广州地区不同粒径段大气颗粒物中水溶性有机碳的吸光贡献

对广州地区春季（2015年3~4月）、夏季（2015年6~7月）、秋季（2015年9~10月）、冬季（2015年12月~2016年1月）四个季节6个粒径段（<0.49、0.49~0.95、0.95~1.5、1.5~3.0、3.0~7.2以及7.2~10.0μm）的大气颗粒物样品中水溶性有机碳（WSOC）的浓度和光学性质等变化特征进行了研究.结果表明,WSOC的浓度水平呈现冬季[（5.07±2.80）μg/m³]>秋季[（3.87±1.51）μg/m³]>春季[（3.60±1.16）μg/m³]>夏季[（2.42±0.51）μg/m³]的季节变化特征;WSOC的质量平均直径（MMD）为0.57μm （春）、0.42μm （夏）、0.49μm （秋）和0.56μm （冬）.WSOC的质量吸收效率MAE₃₆₅差异较大,分布在0.18~1.42m²/g之间,冬季最高;吸收波长指数AAE值分布在3.6~9.8之间.细颗粒物（<3μm）中WSOC对PM₁₀WSOC总吸光的贡献达到了90%以上,其中<0.49μm颗粒物的贡献超过50%.在300~500nm之间,春季、夏季、秋季和冬季WSOC对颗粒物总吸光比例平均值分别为5.23%、2.95%、3.04%和6.92%;其中<0.49μm粒径段的贡献最高,分别为3.11%、1.79%、1.65%和3.45%.进一步通过特征紫外吸光度SUVA值的分析表明芳香性和分子量可能是影响WSOC吸光能力的重要因素.粒径越小颗粒物含有越多的不饱和键,使得MAE₃₆₅值较高.     

玉龙雪山PM2.5稳定碳同位素特征及来源分析

于2020年4~8月在青藏高原东南部玉龙雪山进行PM_2.5采样,共采集44个样本,测定其水溶性离子成分、水溶性有机碳(WSOC)浓度、总碳(TC)浓度及其稳定碳同位素组成(δ¹³C_TC).结果表明,玉龙雪山春夏季TC浓度分别为(7.1±3.8)μg/m³和(2.9±0.7)μg/m³,WSOC浓度分别为(3.3±2.1)μg/m³和(1.5±0.4)μg/m³,均呈现春高夏低的变化趋势.春夏季δ¹³C_TC值分别为(-24.7±1.0)‰和(-26.0±0.6)‰,春季较夏季偏正,表明可能受到不同来源影响.通过对非海盐钾离子(nss-K⁺)相关性、NASA火点图及后向轨迹分析可知,东南亚地区春季生物质燃烧可能是主导原因.利用贝叶斯模型计算玉龙雪山PM_2.5中TC来源贡献,结果表明春季主要来源于生物质燃烧和煤燃烧,贡献比分别为60.6%和23.5%;夏季主要来源于生物质燃烧、植物蒸发和机动车排放,同时二次有机气溶胶形成对TC的贡献也不可忽视.     

