北京市海坨山冬季不同污染过程下气溶胶化学组分及其潜在来源分析

为了探讨京津冀地区冬季背景大气中气溶胶化学组分特征及其来源分布,使用GRIMM 180、单颗粒黑碳光度计(SP2)和高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪(HR-TOF-AMS)观测了海坨山2020年12月28日至2021年2月3日PM和化学组分,结合气象数据和HYSPLIT模式,计算了潜在源贡献因子(PSCF)和浓度权重轨迹(...     

基于2012—2018年内江市PM2.5化学组分变化对《大气污染防治行动计划》实施效果的评估

2013年9月国务院发布了《大气污染防治行动计划》（简称"《气十条》"）.基于《气十条》实施前期（2012年5月-2013年5月）和实施后期（2015年9月-2016年9月）在四川省内江市采集的PM_2.5及其化学组分,以及2013-2018年空气自动监测站在线监测数据,通过比较分析PM_2.5中WSIIs（water-soluble inorganic ions,水溶性离子）和6项常规污染物质量浓度的变化来评估《气十条》实施效果,同时应用PMF（positive matrix factorization,正矩阵因子分析法）模型解析WSIIs源变化以探究空气污染源的改变.结果表明:①2018年内江市ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）、ρ（O₃）和ρ（CO）年均值分别为9.4 μg/m3、23.9 μg/m3、53.1 μg/m3、34.9 μg/m3、140.0 μg/m3和1.1 mg/m3,6项污染物首次全部达到GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准.②《气十条》实施后期ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）分别为（74.5±55.1）（63.0±47.0）μg/m3,较实施前期分别下降了36%和20%,说明《气十条》的实施明显改善了空气质量.PM_2.5中ρ（SO₄2-）和ρ（NO₃-）分别下降了47%和25%,表明SO₂和NO_x的排放均得到有效控制;PM_2.5中ρ（K+）和ρ（Mg2+）分别增加了66%和92%,这与春节期间燃放烟花爆竹和生物质燃烧有关,因此应加强对重点时段特殊事件的管控.③相较《气十条》实施前期,实施后期ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）由0.69升至0.84,SOR（sulfate oxidation ratio,硫氧化率）由0.22增至0.25,说明PM_2.5和二次污染占比增加.④PMF模型解析结果发现,与《气十条》实施前期相比,实施后期的燃煤-工业源、二次硫酸盐、二次硝酸盐和扬尘源对ρ（PM_2.5）的贡献量下降,生物质燃烧源对ρ（PM_2.5）的贡献量增加;燃煤-工业源和二次硫酸盐对ρ（PM_2.5）的贡献率之和大幅下降,二次硝酸盐和生物质燃烧的贡献率均升高.研究显示,《气十条》的实施使内江市燃煤和工业排放得到显著控制,但机动车和生物质燃烧尚需严控.      

长江口北支潮滩沉积物-水界面无机氮的交换通量及季节变化

对长江口北支地区沉积物--水界面无机氮的交换通量及季节变化进行了研究。由于沉积物--水界面无机氮的交换行为受到不同环境因子的影响，随着季节更替，氮的界面交换行为有较大的差异。一方面，滨岸地区的沉积物对水体中的氮有着良好的去除能力，是水体中硝氮、氨氮的汇；另一方面，由于河口滨岸生态系统是一个脆弱的并且处于动态变化的系统，随着外界条件的变化，河口沉积物--水界面的物质交换会受到很大的影响，有可能从营养盐的汇转化为营养盐的源，对水体造成二次污染。研究揭示：生物活动、温度、溶解氧等环境因子在沉积物--水界面氮的季节交换行为中作用明显，而盐度、Eh等因子的作用是次要的。     

