2015~2021年青藏高原地表臭氧时空变化及驱动因素分析

基于青藏高原12个城市2015~2021年的大气污染监测数据和气象数据,分析了青藏高原地表臭氧（O₃）时空分布格局. 采用KZ滤波将O₃-8h原始序列分解为不同时间尺度的分量,并利用气象变量的多元线性回归定量地分离出气象和排放的影响. 结果表明,2015~2021年青藏高原12个城市地表ρ（O₃-8h）均值为78.7~156.7 μg·m^-3,O₃浓度超标率（国家二级标准）为0.7%~1.5%. O₃-8h月浓度变化呈单峰倒“V”型和多峰“M”型,浓度峰值出现在4~7月,谷值多出现在7月、 9月和12月. 经KZ滤波分解的O₃-8h短期、季节和长期分量对12个城市O₃-8h原始序列总方差的贡献率分别为29.6%、 51.4%和9.1%. 从整个区域看,2015~2017年气象条件对青藏高原O₃降低不利,使得O₃-8h长期分量升高0.2~2.1 μg·m^-3. 2018~2021年气象有利于O₃浓度降低,导致O₃-8h长期分量降低0.4~1.1 μg·m^-3. 气象条件增加了阿里、拉萨、那曲、林芝、昌都、海西和西宁的O₃-8h长期分量,其平均贡献率为30.1%. 气象条件降低了日喀则和果洛的O₃-8h长期分量,贡献率分别为359.0%和56.5%. 阿里、日喀则、那曲、海西和西宁O₃-8h长期分量的上升可能是由于PM_2.5长期分量快速下降[4.04 μg·（m³·a）^-1]导致.     

《大气污染防治行动计划》对郑州市冬季PM2.5浓度及化学组成影响

基于《大气污染防治行动计划》实施前后,在污染严重的冬季（2013年和2018年12月同期）,采集郑州市监测站的PM_2.5样品,分析PM_2.5化学组成,通过对比分析PM_2.5中的EC、OC、水溶性离子和金属元素的浓度变化来评估PM_2.5浓度及化学组成的变化,同时选取不同阶段重污染过程,探究PM_2.5浓度及组成的变化. 结果表明：①郑州市冬季ρ（PM_2.5）平均值由2013年的（215.38 ±107.28） μg·m^-3 下降至2018年的（77.45 ±49.81） μg·m^-3,下降率高达64%. ②PM_2.5中EC、K⁺、SO₄^2-和Cl^-,分别下降了85%、80%、78%和72%;OC、NH₄⁺和NO₃^-下降幅度较小,分别为50%、41%和32%. ③与2013年冬季相比,2018年冬季OC/EC的值升高了2.6倍,二次有机碳在OC中占比升高至57%;同时,硫氧化率和氮氧化率的值分别升高了1.5倍和1.0倍,表明郑州市二次污染较为严重,二次转化程度升高. ④NO₃^-/SO₄^2-（质量比）由2013年的0.8 ±0.2升高至2018年2.5 ±1.0,表明郑州市移动源贡献上升并且超过固定源成为冬季大气污染的主要来源. ⑤不同阶段重污染过程对比结果显示,与2013年相比,2018年重污染过程中PM_2.5浓度下降显著,峰值浓度下降了61%,主要化学组成由OC、NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺变为OC、NO₃^-和NH₄⁺. 研究结果表明郑州市一次排放源管控取得了显著的成效,但二次生成对PM_2.5贡献呈现升高趋势,因此未来需要关注二次生成的影响.     