西安市冬季PM2.5中WSOC的光谱特性和来源解析

利用紫外-可见吸收光谱法、三维荧光-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)和后向轨迹模型等,分析西安市冬季PM_(2.5)中水溶性有机物(WSOC)的光谱特性和来源.结果表明,西安市PM_(2.5)中WSOC的浓度为4.66～14.75μg·m~(-3). WSOC的E_2/E_3、E_3/E_4、S_(275-295)、 SUVA_(254)、 AAE和MAE_(365)的值分别为2.85～4.32、 2.21～3.56、 0.009 9～0.012 7 nm~(-1)、 2.35～3.89 m~2·g~(-1)、 2.66～4.60和1.51～2.60 m~2·g~(-1).南郊(西安建筑科技大学)采样点PM_(2.5)中WSOC的E_2/E_3值、E_3/E_4值、S_(275-295)和AAE值均较高于北郊(城市运动公园)采样点的,而SUVA_(254)和MAE_(365)值较低. EEMs-PARAFAC模型鉴别出WSOC中主要含有4个荧光组分,C1和C2分别归属为类富里酸和类蛋白,C3和C4均归属为类腐殖质,各荧光组分的荧光强度及其总和与PM_(2.5)、 OC、 WSOC浓度和A_(254)值呈显著正相关(P0.01). WSOC的FI、 BIX和HIX值分别为1.75～2.12、 1.14～1.46和1.18～2.06.监测期间气团传输轨迹以本地西南向短距离传输为主,其轨迹占比超过50%;新疆、内蒙古和甘肃等地区冬季污染物排放对西安也有较明显的贡献.西安市南北郊PM_(2.5)的碳组分含量存在差异较小,南郊(西安建筑科技大学)采样点PM_(2.5)中WSOC的相对分子质量、腐殖化程度和光吸收能力比北郊(城市运动公园)的低,而光吸收强度的波长依耐性相对较强. WSOC主要为生物来源或由生物来源和陆源共同组成,且以自生源为主,陕西省区域输送对冬季PM_(2.5)和WSOC的来源贡献最为显著.     

土壤中水溶性有机碳与铜的相互影响

通过向土壤溶液中加入Ｃｕ２＋和可溶性有机碳(ＤＯＣ),研究它们之间的相互作用．结果发现,加入铜可以显著改变土壤水溶性有机碳(ＷＳＯＣ)的吸着平衡,并降低了其水溶性．影响程度在０．８ｍｍｏｌ·ｌ－１Ｃｕ以下随铜浓度的增加而增加．加入０．５ｍｍｏｌ·ｌ－１铜的土壤中 ＷＳＯＳ含量从 ０．２７ｍｇ Ｃ·ｇ－１降至０．０４７ｍｇ Ｃ·ｇ－１,吸着系数从６．６×１０－３ｌ·ｇ－１降至３．３×１０－３ｌ·ｇ－１．另一方面,用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程描述铜离子在土壤中的吸附行为(液相浓度单位取ｍｍｏｌ·ｌ－１,固相浓度取ｍｍｏｌ·ｇ－１土),ｋ＝９．ｌ×１０－３;ｎ＝３．４０． 加入ＤＯＣ后,ｋ＝９．２×１０－３;ｎ＝３．６６,没有明显改变土壤对铜的吸附性能．加入小同浓度的ＤＯＣ,结果仍说明该浓度范围内ＤＯＣ(＜８ｍｇ Ｃ·ｌ－１)的加入没有明显改变土壤对铜的吸附性能．     

广州城区秋冬季大气颗粒物中WSOC吸光性研究

主要对广州秋季(2014年9月)和冬季(2014年12月~2015年1月)大气PM_(2.5)和不同粒径段颗粒物样品中水溶性有机碳(WSOC)的吸光性进行了研究.结果表明,PM_(2.5)上WSOC的光吸收波长指数(AAE_(abs))秋、冬季分别为3.72±0.41和3.91±0.70,低于北京和北美地区测量结果.WSOC在365 nm波长的质量吸收效率(MAE)秋、冬季分别为0.52 m~2·g~(-1)和0.92m~2·g~(-1),两个季节具有明显的差异.冬季WSOC的MAE值呈现随粒径增大而降低的趋势;而秋季所有粒径段颗粒MAE_(WSOC)都比冬季低,特别是0.95μm粒径段颗粒降低得更多,这表明秋季颗粒物中WSOC二次源的贡献更大一些,而且主要是富集在亚微米级颗粒物上.此外,对比本研究以及文献中报道的元素碳(EC)和WSOC的MAE值,可以发现在颗粒物受一次源排放影响较大的情况下,WSOC对于颗粒消光的贡献是不容忽视的.     