粤北大宝山AMD水-表层沉积物的重金属分布特征及其影响因素

粤北大宝山铁铜多金属矿床的尾矿富含硫化物矿物,在化学和生物氧化作用下,产生pH5的酸性矿山废水(AMD).本文对大宝山槽对坑、铁龙AMD的10个采样点的表层沉积物进行物相和微观形貌分析,测定水样和表层沉积物中Pb、Cu、Mn、Cr等重金属离子的含量,讨论pH与次生矿物对重金属元素在水-表层沉积物分布差异的影响.结果表明:AMD的表层沉积物的次生矿物主要由铁、锰的氢氧化物、铁矾类矿物、羟氧硫铅矿和偏砷酸氢铁矿组成,其中含铁次生矿物具有一定的空间演化特征.水-表层沉积物的重金属浓度空间分布差异主要受pH和次生矿物组合控制.水的重金属含量总体是随着pH的降低而增大,且Pb、Cu、Mn具有显著相关性.羟氧硫铅矿是Pb的主要沉淀方式;水钠锰矿的析出沉淀影响Mn、Pb、Cu的沉降率;水铁矿、针铁矿、施威特曼石控制低pH环境中Cu的沉降行为;针铁矿、黄钾铁矾、施威特曼石是水溶液中Cr的强力清除剂.     

FeSO_4-K_2SO_4-H_2O体系中Fe/K摩尔比对生物成因羟基硫酸铁矿物质量的影响及环境意义

在FeSO4-K2SO4-H2O的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌催化氧化体系中,当起始Fe2+浓度分别为20、40、80和160mmol.L-1时,通过设定系列Fe/K摩尔比(3~200)来调控溶液的K+含量,合成得到次生羟基硫酸铁矿物,主要包括施威特曼石、黄钾铁矾以及两者的混合物.结果表明,当起始Fe2+浓度较低,如20mmol.L-1和40mmol.L-1时,72h反应后,不同Fe/K摩尔比处理所得矿物质量很少,最大只有0.38g.而随着Fe2+浓度增大,Fe/K摩尔比例的减小,矿物质量明显增加,例如在Fe2+=160mmo.lL-1、Fe/K=3时,250mL体系中矿物质量达到了4.48g,同时矿物相由结晶度差的施威特曼石逐渐过渡到结晶度好的黄钾铁矾.笔者发现矿物质量与矿物相有非常密切的关系,当产物为晶型黄钾铁矾时,其对应的矿物质量也更多.因此,微生物成因羟基硫酸铁矿物质量在很大程度上取决于起始Fe2+浓度和Fe/K摩尔比,该现象对去除酸性矿山废水中可溶性Fe和SO24-有潜在意义.     

上海市浦东城区二次气溶胶生成的估算

利用2010年5～10月不同日最高O3小时浓度(O3,max)下PM10浓度变化评估不同O3浓度水平下二次气溶胶生成量.CO作为一次颗粒物的标志物,O3作为光化学反应水平的指示物种.结果表明不同光化学水平条件下,PM10中一次与二次气溶胶浓度及比例存在较大差异.随着光化学水平的增加,PM10中一次气溶胶排放浓度增长不大(0.036～0.044 mg.m-3),二次气溶胶的生成量却呈数倍增长(0.018～0.055 mg.m-3);二次与一次气溶胶浓度的比例也从49.8%增加到124.5%.O3,max出现的时间也随着光化学水平的增强由13:00推迟到14:00,二次气溶胶生成的主要时段也从11:00～20:00增加到09:00～20:00;此外,PM2.5中主要组分SO24-、NO3-、OC等比例随着光化学水平(即O3,max浓度)的不同而存在一定差异,当O3,max<0.10 mg.m-3时,PM2.5主要由12.0%有机碳(OC)、18.7%硫酸盐、13.1%硝酸盐和4.5%元素碳(EC)组成,而O3,max>0.20mg.m-3时,PM2.5主要由20.0%有机碳(OC)、22.9%硫酸盐、23.1%硝酸盐和4.7%元素碳(EC)组成.说明SO24-、NO3-、OC受光化学水平影响较大.     

雨季玉龙雪山白水1号冰川表层雪中无机离子特征及环境意义

分析了玉龙雪山白水1号冰川雨季(5-10月)表层雪中无机离子的组成和特征,并与其他高海拔地区湿沉降进行对比。结果表明:白水1号冰川表层雪一定程度上受到了人类活动的影响;由于雨季强烈的淋溶作用,表层雪SO₄^2-含量较低,酸度的主要贡献离子是NO₃^-;pH值较高的原因是碱性金属离子的中和作用;海盐示踪结果显示雨季表层雪中离子来源主要以海源为主。在6-9月之间由于降水的淋洗作用,表层雪中离子浓度较低。表层雪中NO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺高于大多数其他高海拔区域降水,是表层雪中无机离子浓度的主要贡献者,Ca²⁺浓度较高说明该地区高空水汽也受到了局地岩石岩性的强烈影响。     

