2012年春季京津冀地区一次沙尘暴天气过程中颗粒物的污染特征分析

本研究表征了2012年春季一次沙尘暴天气过程中京津冀地区大气可吸入颗粒物(PM10)的污染特征.借助PM10的水溶性元素、有机碳和元素碳的浓度,分析推断沙尘暴天气过程中矿物气溶胶对城市气溶胶污染的交汇叠加作用.使用中流量大气颗粒物采样器,于2012年4月1日～5月24日,在北京市西三环、天津空港经济区和张家口火车南站附近同时采集可吸入颗粒物(PM10),采用离子色谱和元素碳/有机碳分析仪分析获取其水溶性离子、元素碳和有机碳浓度.结果表明,采样期间北京、天津和张家口这3个采样点PM10质量浓度的日均值分别为233.82、279.64和238.13μg·m-3.4月27～29日,3个地区发生了沙尘暴天气,PM10质量浓度的最大日均值分别达755.54、831.32、582.82μg·m-3.沙尘暴期PM10的有机碳(OC)浓度、二次有机碳(SOC)/OC的比值、硝酸根(NO-3)和硫酸根(SO2-4)浓度均高于非沙尘暴期间.采用电荷平衡计算证明沙尘暴期间大气颗粒物表明呈碱性,说明外来沙尘暴与本地污染相互叠加,矿物元素改变了颗粒物表面的酸碱性,沙尘暴和有机物发生耦合,促进了二次有机物的转化.     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

金山湖闸坝型水体表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

采集金山湖闸坝型水体表层沉积物,经HNO3-HF-HClO4消解后,通过电感耦合等离子质谱法(ICP)测定沉积物As、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr等6种重金属含量,通过富集系数、地累积指数法、潜在生态风险评价以及溯源分析等对沉积物重金属的分布特征进行综合评价.结果表明:1金山湖表层沉积物As、Pb、Cu、Zn、Cr、Cd的平均值分别为23.22、26.20、24.42、143.12、245.30、0.67 mg·kg-1,其中,Pb、Cu含量低于土壤环境质量标准一、二级标准,Zn、Cr含量介于土壤环境质量标准一级标准与二级标准之间,As、Cd含量均超过土壤环境质量标准一、二级标准;从空间分布来看,Pb和Zn在北固山广场的1号样点形成最高值,As、Cu、Cr、Cd的含量分别在镇润洲码头附近的12号样点、运粮河河口区域的3号样点、湖中靠近征润州岛的14号样点、春江潮与解放路泵站之间往湖中心处的7号样点处出现最高值.2富集系数表现为As>Cr>Cd>Pb>Zn>Cu,表明金山湖表层沉积物中As的富集量最大,Cu最小.3根据地累积指数判断,金山湖未受Cu的污染,Pb、Zn、Cd则为轻度污染,As、Cr表现为偏中度污染;46种重金属的单项潜在生态危害系数表现顺序为Cd>As>Cr>Pb>Cu>Zn,其中,Cr、Pb、Cu、Zn均为轻微生态危害程度,As和Cd处于中等生态危害程度;从全湖分布看,北固湾广场附近(1号样点)、春江潮与解放路泵站之间靠近岸边区域(6号样)、春江潮与解放路泵站之间往湖中心处(7号样点)以及镇润洲码头附近(12号样点)样点的潜在生态危害为中等,其余采样点均为轻微潜在生态危害;5主成分分析结果表明,金山湖沉积物重金属的差异除了受到各样点沉积物环境背景值的影响外,还与各采样点周围人为活动、外源污水排放等有密切关系.6本次研究中发现闸坝对金山湖沉积物重金属分布的影响不明确,该部分内容尚需进行长时间尺度的研究.     

