Vertical distribution of volatile organic compounds conducted by tethered balloon in the Beijing-Tianjin-Hebei region of China

Volatile organic compounds (VOCs) as precursors of ozone and secondary organic aerosols can cause adverse effects on the environment and human health. However, knowledge of the VOC vertical profile in the lower troposphere of major Chinese cities is poorly understood. In this study, tethered balloon flights were conducted over the juncture of Beijing-Tianjin-Hebei in China during the winter of 2016. Thirty-six vertical air samples were collected on selected heavy and light pollution days at altitudes of 50-1000 meters above ground level. On average, the concentration of total VOCs (TVOCs) at 50-100 m was 4.9 times higher than at 900-1000 m (46.9 ppbV vs. 8.0 ppbV). TVOC concentrations changed rapidly from altitudes of 50-100 to 401-500 m, with an average decrease of 72%. With further altitude increase, the TVOC concentration gradually decreased. The xylene/benzene ratios of 34/36 air samples were lower than 1.1, and the benzene/toluene ratios of 34/36 samples were higher than 0.4, indicating the occurrence of aged air mass during the sampling period. Alkenes contributed most in terms of both OH loss rate (39%-71%) and ozone formation potential (40%-72%), followed by aromatics (6%-38%). Finally, the main factors affecting the vertical distributions of VOCs were local source emission and negative dispersion conditions on polluted days. These data could advance our scientific understanding of VOC vertical distribution.     

不同尺度下蒸散量测算方法的应用及展望

在水资源日益稀缺的背景下,蒸散作为陆地水循环的重要组成部分,对水资源管理和农业灌溉方案的制定都起着决定性作用。在全球尺度上,蒸散量整体呈现出了明显的随时间增加趋势,但区域尺度及流域尺度的蒸散变化则呈现出较大的不确定性,并且在一些下垫面比较复杂的地区,如喀斯特小流域,蒸散作为流域水循环的重要组成部分往往难以准确测定,所以更需要因地制宜地选择蒸散量测算方法。基于此,本文以各种方法的研究尺度为切入点,将当前被广泛接受的蒸散研究方法分为小尺度方法,即针对单体植株和适用于田块尺度的蒸散研究方法,包括树干液流法、零通量面法、风调室法、蒸渗仪法以及土壤-植被-大气连续体(SPAC)水分传输综合模拟法;百米尺度方法,包括波文比法和涡动相关法;公里尺度方法,主要包括闪烁仪法;流域及区域尺度方法,包括水量平衡法和空间遥感法。概述了各个方法的应用范围、特点以及局限性,列举了前人工作中各种方法之间的对比验证,着重分析了闪烁仪方法在复杂下垫面的应用前景,以便在不同研究条件和研究尺度下能选择最佳的蒸散量测算方法,并对未来蒸散研究进行了展望。     

接种丛枝菌根真菌对诸葛菜生理指标和氮磷钙吸收的影响

为了探究AM（Arbuscular mycorrhiza fungi,丛枝菌根）真菌对于喀斯特地区石漠化治理的应用,以石灰土为培养基质模拟喀斯特高钙环境,选用4种球囊霉属的AM真菌（BEG-141、BEG-167、BEG-168、BEG-193）作为供试菌种接种喀斯特适生植物——诸葛菜（Orychophragmus violaceus）进行模拟研究.选取诸葛菜的全株生物量、净光合速率值、水分利用率为生理指标同时以氮磷钙为代表元素,通过对比接种和非接种试验,研究AM真菌对宿主植物生理状态的影响.结果表明:接种AM真菌对喀斯特适生植物诸葛菜的生长有显著的促进作用,对全株生物量的促进效应达到了3~5倍;对净光合速率值比较分析,接种组显著高于对照组,与对照组相比接种组净光合速率提高了2~3倍,其中BEG-167接种组的净光合速率〔33.14 μmol/（m2·s）〕最大;从水分利用率来看,只有BEG-168和BEG-141的水分利用率显著高于对照组,分别为对照组的1.8和1.4倍;所有接种组地下部的TP含量都显著高于对照组,提高了9.71%~34.39%,只有BEG-193接种组的地上部分TP含量显著高于对照组,整体而言,接种促进了诸葛菜地下部分对TP的吸收;接种组地上部TN含量均显著低于对照组,而地下部的TN吸收提高了38.07%~138.04%,均显著高于对照组;此外,接种后诸葛菜地上部TCa（总钙）含量降低了7.61%~55.58%,接种减少了TCa向其地上部的运输,从而减少TCa过量对植物体的伤害.研究显示,AM真菌对诸葛菜的促进效应很可能是通过提高植株净光合速率、水分利用率、TP和TN的吸收,抑制钙向植物体地上部转移等途径实现的.      

