乌鲁木齐河源区黑碳气溶胶浓度特征及其来源分析

利用七波段黑碳仪对2016年8月—2017年7月乌鲁木齐河源区大气中黑碳气溶胶进行了实时监测,并结合同时期气象资料对该区域黑碳气溶胶浓度变化特征、影响因子和可能来源进行了分析.结果表明,观测期间乌鲁木齐河源区黑碳浓度在102～1525 ng·m~(-3)之间变化,均值为520 ng·m~(-3).春季、夏季、秋季和冬季的浓度分别为425、536、686和427 ng·m~(-3),呈秋季最高,夏季次之,冬、春季低的季节变化特点.日内变化具有明显的双峰双谷特征,在当地时间8:00—9:00(与北京时间的时差为2小时,即为北京时间10:00—11:00,下同)和16:00—19:00有两个明显的峰值,可能与当地的排放和气象因素有关.乌鲁木齐河源区黑碳的本底浓度在春季、夏季和秋季分别为253、271和290 ng·m~(-3),而冬季黑碳的本底浓度仅为162 ng·m~(-3).与其他偏远地区相比,乌鲁木齐河源区因受较多排放源影响,黑碳浓度本底值较高.黑碳气溶胶浓度与气象因素相关性显著,当风速小于2 m·s~(-1)时,黑碳的平均浓度明显偏高,当相对湿度大于55%时,黑碳浓度明显偏低.由浓度权重轨迹分析和波长吸收指数(AAE)可知,乌鲁木齐河源区的黑碳浓度,除了受本地化石燃料燃烧和生物质燃烧排放的影响以外,还可能受到中亚地区远距离传输的影响.     

黑碳吸附亚甲基蓝染料废水的行为研究

文章研究了黑碳吸附亚甲基蓝的动力学和热力学特性,探讨了温度、初始浓度、溶液pH值及转速等因素对吸附过程的影响。结果表明,吸附过程符合二级动力吸附方程,颗粒内扩散过程是影响吸附速率的主要控制步骤。用Freundlich方程能够更好地对吸附等温线进行拟合;吸附热力学研究表明:△H>0,说明吸附为吸热过程;△G<0,说明吸附质倾向于从溶液中吸附到吸附剂表面,反应过程是自发进行的;△S>0,说明固/液相界面上分子运动更为混乱。     

南京冬季气溶胶光学特性及黑碳光吸收增强效应

2016年1月1~19日在南京北郊利用三波长光声黑碳光度仪(PASS-3)对气溶胶的光学性质进行了实时在线观测,同时结合气溶胶化学组成分析了黑碳气溶胶的光吸收增强效应.结果表明,观测期间气溶胶在532 nm下的吸收系数、散射系数、单散射反照率的平均值为(64.19±35.28)Mm-1、(454.68±238.71)Mm-1、0.87±0.03,受边界层高度及颗粒物浓度的影响,呈现出明显的日变化特征.黑碳气溶胶的质量吸收截面(MAC)在观测期间的变化趋势为前期低,后期高,与非EC组分相对EC比值的变化趋势一致,受不同污染条件下二次物质的占比及覆盖物厚度变化的影响.基于MAC计算得到的405、532、781nm下的光吸收增强(EMAC)平均值分别为1.53±0.56、1.34±0.47、1.14±0.40,随着波长增加而降低,存在棕色碳(Br C)的贡献.各非EC组分相对EC的比值与EMAC均有一定相关性,其中OC/EC与EMAC相关性最高,说明有机物的积累是导致黑碳光吸收增强的主要原因.K+/EC与EMAC的高相关性表明生物质燃烧过程对光吸收增强也有一定影响.     

地壳元素铁的吸光贡献对黑碳吸光增强估算的影响——以武汉为例

传统方法使用固定的波长吸收指数来估算地壳元素或棕碳吸光,但该方法只能处理仅存在两种组分的情形(黑碳/棕碳,或黑碳/地壳元素)的吸光贡献,存在较大不确定性.为此,本文提出一种新的方法,利用武汉在线观测数据(2021年2、3、8、9月),采用铁作为地壳元素的示踪物,利用最小相关系数法(MRS)得出地壳元素的吸光贡献,在扣除地壳元素吸光之后,再得到黑碳吸光增强系数(E_abs).结果显示观测期间370nm波段地壳元素吸光贡献均值为12.3%,月均值范围5.7%~15.5%,且波长吸收指数与铁的浓度正相关,表明地壳元素吸光贡献不可忽视.地壳元素吸光贡献呈现出显著的季节特征,呈现出冬季低,春季高的特点.地壳元素吸光的分离前后计算的E_abs存在一定的差异,受到了黑碳和铁的相关性的影响.观测期间扣除地壳元素吸光后,E_abs均值为1.43±0.53,在季节性上呈现春夏高,秋冬低的特性,春季较高E_abs值与春季黑碳较高的老化程度有关.E_abs对无机盐和有机物的含量存在正的依赖关系,证明了这些包裹物质对吸光增强的影响.     

