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.     

重庆市煤矸山周边农产品镉健康风险评价及土壤环境基准值推导

以重庆市煤矸山周边农用地土壤和农产品（玉米和水稻）为研究对象,测定土壤和农产品（玉米和水稻）中Cd含量,评估摄入农产品（玉米和水稻）对人体的潜在健康风险,并基于物种敏感性分布法（SSD）推导土壤环境基准值.结果表明,重庆煤矸山周边旱地土壤Cd含量超风险筛选值的点位占55.8%,水田土壤Cd含量超风险筛选值的点位占31.6%,土壤Cd以较高生态危害和高生态危害为主,分别占47.4%和36.8%.玉米Cd含量超标点位占4.4%,水稻Cd含量均未超标.健康风险评价表明因食用玉米和水稻摄入Cd的非致癌健康风险可忽略,食用玉米摄入Cd存在可耐受致癌健康风险,食用水稻摄入Cd存在不可耐受致癌健康风险,且玉米和水稻Cd含量敏感度最高.SSD推导出煤矸山周边旱地土壤在pH≤5.5、5.57.5时Cd的环境基准值分别为0.491、0.382、0.376和0.588 mg ·kg^-1,水田土壤Cd的环境基准值为0.807 mg ·kg^-1.水田土壤和旱地土壤pH≤7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏严;旱地土壤pH>7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏宽松.应加强煤矸山周边土壤Cd污染防治和农产品安全利用研究,并对土壤Cd环境基准值进行适当调整.     

垃圾渗滤液处理工艺改进的研究

针对武进夹山垃圾填埋场渗滤液处理工艺设计及运行过程中存在的问题 ,提出了厌氧与SBR 混凝法相结合的渗滤液处理工艺改进方案。研究表明 :SBR及混凝处理的CODCr最大降解率分别达 4 2 5 %、6 3 0 % ,SBR法正交试验得出的最佳工艺条件是 :曝气时间 30h ,闲置时间 6h ,污泥浓度 5 0mg L ;化学混凝对SBR法处理的出水有较好处理效果 ,其最佳进水pH值应控制在 9 0左右。最后 ,结合填埋场现有的处理工艺及运行现状 ,对处理工艺改进方案进行了讨论。     

MSW好氧生物反应器与单纯好氧填埋的对比实验

设计了一组对比实验 ,即城市固体废物 (MSW)好氧生物反应器与单纯好氧填埋方式的对比实验。其中MSW好氧生物反应器是强制通风好氧填埋和渗滤液循环两种填埋方式有机结合体。通过该对比实验研究两者对填埋的垃圾及所产生的渗滤液的降解情况 ,从而得出MSW好氧生物反应器有很好的降解效果     

光电协同催化氧化苯甲酸的试验研究

在自制的光电协同催化氧化反应器中,对苯甲酸溶液进行了光电协同催化氧化处理研究,考察了阳极偏电压、反应氛围和制备光阳极所用基材对苯甲酸降解效率的影响,并比较了光电协同催化氧化与光解、光催化氧化和电解处理对苯甲酸去除率的差异.试验结果表明,经过1h的处理,光电协同催化氧化对苯甲酸的去除率可达85%以上,远远高于光解、光催化氧化和电解处理对苯甲酸的去除率(依次为48%、30%和约0%),具有明显的光电协同作用;工作电极与对电极采用内外同心圆柱形的布置方式;在通入高纯氮的条件下,TiO₂/Ti板光阳极对苯甲酸的去除率在1h时可达98%,优于TiO₂/Al板光阳极在仆时对苯甲酸85%的去除率;在通入纯氧的条件下,TiO₂/Ti板光阳极和TiO₂/Al板光阳极经过1h对苯甲酸的去除率均接近100%.     

基因重组细胞在环境样品多氯联苯检测中的应用

为发展快速、简便和廉价的检测环境和生物样品中的多氯联苯技术,本研究利用重组有绿色荧光蛋白(GFP)和荧光素酶(Luc)报告基因的2个细胞系,检测从野外环境中所采集的水、底泥和生物样品中的多氯联苯的含量.研究结果表明,GFP和Luc荧光强度与多氯联苯标样浓度的相关性很好,相关系数分别达到0.99188和0.98239;具有很好的剂量-效应关系.与气相色谱-电子捕获器法(GC-ECD)的仪器分析比较,GFP和Luc的荧光强度与环境样品中的多氯联苯化合物含量也具有很好的相关性.因此可用于受多氯联苯污染的环境样品筛选和半定量快速、简便、廉价检测.     