苛刻条件下管道泄漏综合防治技术

分析了塔河油田管道腐蚀现状,研究了腐蚀的机理,阐述了对苛刻条件下管道的泄漏开展不同类型缓蚀剂加注防腐方式、单井管道分级管控方式等综合防治技术,取得较好效果。     

土壤起尘悬浮颗粒物中铅赋存特性模拟

为了探索土壤起尘后悬浮颗粒物对铅的携带特性与其矿物组成、粒径尺寸之间的关联,揭示土壤起尘矿物特性及其重金属污染赋存行为,并为雾霾矿物基源特性分析及后期治理提供理论参考.通过对土壤样品进行铅污染预处理,在实验室系统内模拟风速条件下进行起尘试验,利用悬浮颗粒采样仪对经过风吹起尘后的悬浮颗粒物（TSP）、吹前表层土、吹后表层土、吹后地表土及不同粒径悬浮颗粒物进行了收集,并对悬浮颗粒物、吹前表层土、吹后表层土、吹后地表土及不同粒径悬浮颗粒物中铅的赋存状态及矿物组成与含量进行了分析.结果表明:①土壤经过风吹起尘后,悬浮颗粒物中w（Pb）为2.584 mg/g,吹前表层土中w（Pb）为0.916 mg/g,悬浮颗粒物中w（Pb）约是吹前表层土中w（Pb）的3倍;②不同粒径悬浮颗粒物上的w（Pb）各不相同,＞10.2 μm的粒径中w（Pb）为1.716 mg/g;＞4.2~10.2 μm的粒径中w（Pb）为2.720 mg/g＞2.1~4.2 μm的粒径中w（Pb）为3.937 mg/g＞1.4~2.1 μm的粒径中w（Pb）为5.442 mg/g,w（Pb）随着粒径的增加而减小;③随着悬浮颗粒物粒径的减小,黏土矿物（伊利石+绿泥石）的含量在不断的增加.研究显示,土壤起尘过程是对Pb的一种高于本底浓度的迁移过程;起尘颗粒物中w（Pb）随着悬浮颗粒物的粒径的减小而增加,呈负相关;w（Pb）与黏土矿物（伊利石+绿泥石）含量在不同粒径悬浮颗粒物上的变化规律具有一致性,呈正相关,黏土矿物（伊利石+绿泥石）对Pb具有较好的吸附性.      

低浓度溶解氧下猪粪固体有机物水解产酸研究

本文以猪粪为发酵原料,通过批式实验研究不同溶解氧(DO)浓度(0—0.26 mg.L-1)、发酵时间(3—12 d)和挥发性固体(VS)浓度(11.14—111.35 g.L-1)对猪粪固体水解酸化过程的影响,确定了低DO浓度下固体有机物优化水解产酸工艺条件:中温35℃,初始VS浓度37.11 g.L-1,初期的DO浓度0.1—0.26 mg.L-1.在此条件下,发酵时间3 d,DO浓度下降到0.10 mg.L-1以下.猪粪发酵液pH值由7.45±0.10降低到5.86±0.17,VS降解率(25.67±1.20)%,挥发性脂肪酸(VFA)中乙酸(3895±91)mg.L-1、丙酸(2313±82)mg.L-1、正丁酸(1361±17)mg.L-1、正戊酸(540±11)mg.L-1.优化条件下的猪粪水解酸化液进行厌氧产甲烷发酵,发酵10 d内产气停止,低溶解氧水解酸化和厌氧产甲烷发酵累计时间仅为13 d,甲烷体积分数(69.5±0.2)%,VS产气率为(0.282±0.011)L CH.4g-1VS.研究结果表明,适当延长发酵时间能够增加VFA中乙酸的含量,初始VS浓度差异对发酵液VFA浓度和VS降解率的影响较显著,低溶解氧能够促进猪粪固体有机物水解过程.     

应用过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs的生物有效性

采用过硫酸盐氧化法测定了北京市某焦化厂表层土壤中16种PAHs的生物有效性,并分析了过硫酸盐氧化前、后SOM(土壤有机质)的质量分数及其结构组成,以研究过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs生物有效性方面的可行性. 结果表明:①7个供试土壤样品中w(∑PAHs)(16种PAHs质量分数之和)为10.80~249.00 mg/kg,并以HPAHs(高分子量PAHs)为主,不同环数PAHs的质量分数与w(SOM)均呈正相关,二者关系符合对数方程(R2为0.653~0.798). ②依据过硫酸盐氧化前、后土壤中w(PAHs)的变化得到PAHs的生物有效性,其中,2~3环PAHs的生物有效性平均值为0.46,略高于4环PAHs(0.22)和5~6环PAHs(0.28),较高w(SOM)及HPAHs均易引起焦化厂土壤中PAHs生物有效性的下降. ③过硫酸盐氧化前不同环数PAHs的质量分数与氧化后PAHs的残留量呈显著正相关(R2为0.991~0.994),故可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性. ④与过硫酸盐氧化前相比,氧化后土壤中w(SOM)平均下降23.0%,FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析结果显示,1 448 cm-1处吸收峰表征的脂肪碳可能是被氧化去除的软质碳的主要组分,氧化后SOM中的芳香碳相对吸光度增幅为0.88%~11.62%,可引起SOM的缩合程度加剧、憎水性增强. 因此,过硫酸盐氧化法能够作为测定焦化厂土壤中PAHs生物有效性的快速方法,可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性.      

