华北平原南部农村地区黑碳气溶胶浓度及来源

华北平原南部地区是当前我国大气污染的严重区域之一.作为连接南北方大气污染传输的关键区域,其大气环境研究相对薄弱.在华北平原南部某农村点位利用AE-33型黑碳仪,对2018年2～8月的黑碳（BC）气溶胶进行连续监测,采用光度计模型解析了黑碳来源.观测期间ρ（BC）的平均值为（3.51±2.29）μg·m^-3,冬季、春季和夏季的ρ（BC）平均值分别为（8.21±3.26）、（3.49±1.69）和（2.37±0.71）μg·m^-3.BC的季节性变化由气象因素和排放源的季节性变化共同导致.ρ（BC）日变化在08:00[（4.66±3.24）μg·m^-3]和20:00[（4.25±6.73）μg·m^-3]出现峰值,与居民做饭时间一致;在14:00[（2.44±3.33）μg·m^-3]出现谷值,与边界层高度较高有关.气溶胶波长吸收指数（AAE）在1.08～1.66之间,冬季、春季和夏季的AAE平均为1.41±0.08、 1.28±0.10和1.20±0.06,表明该区域的BC来源以化石燃...     

Characteristics of typical dissolved black carbons and their influence on the formation of disinfection by-products in chlor(am)ination

● The physicochemical and structural properties of DBC were characterized. ● The effects of DBC on DBPs and DBPFP generation during disinfection were evaluated. ● The DBPs and DBPFP generation during chlor(am)ination were compared. Dissolved black carbon (DBC) released from biochar can be one of the potential disinfection by-products (DBPs) precursors in the dissolved organic matter pool. However, the physiochemical and structural properties of DBC and the effects on the development of DBPs and DBP formation potential (DBPFP) during the disinfection process remain unclear. In this study, the characteristics of two kinds of DBC, namely, animal-derived DBC (poultry litter DBC, PL-DBC) and plant-derived DBC (wheat straw DBC, WS-DBC), were investigated. The effects of different kinds of DBC on the evolution of DBPs and DBPFP in chlorine and chloramine disinfection processes were compared with natural organic matter (NOM). The results showed that the total DBPs concentrations derived from PL-DBC, WS-DBC and NOM were similar during chlorination (i.e., 61.23 μg/L, 64.59 μg/L and 64.66 μg/L, respectively) and chloramination (i.e., 44.63 μg/L, 44.42 μg/L and 45.58 μg/L, respectively). The lower total DBPs and DBPFP concentrations in chloramination could be attributed to the fact that the introduction of ammonia in chloramine inhibited the breaking of the bond between the disinfectant and the active group of the precursor. Additionally, DBC presented much lower total DBPFP concentrations than NOM in both chlorination and chloramination. However, both kinds of DBC tended to form more monochloroacetic acids and haloacetamides than NOM, which could result from the higher organic strength, higher protein matter, and nitrogen-rich soluble microbial products of DBC.     

黑碳气溶胶发生器的设计与性能测试

为获得一定尺寸、浓度、流量范围的稳定的黑碳气溶胶用于实验研究,设计了一种基于倒置式共流扩散火焰燃烧的黑碳气溶胶发生器;与文献已有设计相比,本设计改进了流量控制、点火操作,并采用催化氧化器去除有机物.本研究设计的发生器产生的颗粒物总数浓度在3 h内的偏差为8.33%,峰值粒径的浓度偏差小于10%,能够产生稳定的黑碳气溶胶,且产生的黑碳气溶胶粒径主要集中在30~300 nm;当燃烧当量比φ由0.60上升至0.90时,黑碳气溶胶数浓度由1.31×10⁷#·cm^-3增大到8.16×10⁷#·cm^-3,峰值粒径从109.4 nm增大到145.9 nm;黑碳气溶胶尺寸、浓度有较大的变动范围.采用催化氧化器能够有效去除不同黑碳气溶胶浓度范围内的有机物质,获得有机物含量低于3%的黑碳气溶胶,且催化氧化器能在6 L·min^-1流量范围下工作.产生的黑碳气溶胶以链状结构的聚合体为主,分形维数为2.01,该聚合体主要由球型小单体聚集组成,黑碳气溶胶的吸收波长指数为1.04.     