生物质燃烧对东南亚及中国南方对流层臭氧含量影响的模拟研究

利用区域气候和大气化学模式系统,对2000年春季生物质燃烧排放影响东南亚及中国南部地区对流层臭氧含量进行模拟研究.结果表明,春季东南亚和南亚的生物质燃烧不仅影响源区对流层臭氧含量,而且对处于环流下游的中国南部地区也有显著作用;燃烧源区主要影响对流层低层,下游地区则影响对流层中低层.在源区引起的对流层臭氧总浓度增加达2.1×10^-1g/m²,对下游的中国南部地区增加量为9.0～12.0×10^-2g/m²;源区大气低层1000～900hPa的臭氧含量可增加36×10^-9m³/m³ 以上,而在中国南部750～700hPa高度上空的增加达15×10^-9m³/m³.     

天津地区土壤中萘的生态风险分析

以天津地区表土188个样点的实测萘浓度以及萘对10种代表性土壤生物的半致死浓度为基础资料,尝试用3种方式评价了该地区土壤中萘的生态风险.并进行了方法学比较.研究结果发现,暴露浓度和毒性效应概率密度函数的重叠面积与联合概率曲线一致地反映出很低的生态风险,准确计算的暴露浓度超过LC50的概率仅为1.67%.结果说明该地区土壤萘的生态风险极低,仅严重污染的局部地区可能发生最敏感生物种受害.用于进行风险评价的3种方法各有利弊.     

高效纤维素分解菌在蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中的应用

以滇池流域典型的蔬菜废物和花卉秸秆为堆肥原料,以本实验室筛选、保存的17株纤维素降解菌和1株购买的产黄纤维单胞菌(Cellulomonas Flavigena)为复合接种剂,对不同接种条件和控温条件下的联合堆肥中试进行了研究.实验结果表明,在一次发酵的初始阶段,以体积分数0.5%的接种量向堆肥中接种纤维素降解复合菌剂可有效提高发酵过程堆料中纤维素降解菌的种群密度,并使其迅速成为优势菌群,尤其是当堆体处于控温55℃的工况条件时,其菌群密度可保持在3.84×10⁹～1.80×10¹⁰CFU/g;在二次发酵的初始阶段,以体积分数1%的接种量接种,可有效提高二次发酵阶段堆温的回升.对堆料中木质素和纤维素含量以及堆肥终产物的粒径分布指标--过筛率的检测表明,接种的复合纤维素降解菌可有效地降解堆料中的木质纤维素,接种处理中纤维素的降解率比不接种处理高23.64%,接种处理堆肥终产物的过筛率(2.0 cm)比不接种处理高18.28%.研究表明,用纤维素降解复合菌剂进行二次接种二次发酵,能够有效地促进蔬菜-花卉秸秆联合好氧堆肥中物料的纤维素组分的降解,达到加快堆肥进程,提高堆肥品质的目的.     

作物生长和氮含量对土壤-作物系统CO2排放的影响

为探讨作物生物学特征对土壤-作物系统CO₂排放的影响,本研究基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,以冬小麦和水稻作物为研究对象,采用盆栽和大田试验的方法,在作物生长的主要生育期原位测定了土壤-作物系统CO₂排放速率,同时测定了作物生物量和氮含量.研究结果表明:①土壤-作物系统CO₂排放在生长季内呈现动态变化,土壤-水稻系统CO₂排放高于土壤-冬小麦系统.②作物暗呼吸速率与生物量呈显著线性相关.③作物暗呼吸系数(R_d)的季节变化可以用植株氮含量来描述.冬小麦R_d与N含量的关系可用线性方程R_d=0.0124N-0.0076(R²=0.9879,p<0.001)表示;水稻R_d与N含量的关系可用二次方程R_d=0.0085N2-0.0049NR²=0.9776,p<0.001)表示.④作物根系的参与极大地促进了土壤呼吸.冬小麦生长季土壤表观呼吸CO₂平均值为247.2 mg·(m²·h)^-1 ,高于未种作物土壤1.78倍,水稻生长季为215.3 mg·(m²·h)^-1 CO₂,高于未种作物土壤的3.38倍.冬小麦根系呼吸系数大于水稻,其根际呼吸对土壤表观呼吸的贡献高于水稻.