杭州黑碳气溶胶污染特性及来源研究

2011年7月~2012年6月对黑碳气溶胶(BC)、PM2.5、污染气体及气象因子进行同步观测,以评估杭州市BC污染特征、来源分布及对大气能见度的影响.结果表明:杭州市大气BC日均浓度范围为1.3~16.5μg/m3,年均值达到(5.1±2.5)μg/m3.BC呈明显的季节变化趋势,秋冬季高,夏季低.BC也呈典型的日变化趋势,交通高峰期高,下午低,同时与NOx呈较好的相关性,表明城市中BC受到机动车尾气排放的重要影响;而BC/CO低于其他城市则表明生物质燃烧排放可能是杭州BC的另一大重要来源.BC随风速下降呈上升趋势, BC超过10μg/m3的高浓度事件中,风速基本低于2m/s,北-西北-西风对高浓度BC的输送作用明显.观测期间BC的吸收系数为(44.8±23.0)Mm-1,占到总消光比例的10.4%.灰霾和重度灰霾天气下,吸收系数分别为(66.2±30.1),(100.2±49.2)Mm-1,达到非霾天气的2.2和3.4倍, 表明BC吸收消光作用是影响杭州市大气能见度下降和灰霾天气发生的重要因素之一.     

黑碳制备的不同热解温度对其吸附菲的影响

在300～700℃热解小麦秸秆24h,提取制备黑碳.测定了黑碳化学组成和BET比表面积,研究了菲在黑碳上的吸附与解吸,测定了菲在黑碳上的最大不可逆吸附量.结果表明,随热解温度升高,黑碳比表面积增大,芳构化程度加深,表面疏水性增强;相应地,黑碳对菲的吸附容量和最大不可逆吸附量增大,吸附与解吸非线性程度和解吸迟滞也变得更显著;Freundlich吸附等温式能较好描述菲在黑碳上的吸附与解吸.     

宝鸡高新区春节前后大气中黑碳浓度特征及来源解析

基于春节前后(2018年1月1日—2018年3月31日)宝鸡市高新区宝鸡文理学院站点的黑碳气溶胶(BC)、浊度仪、颗粒态污染物(PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0))、气态污染物(CO、NO_2、SO_2和O_3)的逐时数据及常规气象数据,对宝鸡市高新区BC气溶胶的时间变化特征、来源及影响因素进行分析.结果表明,观测期间BC质量浓度的变化范围为0.01—5.62μg·m~(-3),平均浓度为0.63μg·m~(-3).BC与风速和能见度均呈负相关.观测期间BC浓度日变化呈"双峰双谷"型,峰值出现在09:00和19:00,谷值出现在05:00和16:00;寒假前BC浓度昼夜变化整体高于寒假期间和春季开学,可能与寒假前频繁的人为活动,不易扩散的气象条件有关.BC占PM_(2.5)的0.84%,其吸收作用占大气消光的2.14%.除O_3外,BC日平均浓度与PM_(2.5)、CO和NO_2呈显著相关,相关系数分别为0.626、0.623和0.473,说明BC气溶胶与之均有部分共同源.     

大气中黑碳的健康效应及机制研究进展

虽然人类社会不断进步发展,但大量工业和自然排放也导致了严重的空气污染。大气颗粒物是大气污染物的主要成分之一,黑碳是其中的重要组成成分,被国际癌症研究机构(IARC)归类为2B类致癌物。黑碳可以吸附其他致癌物质,会对环境和人体健康产生不利影响,因此黑碳暴露对人类的危害得到越来越多的重视。空气中黑碳的水平与心血管、呼吸和神经系统疾病的发生都有关系;黑碳主要通过引起氧化应激和炎症反应,诱发基因突变等一系列损伤。虽然现今对于黑碳健康效应的研究已取得了一些进展,但研究多数处于起步阶段,且仅针对黑碳本身进行单独研究,未来还需要加强开展对黑碳和其他污染物联合毒性效应及机制的研究。本综述主要针对近年来已开展的研究进行了总结归纳。     

杭州市环境空气中黑碳质量浓度变化特征

采用2013年环境空气自动监测数据,分析杭州市空气中黑碳质量浓度的变化规律,并对变化特征的产生原因进行探讨。结果表明:黑碳测定年均值为4.10μg/m3,日变化有明显双峰结构,峰值出现在早7时和晚8时左右;从季节看,黑碳质量浓度冬季高(5.20μg/m3)、夏季低(3.00μg/m3);黑碳质量浓度与NO2、CO、PM10、PM2.5显著相关,与O3、风速、气温呈负相关,降水对黑碳的清除作用明显。     

全国大气背景地区黑碳浓度特征

分析了2015年14个背景站黑碳浓度水平及分布规律,结果表明:我国背景地区黑碳小时浓度均值呈现明显的对数正态分布特征,14个背景站880 nm波长时年均质量浓度为88.7~1 487.6 ng/m~3,小时最大峰值为685.0~13 731.0 ng/m~3,长岛和衡山相对较高;24 h日浓度变化基本呈现"单峰"状,但峰值出现时刻有所不同;工作日和周末的浓度变化趋势基本相似,但浓度高低与所在区域生产生活方式不同而有所差异。初步探讨了风速和风向与浓度污染水平的关系,相对风速而言,风向对黑碳的浓度影响较大,后向轨迹结果也印证了风向的影响。