中国西南喀斯特地区人口、资源、环境与可持续发展

中国西南喀斯特地区人口－资源－环境的矛盾非常突出,贫困与生态恶化的双重压力严重制约区域可持续发展。西部大开发战略为西南喀斯特地区的持续发展和反贫困提供了前所未有的机遇。喀斯特地区可持续发展的首要任务是更新观念,以生态环境重建为切入点,加强基础设施建设,实施科教兴国战略,控制人口数量、提高人口素质;调整产业结构,加大扶贫开发力度,把宏观调控与市场机制相结合,实现跨越式发展。     

常用杀菌剂对啶虫脒中华蜜蜂毒性潜在增效作用研究

啶虫脒对蜜蜂急性毒性较低,且允许在作物花期施用,而杀菌剂也是蜜源植物花期常用药剂。本文采用点滴法和摄入法测定了10种常用杀菌剂对啶虫脒中华蜜蜂毒性的潜在增效作用。结果表明,点滴田间实际暴露剂量的杀菌剂使啶虫脒对中华蜜蜂的毒性不同程度的增加。点滴杀菌剂和啶虫脒24 h、48 h后,咪鲜胺、丙环唑、腈菌唑、戊唑醇、苯醚甲环唑、嘧菌酯、己唑醇、吡唑醚菌酯、三唑酮、氟硅唑使啶虫脒毒性分别增加14.02、10.74、8.50、7.92、4.77、4.28、4.19、4.07、2.74、2.67倍和8.01、10.14、4.80、7.09、2.66、2.56、3.62、2.69、2.24、1.49倍。摄入田间实际暴露剂量的杀菌剂和啶虫脒混剂24 h、48 h后,啶虫脒对中华蜜蜂的毒性增加。其中,丙环唑、氟硅唑、苯醚甲环唑、嘧菌酯、咪鲜胺使啶虫脒的毒性分别增加3.62、2.46、2.10、1.98、1.56倍和2.07、2.81、2.20、2.58、2.23倍。因此蜜源植物花期应避免丙环唑、咪鲜胺、戊唑醇、腈菌唑与啶虫脒先后喷施或混合喷施,慎用己唑醇等其他6种杀菌剂,以防啶虫脒残留导致中华蜜蜂采集蜂中毒。     

焦化污染土壤有机质不同组分中多环芳烃分布及其生物有效性分析

土壤有机质（SOM）是影响土壤中多环芳烃（PAHs）赋存的重要因素,本文对3个地区的PAHs污染土壤,将其分为土壤轻组分（LF）、重组分（HF）以及另外3个有机质组分（松散结合的腐殖质（H₁）、稳定结合的腐殖质（H₂）和紧密结合的腐殖质（H₃））,采用过硫酸盐氧化法间接测定土壤中16种PAHs的生物有效性,分析了氧化前、后土壤分离的各组分之间PAHs的浓度以及其结构组成.结果表明：①LF中PAHs浓度为226.51~11240.40 mg·kg^-1,HF则为29.81~1506.00 mg·kg^-1,虽然LF占总样品的质量百分比仅为1.41%~2.43%,所含的PAHs占土壤中PAHs总量的13%~17%,LF富集PAHs的能力要远大于HF;②原土中2~3环的PAHs生物有效性为0.48~0.81,均值为0.68,略高于∑PAHs均值（0.67）、4环（0.55）以及5~6环（0.30）;而HF中4环PAHs生物有效性为0.58~0.68,均值为0.61,略高于∑PAHs均值（0.56）、5~6环（0.45）以及2~3环（0.60）,原土中PAHs生物有效性均值要比HF高,低环PAHs生物有效性要高于高环.③对比HF和LF,FTIR（傅里叶变换红外光谱）分析结果显示,LF比HF在波长为1033 cm^-1处相对吸光度明显增加,增幅为11.41%~22.62%,而在3500~3300 cm^-1处LF比HF相对吸光度则略有下降,降幅为1.57%~16.36%,因而LF中含C—O官能团的物质较多,表明LF比HF含有更多的碳水化合物以及高度聚合物等,导致LF中所含的PAHs要远高于其他组分,而HF中的PAHs多分布于H₃中,可能是由于H₃中存在较高的疏水性有机质.在对PAHs污染土壤修复治理以及健康风险评估中,应重视土壤LF组分及其所含PAHs生物有效性规律以及PAHs污染严重时HF中PAHs可能存在较多的情况,土壤中有机物成分显著影响土壤中PAHs的分布和生物利用度这一事实可用于PAHs污染的土壤.