不同施磷量(KH2PO4)作用对Cu、Zn在红壤中的迁移转化

为了比较不同施磷量对土壤中重金属Cu、Zn迁移转化的影响,采用土壤柱进行室内淋溶实验,研究常见的磷肥磷酸二氢钾在少量5 mg·kg-1,适量15 mg·kg-1以及过量25 mg·kg-1条件下对Cu、Zn在红壤中的淋溶效应.结果表明土壤施用磷酸二氢钾降低了土壤渗滤液的pH,不同施磷量对土壤渗滤液pH影响不大,在整个淋滤过程,渗滤液pH呈现上升的趋势.磷酸盐作用下重金属Cu在土壤中的迁移主要集中表层土壤中,而Zn逐渐向深层土壤中迁移.土壤深层渗滤液中Cu、Zn浓度均比较低,对浅层地下水的危害性不大.淋滤结束后,重金属主要以残渣态存在土壤中,重金属Cu残渣态的比例为60%左右,重金属Zn残渣态比例为40%左右.高浓度磷酸二氢钾作用下有利于重金属Zn从残渣态及有机结合态向交换态转化.     

柱状污泥基活性炭制备方法及其除污染效能研究

以城市污水厂剩余污泥为原料,用氯化锌活化法研究一种柱状污泥基活性炭(CSAC)的制备方法及其工艺条件优化,并选择粉末污泥基活性炭(PSAC)和一种商品煤质碳(MAC)作为对照,考察了CSAC对重金属离子Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)及有机污染物硝基苯的吸附去除效能.结果表明,CSAC的比表面积及微孔容积分别是306.9 m2·g-1和0.109 cm3·g-1,仅为MAC的36.7%和23.6%,但其对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的平衡吸附量却远远高于MAC,说明CSAC表面存在的高含量酸性官能团在吸附去除重金属过程中起到了重要的作用.由于制备原料相同及制备工艺相似,CSAC与PSAC的理化性质基本相同,两种炭的表面酸性官能团含量较高,对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)均具有较好的吸附去除效果,优于MAC,只是CSAC的比表面积和微孔容积略低于PSAC;在对硝基苯的吸附实验中,CSAC及PSAC的吸附效率均远远低于MAC,说明在对有机物硝基苯的吸附中,活性炭的比表面积等物理性质起到了较大的作用.同时,所制备的CSAC的稳定度大于95%,易于分离回收,不会造成二次污染,适合废水中重金属离子的吸附去除.     

垂直流人工湿地LDHs覆膜改性沸石基质强化除磷效果及其机制

采用碱性水热-共沉淀法,将6种金属化合物(CaCl2、ZnCl2、MgCl2、FeCl3、AlCl3、CoCl3)两两组合生成9种不同类型的层状双金属氢氧化物并覆膜于常用垂直流人工湿地沸石基质表面;利用分别填充原始沸石及9种LDHs覆膜改性沸石基质的模拟垂直流人工湿地小试系统进行除磷净化实验,并结合10种沸石基质的等温吸附实验结果,对LDHs覆膜改性沸石基质的强化除磷机制进行研究.结果表明,相对于原始沸石基质,9种不同组合方式生成的LDHs覆膜改性沸石基质除磷效果均有不同程度的提高;Zn2+参与合成的改性基质除磷效果优良,其中ZnFe-LDHs改性沸石基质对总磷、溶解性总磷及磷酸盐的平均去除率超过90%,其最大理论吸附量达到了原始沸石基质的3倍;LDHs覆膜改性沸石基质通过增加化学吸附容量、提高物理吸附能力达到强化除磷效果的目的.     

CdSe/ZnS量子点对稀有鮈鲫胚胎发育的影响及其氧化应激作用

本研究以稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)为对象,研究了不同浓度CdSe/ZnS量子点(QDs)暴露下,稀有鮈鲫胚胎发育过程中自主运动频率、内心率和体长的变化,以及利用体内超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)作为毒性指标,反映CdSe/ZnS QDs暴露对稀有鮈鲫胚胎发育的氧化应激作用.结果显示:CdSe/ZnS QDs对稀有鮈鲫胚胎72 hpf(hours post fertilization)的半致死浓度(LC50)为319.629 nmol·L-1,96 hpf的半致畸浓度(EC50)为203.312 nmol·L-1.CdSe/ZnS QDs暴露不仅影响稀有鮈鲫胚胎死亡率、畸形率、自主运动频率、孵化时间和孵化率,而且使其内心率减缓、体长缩短,导致胚胎卵凝结,心包囊肿,出现脊椎弯曲等多种毒性现象.同时发现,CdSe/ZnS QDs暴露导致稀有鮈鲫体内MDA含量增加以及SOD活力的降低.这表明CdSe/ZnS QDs对稀有鮈鲫胚胎发育具有致畸、致死作用,而氧化应激可能是引起其胚胎致畸、致死的重要机制之一.     