2018~2021年成都市碳质气溶胶变化特征分析

碳质气溶胶是细颗粒物（PM_2.5）的重要组成部分,可影响全球气候变化、大气能见度、区域空气质量和人类健康. 为了探究减排背景下碳质气溶胶的长期变化特征,通过实时在线监测获取了2018～2021年成都市PM_2.5样品中的有机碳（OC）、元素碳（EC）、挥发性有机物（VOCs）浓度以及相应的气象数据. 结果表明,监测期间ρ（OC）和ρ（EC）均值分别为（10.9 ±5.7）μg·m^-3和（2.6 ±1.9）μg·m^-3,在PM_2.5中占比分别为25.2%和6.0%,ρ（SOC）均值为（5.7 ±3.3）μg·m^-3,在OC中的占比为52.9%. OC和EC浓度随PM_2.5年际变化趋势一致,2018~2020年呈下降趋势[PM_2.5：年均下降浓度为-7.1 μg·（m³·a）^-1,年均降幅为-14.6 %·a^-1;OC：年均下降浓度为-1.7 μg·（m³·a）^-1,年均降幅为-14.2 %·a^-1;EC：年均下降浓度为-0.1 μg·（m³·a）^-1,年均降幅为-4.4 %·a^-1],2021年各污染物浓度较2020年均有不同幅度反弹. PM_2.5和OC浓度大小为：冬>春>秋>夏,EC浓度大小为：冬>秋>春>夏,OC和EC占比分别呈夏季和秋季高于其他季节,对应季节OC和EC占比分别为26.8%和6.9%. 随着污染程度的加重,OC、EC和SOC浓度逐步上升,但在PM_2.5中的占比却呈下降趋势,说明成都市PM_2.5污染的控制因子并不是碳组分. 源解析结果表明,成都市碳质气溶胶主要受机动车、工业源、生物质燃烧源、VOCs二次转化影响. 2019~2021年,EC受VOCs中机动车特征组分影响逐年下降,春季和秋季OC和EC受VOCs影响大于其他季节,春秋季节应加大VOCs排放治理,减少二次转化影响.     

紫色土丘陵区退耕还林对坡地土壤碳氮空间分布的影响

为了弥补我国四川盆地紫色土丘陵区退耕还林对坡地土壤碳（C）和氮（N）时空分布影响的研究不足,依托中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站在万安小流域建立的长期观测样地,对比分析了约30年历史的退耕林地及其邻近的坡耕地不同坡面位置土壤的C、N形态、含量及其储量. 结果发现,退耕还林后,显著增加了剖面土壤有机碳（SOC）含量及储量（P< 0.05）,其中表层土壤（0~20 cm）SOC储量增加了25.86 t·hm^-2,年均SOC储量增加速率为0.89 t·hm^-2. 土壤总氮（TN）含量虽略有增加,但仅限于0~20 cm土层. 退耕林地与坡耕地相比,速效C、N养分如,土壤硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）和可溶性有机碳（DOC）含量在整个土壤剖面（0~70 cm）的差异性基本不显著（P> 0.05）. 此外,研究还发现空间位置对坡耕地土壤TN、SOC、NO₃^--N、NH₄⁺-N和DOC含量均有显著影响（P< 0.05）;土壤TN和SOC含量沿坡面的变化趋势大小为：下坡位>上坡位>中坡位,而土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N和DOC含量沿坡面的变化趋势大小则为：上坡位<中坡位<下坡位. 退耕林地土壤仅DOC含量受坡位的显著影响,并沿坡面向下呈增加趋势. 结果表明,在评估紫色土丘陵区土地利用变化对土壤碳氮储量的影响时,不能忽视地形等因素的影响.     

不同污染等级下阳泉市PM2.5传输特征和潜在源区分析

利用2020~2022年阳泉市的PM_2.5监测数据、NCEP数据及对应时刻天气形势分析的气象资料,采用 HYSPLIT4 后向轨迹模式,引入多站潜在源贡献因子分析法（MS-PSCF）和轨迹密度分析法（TDA）,对阳泉市PM_2.5传输通道和潜在源区分区域、分级别研究. 结果表明：①阳泉市PM_2.5污染主要集中在阳泉和平定,盂县相对较轻,阳泉和平定的不同污染等级天数占比及PM_2.5浓度的平均值和最高值均要明显比盂县高,PM_2.5分布特征与本地特殊地形密切相关. ②小风天气下不同污染等级PM_2.5污染次数最多、PM_2.5浓度最高;东西向区域输送对阳泉和平定PM_2.5污染次数和PM_2.5浓度影响明显,且偏东风贡献显著;盂县中度以上天气以本地污染源影响为主. ③中度以上污染天气生成维持的地面形势主要有4种,暖低压型（22%）、高压前部（底部）型（54%）、高压后部型（14%）和均压场型（10%）,高压前部（底部）型是造成PM_2.5浓度升高的主要地面形势;高空形势主要有2种,平直西风气流型（78%）和西北气流型（22%）,平直西风气流型是造成PM_2.5浓度升高的主要高空形势. ④MS-PSCF和TDA分析法得出的PM_2.5不同污染等级的传输通道和潜在源区结果具有一致性,PM_2.5主要传输通道为东北、东南和西北通道,东北和东南通道为短距离传输,是造成PM_2.5浓度增加的主要路径,西北通道与西北沙尘传输通道一致,属于长距离传输;PM_2.5主要的污染潜在源区位于河北中西部与东南部、河南东北部及其与山东西南部交界处、山西东南部.     