Role of secondary aerosols in haze formation in summer in the Megacity Beijing

A field experiment from 18 August to 8 September 2006 in Beijing, China, was carried out. A hazy day was defined as visibility 10 km and RH(relative humidity) 90%. Four haze episodes, which accounted for ~ 60% of the time during the whole campaign, were characterized by increases of SNA(sulfate, nitrate, and ammonium) and SOA(secondary organic aerosol) concentrations. The average values with standard deviation of SO2-+4, NO-3, NH4 and SOA were 49.8(± 31.6), 31.4(±22.3), 25.8(±16.6) and 8.9(±4.1) μg/m3, respectively, during the haze episodes, which were 4.3, 3.4, 4.1, and 1.7 times those in the non-haze days. The SO2-4,NO-3, NH+4, and SOA accounted for 15.8%, 8.8%, 7.3%, and 6.0% of the total mass concentration of PM10 during the non-haze days. The respective contributions of SNA species to PM10 rose to about27.2%, 15.9%, and 13.9% during the haze days, while the contributions of SOA maintained the same level with a slight decrease to about 4.9%. The observed mass concentrations of SNA and SOA increased with the increase of PM10 mass concentration, however, the rate of increase of SNA was much faster than that of the SOA. The SOR(sulfur oxidation ratio) and NOR(nitrogen oxidation ratio) increased from non-haze days to hazy days, and increased with the increase of RH. High concentrations of aerosols and water vapor favored the conversion of SO2 to SO2-4and NO2 to NO-3, which accelerated the accumulation of the aerosols and resulted in the formation of haze in Beijing.     

Reactor characterization and primary application of a state of art dual-reactor chamber in the investigation of atmospheric photochemical processes

Increasing attention has been paid to the air pollution more recently. Smog chamber has been proved as a necessary and effective tool to study atmospheric processes, including photochemical smog and haze formation. A novel smog chamber was designed to study the atmospheric photochemical reaction mechanism of typical volatile organic compounds (VOCs) as well as the aging of aerosols. The smog chamber system includes an enclosure equipped with black lights as the light source, two parallel reactors (2 m³ of each) with separate control of light source and temperature, with a series of coupled instruments for online monitoring of gas phase and particle phase reactants and products. Chamber characterization, including air source stability, effective light intensity, temperature stability, as well as gas phase and particle phase wall losses, were carried out before further research. The results showed that our smog chamber systems developed by other domestic and international groups. It was also observed that the wall loss of aromatic VOCs varied with different functional groups as well as the isomerism. The results of preliminary simulation experiment from styrene-NO_x demonstrated that the chamber can be well utilized to simulate gas-particle conversion progresses in the atmosphere.     

利用气体-气溶胶在线测量技术研究乌鲁木齐颗粒物水溶性组分与气体污染

将气体-气溶胶收集装置与离子色谱联用技术（GAC）应用于冬季重污染地区乌鲁木齐,对当地大气中痕量气体与气溶胶中的水溶性组分进行了为期2周的在线测量,并结合膜采样结果、PM10质量浓度及气溶胶消光系数等数据初步分析了污染物的变化规律与重污染成因.结果表明,GAC测得的氯盐、硝酸盐、硫酸盐与膜采样方法测得的相应组分数值显著正相关,相关系数分别为0.92(p<0.0001)、0.89(p<0.0001)、090 (p<0.0001).乌鲁木齐大气污染极其严重,氯盐、硫酸盐和二氧化硫浓度都非常高,这在其他地区较为罕见;二氧化硫、氯盐、硝酸盐与硫酸盐分别呈现不同的日变化规律;整个采样期间出现了1次极端污染天气,API值达到500,该日硫转化率（SOR）和氮转化率（NOR）的小时平均值最高达到0.69与0.36,说明二次转化也可能是形成重污染天气的主要原因.高浓度的PM10对能见度影响极大,PM2.5中的氯盐与气溶胶消光系数的相关系数最大,硫酸盐与硝酸盐次之,而硫酸盐、硝酸盐、氯盐这3种盐类对PM10的贡献依次递减.