大气中丙烷光氧化臭氧生成活性的烟雾箱模拟

利用自制光化学烟雾箱模拟了丙烷和NOx大气光化学反应,研究了相对湿度以及丙烷与NOx初始浓度比值对臭氧生成的影响.实验表明,臭氧最大值及丙烷的臭氧生成活性最大值(IRmax)都随相对湿度的增大而减小.低相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的22 h,IRmax变化范围为0.023 1～0.039 1;而高相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的16 h,IRmax变化范围为0.017 2～0.032 0.在反应的20 h内,前12 h内相对湿度对丙酮的生成量影响不大,12 h后低相对湿度时丙酮生成量更大.在实验的4～20 h内,相对湿度为17%时,丙酮浓度为153×10-9～364×10-9;而相对湿度为62%时,丙酮浓度为167×10-9～302×10-9.臭氧最大值随着丙烷与NOx初始浓度比值增加而减少,在低相对湿度时线性负相关性更好.另外,还利用了MCM丙烷子机制对反应进行了数值模拟,并与实验结果进行比较,发现两者还存在较大的偏差.     

Size distribution of the secondary organic aerosol particles from the photooxidation of toluene

In a smog chamber, the photooxidation of toluene was initiated by hydroxyl radical （OH.） under different experimental conditions. The size distribution of secondary organic aerosol（SOA） particles from the above reaction was measured using aerodynamic particle sizer spectrometer. It was found from our experimental results that the number of SOA particles increased with increasing the concentration of toluene. As the reaction time prolonged, the sum of SOA particles was also increased. After a reaction time of 130 min, the concentration of secondary organic aerosol particles would be kept constant at 2300 particles/cm^3. Increasing illumination power of blacklamps could significantly induce a higher concentration of secondary organic aerosol particle. The density of SOA particles would also be increased with increasing concentration of CH30NO, however, it would be decreased as soon as the concentration of CH30NO was larger than 225.2 ppm. Nitrogen oxide with initial concentration higher than 30. 1 ppm was also found to have little effect on the formation of secondary organic aerosol.     

板材甲醛释放实验及其释放参数的测定

采用1m3的小型环境模拟舱,测试了不同温度和装载度条件下胶合板、密度板、细木工板和复合地板中甲醛释放规律.研究发现:甲醛浓度在初始阶段(0~3h)均迅速增大,随后速度慢慢减小,最后浓度趋于恒定值;温度升高会促进板材内甲醛释放,温度每升高5 ℃,甲醛释放量会增加10%~30%;而装载度增大则会减少单位体积板材内甲醛的释放量.利用不同装载度条件下板材在密闭环境舱散发过程和平衡状态浓度,求解了影响板材释放特性的关键释放参数:可散发初始浓度Cm,0、扩散系数Dm和分配系数K;模拟计算的浓度结果与实验测试数据吻合良好,为研究板材甲醛释放规律提供了一种有效手段.     

垄作对降低黄土高原南部冬小麦田氨挥发风险的影响

为研究黄土高原南部冬小麦田NH₃挥发对垄作的响应,揭示其释放机制及污染风险,于2011—2013年冬小麦生长季,按照随机裂区试验设计布置田间试验,采用通气式田间原位酸吸收方法测定NH₃挥发. 主区为常规栽培及3种垄作,副区为2种施N(氮)处理——未施N(0 kg/hm2,以N计)和施N(180 kg/hm2). 结果表明:不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量在施肥后10 d均达到峰值,在施肥后30 d稳定在较低水平. 垄作单季NH₃累积挥发量(以N计)平均值为5.748 kg/hm2,比常规栽培降低4.9%;施N处理下NH₃累积挥发量平均值为6.512 kg/hm2,比未施N处理提高26.8%. 氮肥NH₃挥发损失率为0.47%~1.38%,其中垄作平均损失率比常规栽培降低60.1%. 不同施N处理下,各耕作模式NH₃挥发通量与土壤w(NH₄+)、含水量呈正相关;与25 cm深度处土壤温度、pH在冬前(施肥播种至土壤结冰阶段)呈正相关,而在冬后(土壤解冻至小麦收获阶段)则呈负相关. 土壤w(NH₄+)和土壤温度是控制NH₃挥发的两大主要因素. 冬前垄作降低NH₃挥发通量主要是由于垄作集中深施肥会增加NH₃挥发扩散阻力所致. 可见,旱作冬小麦种植区采用垄作可降低NH₃挥发风险.      

人造板甲醛释放影响因素的环境箱试验与模型研究

采用环境箱试验与数学模型模拟人造板中甲醛的释放过程,探讨温度、湿度、封边处理、材质等因素对甲醛释放的影响.环境箱实验表明,随环境温度增加或湿度增加,甲醛初始释放量增高;人造板封边后甲醛释放率明显减小;3种材质的人造板甲醛释放速率依次为中密度板>刨花板>大芯板.经验衰减模型与物质传输模型的对比分析表明,物质传输模型比衰减模型更有利于解释环境箱试验结果.     