鹤壁市臭氧及VOCs污染特征、来源与减排控制策略分析

为解决鹤壁市臭氧（O₃）污染问题,基于2022年夏季（6~9月）常规污染物及挥发性有机物（VOCs）在线小时分辨率监测数据,采用OFP-PMF源解析-EKMA相结合的方法,进行O₃污染及其前体物VOCs来源与减排的污染控制策略分析. 结果表明,O₃多发生于高温低湿低压条件,芳香烃和含氧挥发性有机物（OVOCs）对臭氧生成潜势（OFP）及VOCs组分贡献较大,是活性和浓度优势物种. 源解析结果表明机动车尾气源（25.3%）是鹤壁市VOCs的主要来源,其次是工艺过程源（17.7%）和生物质燃烧源（17.6%）. 因此,与化石燃料及工业生产相关的排放源是鹤壁市大气VOCs的亟待控制源. 在O₃污染时期,鹤壁市臭氧生成处于VOCs控制区,基于EKMA的减排模拟结果显示,对VOCs和氮氧化物（NO_x）进行协同减排,且VOCs减排75%和NO_x减排10%时可以达到国家环境空气质量二级标准.     

北京郊区河流潜在危险生物因子赋存特征

危险生物因子（DBAs）是我国生物安全法防范和应对的主要对象,明确北京郊区河流中DBAs赋存特征对保障北京用水安全具有重要的参考意义. 从微生物学的角度,DBAs指可能对人类、动物、植物和环境等生物体造成重大危害的微生物、毒素和其他生物活性物质. 针对北京郊区河流（牤牛河、潮河和白河）,基于宏基因组学研究方法,从DBAs分子生物学组成出发,解析了核酸（抗生素抗性基因,ARGs）、核酸&蛋白（病毒）和完整细胞结构（致病菌）等DBAs的赋存特征. 结果表明,北京郊区河流水样和底质中存在高丰度的多重耐药ARGs,平均占比为74.11% ±6.82%,但主要ARGs亚型为低风险型,传播性较低,牤牛河上游ARGs丰度最高,半城子水库对上游ARGs丰度起到一定控制作用;郊区河流中原核生物病毒多为蓝病毒科（Kyanoviridae）和尾病毒科（Peduoviridae）,平均占比为16.98% ±8.44%和16.19% ±10.79%,真核生物病毒为拟菌病毒科（Mimiviriae）和藻类DNA病毒科（Phycodnaviridae）,平均占比为10.37% ±12.68%和8.34% ±6.97%,均为对水体中藻类和致病菌的控制具有贡献的病毒科,经过半城子水库后,病毒组分发生剧烈变化,蓝病毒科、拟菌病毒科和藻类DNA病毒科的丰度显著增加. 潮河、白河和牤牛河水体中的病毒群落存在显著差异;致病菌主要包括脑膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）、猪布鲁氏菌（Brucella suis）、肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）和伯克霍尔德氏菌（Burkholderia pseudomalle）等,平均占比分别为19.17% ±3.63%、12.76% ±2.88%、11.22% ±1.95%和8.26% ±1.84%. 不同支流和位点中的致病菌组成和丰度存在显著差异,这可能受到水质、污染源、环境因素和人类活动的影响. 研究结果可为北京市郊区河流水安全管理和生物风险控制提供数据支撑.     

