61. 6%(p H10)、59. 9%(厌氧70℃)和34. 5%(超声波20 k Hz),相比预处理前分别提高45. 6%、43. 9%和18. 5%;预处理结束时污泥有机物去除率依次为19. 1%(p H 10)、13. 8%(厌氧70℃)和7. 6%(超声波20 k Hz);单位体积污泥经p H 10预处理比超声-20kHz和厌氧70℃分别多节约28. 5%和124. 1%.基于本研究中污泥有机物释放量和经济性,污泥预处理方法宜选择化学法(p H 10).     

中晚全新世六盘山流域土壤侵蚀的湖泊沉积记录

流域土壤侵蚀是流域水文—气候—生态的集中表现之一,对生态、环境等有着重大影响,重建过去流域土壤侵蚀强度对理解区域人类活动具有重要意义.本文选取黄土高原西南部高山湖泊——六盘山天池沉积岩芯为研究对象,基于XRF岩芯元素数据分析,结合可靠的AMS 14C年代序列,重建了中晚全新世以来六盘山流域土壤侵蚀强度变化记录.结果显示:5570?—?1600 cal BP,流域土壤侵蚀整体较强,侵蚀强度逐渐减弱,其主要受控于降水变化,也受植被覆盖等因素的影响;随着晚全新世气候逐渐变干,1600 cal BP之后的侵蚀强度整体弱于前一时期,此时段由于人类活动的显著影响,加剧了流域的土壤侵蚀.太阳辐射可能是研究区土壤侵蚀强度变化的初始驱动力,ENSO通过驱动亚洲季风变化影响区域降水,进而直接影响流域土壤侵蚀的强度变化.     

基于地理标记照片的入境游客空间特征与移动轨迹——以南京市为例

随着互联网与社交媒体的兴起,用户分享内容中的地理标记数据成为旅游流研究的重要对象。以南京入境旅游流空间特征为研究对象,以2010—2018年Flickr平台内南京地理标记照片为基础,利用DBSCAN算法、ArcGIS 10.2等方法与技术探究南京入境旅游热点区域、游客移动轨迹特征及模式。研究结果显示：（1）南京入境游客访问峰值出现在3-6月及10月,以一日游为主。（2）南京AOI空间分布差异明显,历史城区是南京入境旅游最热门区域,其AOI分布与旅游景区、商业购物等相关产业空间高度重合;中心城区的AOI分布数量次之,钟山风景区是其热度核心,深受热衷历史文化的游客追捧;郊区的AOI分布数量最少,基本与当地旅游景区相吻合。（3）单日游和多日游的游客移动轨迹网具有显著差异性,分别体现在网络范围、网络体系、旅游对流及转移差值4个方面。（4）南京入境游客移动轨迹模式可划分为区域内部移动轨迹模式和区域间移动轨迹模式。根据上述研究结果,分别针对历史城区、中心城区及郊区提出相应的发展建议。