厦门城区大气颗粒物PM10中有机酸源谱特征分析

对厦门城区大气颗粒物PM10中有机酸的可能来源,如烹调油烟、生物质燃烧颗粒、汽车尾气和土壤/路面扬尘等4种不同排放源,采用再悬浮混合箱得到PM10样品.采用BF3/正丁醇衍生-GC/MS分析方法,测定了包括二元羧酸、脂肪酸和芳香酸共15种有机酸.结果表明,烹调油烟中有机酸的含量远高于其它颗粒物,最高可达53%,其中亚油酸和油酸的含量最高,为24%±14%;而汽车尾气颗粒物中乙二酸的含量最高,其次为邻苯二甲酸Ph;汽油燃烧颗粒物中己二酸与壬二酸的比值显著高于其它样品,可用于环境大气中二元羧酸的人为和生物来源的定性判断.除发电机排放样品外,其它样品中丙二酸与丁二酸的比值(0.07～0.44)远低于环境样品中该比值范围(0.61～3.93),表明丙二酸与丁二酸的比值可用于环境大气中二元羧酸的一次/二次来源的定性判断.     

甲烷光氧化反应速率常数及其在大气中的寿命

应用具有分析系统的、可抽真空的烟雾箱进行甲烷在空气中光化学反应的模拟研究。详细研究了CH₄空气及CH₄－O3－空气两个体系的光化学反应,描绘了反应物和产物的浓度随时间变化曲线,得到甲烷的光化学氧化具有准一级反应特性的结论,证明了O₃的加入可加速甲烷的衰减。定量地测定了甲烷衰减的表观速率常数,并根据实验数据推算了甲烷在大气中的寿命。     

亚热带稻田生态系统CO2排放及影响因素

采用静态箱法对亚热带稻田生态系统CO2排放进行了定位观测.结果表明,水稻生长条件下的稻田CO2总排放通量(Rt)随晚稻生育期进程波动幅度较大,平均值为926.2mg/(m2·h);土壤CO2排放通量(Rs)则波动较小,平均值为285.4mg/(m2·h).二者与气温、不同土层(0,5,10,15cm)土壤温度均呈极显著的指数相关关系,温度系数(Q10)分别为2.33和1.70.稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量间存在极显著的对数关系.在晚稻整个生育期,稻田生态系统从大气中净固定碳量为3.85t/hm2.     

烟雾箱与数值模拟研究苯和乙苯的臭氧生成潜势

结合光化学烟雾箱实验与数值模拟研究了苯和乙苯在NO x存在条件下的光氧化臭氧生成潜势.重复实验表明,在乙苯-NO x反应体系中,反应物初始浓度、温度、湿度和光照强度接近的条件下,整个反应过程中臭氧的最大偏差仅为4%,证明了烟雾箱的可重复性较高.在烟雾箱实验的基础上,使用MCM(master chemical mechanism)模拟了苯和乙苯的光氧化O3生成,并将其结果与实验数据进行了比对分析.干燥(≤5%)时MCM对苯和乙苯的模拟结果与实验结果较接近,如在苯-NO x反应体系中,MCM模拟的O3峰值比实验值偏大20%;在湿度为5%~70%时,MCM模拟的乙苯光氧化O3峰值与实验值偏高约(10%~25%).用MCM模拟了太阳光照条件下苯和乙苯的臭氧生成等值线,得到在它们浓度为(10~50)×10-9,NO x在(10~100)×10-9时,苯和乙苯的6 h臭氧贡献值分别为(3.1~33)×10-9和(2.6~122)×10-9,臭氧峰值范围分别是(3.5~54)×10-9和(3.8~164)×10-9.此外,模拟得到苯和乙苯的最大增量反应活性(maximum incremental reactivity,MIR)值分别为0.25/C和0.97/C(每单位碳).该结果与Carter通过SAPRC机制得到的MIR值趋势一致.模拟得到苯和乙苯的最大臭氧反应活性(maximum ozone reactivity,MOR)分别为0.73/C和1.03/C.苯的MOR值远高于Carter使用SAPRC得到的结果,说明根据Carter得到的苯MOR会低估苯的O3潜势.     

大气模拟烟雾箱系统的研究进展

烟雾箱是研究大气光化学反应的主要工具.30年来国内外有多个研究机构建立了烟雾箱,并对各种光化学反应进行了研究,以收集数据来发展和检验大气光化学反应机理.从系统构造、配置仪器及所进行的光化学实验几个方面,综述了国内外烟雾箱系统的研究进展,其中背景影响较小的烟雾箱能为评价化学反应机理提供精度较高的数据,二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)的形成机理成为目前的研究热点.