Significant emission reductions of carbonaceous aerosols from residential coal burning by a novel stove

Carbonaceous aerosols (CA) are crucial components in the atmospheric PM_2.5 and derived from diverse sources. One of the major sources for CA is from the incomplete combustion of bituminous coal that has been prevailingly used by household stoves in rural areas for heating during winter. To efficiently eliminate the CA emission, a new household stove (NHS) was developed based on a novel combustion technology and CA emissions from the NHS and a traditional household stove (THS) were comparably investigated under the actual stove operation conditions in a farmer's house. Compared with the THS, the emission factors of organic carbon (OC), elemental carbon (EC), and water-soluble organic carbon (WSOC) from the NHS were reduced by 96%±1%, 98%±1%, and 91%±1% under the flaming process and 95%±1%, 96%±2%, and 83%±4% under the smoldering process, respectively. Additionally, the mass absorption efficiency of WSOC from the NHS reduced by 3 folds and the radiative forcing by WSOC relative to EC shrank remarkably by a factor of 3-8. Based on the reduction of emissions and light absorption of WSOC, the promotion of the NHS offers a possible solution to achieve the clean combustion of residential solid fuel.     

水体与土壤中天然有机物与铜的络合作用及其影响因素

采用络合滴定方法测定了不同反应条件下水体DOC和土壤WSOC与铜的络合参数。比较了土壤WSOC与FA、HA及与水体DOC络合参数的差异。实验结果表明：pH降低，络合稳定常数下降；滴定浓度范围降低，测定络合条件稳定常数升高；离子强度上升，络合稳定常数相应下降。2个样的WSOC络合稳定常数测定结果分别为4．66和4．64，高于水体DOC；络合容量分别为0．079和0．023mmol(Cu)/mg(C)，低于DOC。考虑到络合位初始浓度与其他因素的影响，WSOC与FA和HA样品的络合能力相差不大。     

Pollution profiles and physicochemical parameters in old uncontrolled landfills

The long-term effectiveness of the geological barrier beneath municipal-waste landfills is a critical issue for soil and groundwater protection. This study examines natural clayey soils directly in contact with the waste deposited in three landfills over 12 years old in Spain. Several physicochemical and geological parameters were measured as a function of depth. Electrical conductivity (EC), water-soluble organic carbon (WSOC), Cl⁻, NH₄⁺, Na⁺ and exchangeable NH₄⁺ and Na⁺ were used as parameters to measure the penetration of landfill leachate pollution. Mineralogy, specific surface area and cationic-exchange capacities were analyzed to characterize the materials under the landfills. A principal component analysis, combined with a Varimax rotation, was applied to the data to determine patterns of association between samples and variables not evident upon initial inspection. The main factors explaining the variation in the data are related to waste composition and local geology. Although leachates have been in contact with clays for long time periods (13-24 years), WSOC and EC fronts are attenuated at depths of 0.2-1.5 m within the clay layer. Taking into account this depth of the clayey materials, these natural substrata (>45% illite-smectite-type sheet silicates) are suitable for confining leachate pollution and for complying with European legislation. This paper outlines the relevant differences in the clayey materials of the three landfills in which a diffusive flux attenuation capacity (A_c) is defined as a function (1) of the rate of decrease of the parameters per meter of material, (2) of the age and area of the landfill and (3) of the quantity and quality of the wastes.     

一种在线测量颗粒物中WSOC的新方法及其应用

将气体-气溶胶收集仪(GAC)与一台湿法测量总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)值的TOC分析仪连接,开发了一套在线测量细粒子中水溶性有机碳(Water Soluble Organic Carbon,WSOC)的方法,解决了方法建立初期背景值较高的问题,确立了方法运行的条件,分析了造成方法测量不确定性的原因,并将其用于珠江三角洲地区20d的连续观测(3C-STAR).GAC-TOC在线测量WSOC的方法检测限为0.07μg.m-3,它能提供离线采样方法不能达到的高时间分辨率;将该方法所测WSOC浓度与热解法元素碳/有机碳(Elemental Carbon/Organic Carbon,EC/OC)分析仪所测得OC浓度进行了比对,结果显示出较好的相关性,证明了其采样的准确性和可靠性.整个观测期间WSOC平均值为(2.81±2.31)μg.m-3,占OC的比例的平均值为23%±13%,最高小时均值为77%;WSOC和OC显示了较为一致的日变化规律.观测结果表明,GAC-TOC在线测定WSOC的方法可连续实时的得到大气颗粒物中WSOC浓度.