丹江口水库浮游细菌和氮磷循环基因垂直分布特征及其驱动因素

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其驱动因素尚未清晰. 选取丹江口水库5个生态点位,采用宏基因组学研究表层、 中层和底层垂直分布浮游细菌群落组成,分析预测氮磷循环功能及其驱动因素. 结果表明,丹江口水库主要由变形菌门、 放线菌门和浮霉菌门等优势种群组成,不同深度来源的浮游细菌群落结构具有显著差异,水温（T）、 氧化还原电位（ORP）、 溶解氧（DO）和Chla是影响浮游细菌群落组成的主要因素. 氮循环功能基因分析表明,主要涉及生物固氮过程、 硝化作用、 反硝化作用和异化硝酸盐还原作用等7个主要途径的gltB、 glnA、 gltD、 gdhA和NRT等39个氮循环功能基因. 磷循环功能基因分析表明,主要涉及有机磷矿化、 无机磷溶解、 调节等6个主要途径的pstS、 ppx-gppA、 glpQ和ppk1等54个磷循环功能基因. 聚类分析表明不同深度是影响氮磷循环功能基因组成和丰度的主要因素,表层和底层氮磷循环功能基因丰度高于中层样品. 奇异球菌属、 嗜氢菌属、 Limnohabitans和棍状杆菌属等是氮磷循环的关键物种. DO、 pH、 T、 总溶解性固体（TDS）、 电导率（EC）和Chla与氮磷循环功能基因显著相关,以上环境因子随丹江口水库深度增加浓度降低或升高,导致浮游细菌氮磷循环功能基因呈明显的垂直分布特征. 通过揭示丹江口水库不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其影响因素,可为丹江口浮游细菌生态功能和多样性保护发挥潜在的作用.     

混合接种PN与PN/A颗粒污泥快速启动连续流自养生物脱氮反应器

在连续流条件下,快速培养亚硝化-厌氧氨氧化（PN/A）颗粒污泥是实现污水高效生物脱氮处理的关键技术. 与PN/A污泥相比,亚硝化（PN）颗粒污泥具有生长周期短、易于批量化培养的优点,并可作为富集厌氧氨氧化菌（AMX）的载体. 在3个完全混合流反应器（R1~R3）中,分别按照质量比3∶1、1∶1和1∶3混合接种PN/A和PN颗粒污泥,并通过设置高氨氮负荷、短水力停留时间和强水力剪切条件,成功启动了连续流自养生物脱氮工艺. 结果表明,尽管R3的启动时长较R1和R2更长,但污泥接种比并未显著影响连续流反应器在稳定状态下的脱氮性能,总氮去除负荷均可达到2.6 kg·（m³·d）^-1以上. 接种的PN颗粒污泥通过提供好氧氨氧化菌种（AOB）,为AMX生长供给了充足的亚硝态氮基质,充分发挥了培养PN/A颗粒污泥的前驱体作用. 由高通量测序结果可知,R1~R3中成熟颗粒的微生物丰度和多样性指数均明显高于接种污泥. AOB（Nitrosomonas属）和AMX（Candidatus Kuenenia和Brocadia属）与Chloroflexi、Bacteroidetes和Chlorobi等异养菌门是驱动自养生物脱氮和维持颗粒结构稳定的关键菌群. 总之,PN与PN/A颗粒污泥的混合接种是快速启动连续流自养脱氮工艺的可行策略,对工程应用具有指导意义.     

自养-异养分步生物沥浸铅锌冶炼废渣中的有价/有毒金属

针对铅锌冶炼废渣组分复杂、含有多种金属类型、难以用单一沥浸体系溶释所有目标金属的特点,提出自养-异养分步生物沥浸的处理思想.结果表明:自养生物沥浸对锌、镉、铟、砷、铅的最高沥浸效率分别为90％、86％、71％、25％、12％,对银的沥浸效率为0;异养生物沥浸对于自养生物沥浸残渣可获得最高37％ 的银沥浸效率,而铅锌冶炼...