基于GLUE法的多指标水质模型参数率定方法

目前对水质模型进行参数率定通常利用计算机算法来实现,但由于水质模型日趋复杂的非线性结构往往会导致"异参同效"现象,无法通过单个似然度判断参数的取值是否能够取得真值.为避免这一情况,本文提出了一套基于GLUE法的多目标模型参数率定方法,并以WASP水质模型的应用为例,通过Sobol方法确定模型的敏感参数,并利用DO、CBOD、氨氮、硝态氮4项指标的似然函数对参数同时进行率定.结果表明,该方法既可以有效地避免因追求"过拟合"而造成模型参数取值不当,也可以减小模型参数的不确定性,为具有"异参同效"现象的复杂模型的参数率定工作提供了一个更为可靠的方法.     

西安城区大气中多氯联苯季节变化及来源解析

为了解西安城区大气中多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)的浓度水平、季节变化特征及来源,于2012年夏季、冬季分别对西安市城区大气进行每周1次的主动采样,共获得22对大气样品(气态和颗粒态).结果表明,西安城区大气中∑64PCBs的浓度为76.21~338.77pg·m-3,平均浓度为183.85 pg·m-3,且主要存在于气态样品中.组成上主要以低氯代PCBs为主,其中,三氯和四氯代PCBs占总浓度的59.64%~91.39%.气态样品中,夏季、冬季PCBs的平均浓度分别为201.68、151.11 pg·m-3;颗粒态样品中,冬季PCBs平均浓度是夏季的6.65倍.通过主成分分析法对西安城区大气中PCBs的来源进行解析,发现主成分1的方差贡献率为36.06%,主要为来自我国生产的变压器油源;主成分2的方差贡献率为20.29%,可能来自于油漆的使用.     

北京典型道路交通环境机动车黑碳排放与浓度特征研究

本研究对2009年北京市典型道路(北四环中路西段)进行实际交通流监测和调研,分析了总车流量、车型构成和平均速度的日变化规律.应用北京机动车排放因子模型(EMBEV模型)和颗粒物黑碳排放的研究数据,计算该路段的黑碳平均排放因子和排放强度.根据同期观测的气象数据,应用AERMOD模型对道路黑碳排放进行了扩散模拟,并根据城市背景站点和道路边站点的监测数据对模拟结果进行了验证.研究表明,该路段黑碳平均排放因子与重型柴油车在总车流中所占比例呈现出极强的相关性,由于北京市实行货车区域限行制度,日间时段总车流的平均黑碳排放因子为(9.3±1.2)mg·km-1·veh-1,而夜间时段上升至(29.5±11.1)mg·km-1·veh-1.全天时均黑碳排放强度为17.9~115.3g·km-1·h-1,其中早(7:00—9:00)晚(17:00—19:00)高峰时段的黑碳排放强度分别为(106.1±13.0)g·km-1·h-1和(102.6±6.2)g·km-1·h-1.基于同期监测数据验证,AERMOD模型的模拟效果较好.模拟时段的道路黑碳排放对道路边监测点的平均浓度贡献为(2.8±3.5)μg·m-3.由于局地气象条件差异,日间和夜间的机动车排放对道路边黑碳的模拟浓度存在显著差异.日间时段,小型客车排放对道路边站点的黑碳浓度贡献最高,达(1.07±1.57)μg·m-3;其次为公交车,达(0.58±0.85)μg·m-3.夜间时段货车比例明显上升,其黑碳排放占主导地位,贡献浓度(2.44±2.31)μg·m-3.