亚铵法造纸废液干粉对绿豆苗根系的AM真菌侵染及其地上部生物量的影响

通过温室盆栽试验,研究亚铵法造纸废液干粉对绿豆(Vigna radiate)苗根系的AM真菌侵染及其地上部生物量的影响。结果发现,添加适量造纸废液干粉可以加速AM真菌对绿豆苗根系的侵染;添加质量分数0.1%造纸废液干粉,出苗4周时绿豆苗根系的AM真菌侵染率比对照提高80%,出苗7周时地上部生物量比对照提高20%;添加质量分数0.2%~0.5%造纸废液干粉,绿豆苗根系的AM真菌侵染率和地上部生物量在出苗4周之后均不同程度低于对照。结果表明,添加质量分数0.1%左右亚铵法造纸废液干粉对AM真菌侵染绿豆苗根系和植株生长具有较好促进作用。     

东北典型林区土壤黑碳分布特征及影响因素

以长白山、小兴安岭和大兴安岭三大东北林区为研究对象,研究了各区域森林土壤的黑碳含量和密度等分布特征,并对比林型、地形和火烧强度等研究结果,探讨了上述因素对黑碳分布特征的影响.研究表明,东北森林土壤的黑碳分布在垂直方向上差异显著,表现为表层(A11层)亚表层(A1 2层)(p0.01),3个区域内表层土壤黑碳含量大小表现为:大兴安岭长白山小兴安岭,黑碳密度大小为:长白山大兴安岭小兴安岭.长白山林区不同林型的黑碳含量和密度存在明显差异,杨桦次生林显著高于原始阔叶红松林(p0.01);小兴安岭林区,同一土层不同坡位土壤黑碳含量和密度均表现为:下坡上坡(p0.01),不同坡向均表现为:阳坡阴坡(p0.05);不同火烧强度下大兴安岭森林土壤黑碳含量和密度也有差异:对照轻度火烧中度火烧重度火烧,且对照与中度、重度火烧强度间均差异显著(p0.01).综上可知,林型、坡位和火烧强度是影响东北森林土壤黑碳分布的重要因素,但各林区主控因素不同.     

不同有机基质诱发的水体黑臭及主要致臭物(VOSCs)产生机制研究

目前在研究湖泛发生方面还主要停留在视觉(黑色)水平,嗅觉(臭味)因为更加难以判断,有关致臭机制及致臭物质的研究仍停留在检测分析和理论假设方面,缺乏有效的证据证实.采用自制室内模拟装置研究不同有机基质作用下黑臭发生的情况,以确定挥发性有机硫化物(VOSCs)的前驱物并初步研究其降解机制.结果表明,有机物只要达到一定负荷水平(1.0 g.L-1)对水体均有致黑作用,但含硫有机物能使水体在7～13 d就变黑,而不含硫有机物需要13 d以上才能使水体变黑,且含硫有机物能使水体颜色变得更深(最高色度值达410度以上).只有含硫有机物才具有致臭作用,其中二甲基二硫醚(DMDS)、二甲基三硫醚(DMTS)和二甲基四硫醚(DMTeS)是黑臭水体主要的致臭物质.根据蛋氨酸降解产生的VOSCs情况,可确定蛋氨酸为VOSCs的主要前驱物.蛋氨酸以生物降解为主,硫酸还原菌(SRB)是水环境中重要的蛋氨酸降解菌之一,添加SRB使蛋氨酸快速分解为以DMDS、DMTS和DMTeS为主的VOSCs,降解率在第35 d高达95%,并使黑臭暴发的时间从13 d提前至8 d;产甲烷菌对蛋氨酸降解有抑制的趋势,其大量存在可能会抑制小分子硫化物的形成,因此添加甲烷菌抑制剂使黑臭暴发时间提前1 d.非生物降解是蛋氨酸降解的次要途径,仅能使蛋氨酸发生初步降解而水体始终未变黑.     

与黑色岩系有关矿床研究进展

与黑色岩系有关矿床近年来在国内外研究中都取得了重要进展。黑色岩系不但是许多金属元素的重要来源，而且其本身也具有经济价值，但在开采利用中应注意环境保护。黑色岩系可以形成于还原环境，也可以形成于较为氧化的环境。黑色岩系中的矿床有些与生物作用有关，有些属于后生矿床，有些则与海相火山-喷气活动有关。除了本身含矿外，黑色岩系还可为其它类型金属矿床提供成矿物质或提供有利的成矿条件。     

西南高镉地质背景区农田土壤与农作物的重金属富集特征

为探明高地质背景区农田土壤与农作物系统中重金属富集与转运特征,通过对采自重庆黑色岩系高镉地质背景区的土壤和农作物样品进行分析,并与其他典型黑色页岩区域进行对比研究.发现研究区部分农田土壤pH极低; Cd、Cr、Ni和Zn显著富集.土壤样品Cd的超标率为100%,其次为Cr和Ni,91. 3%的土壤样品Cd污染级别为严重污染及以上.土壤Zn、Cu、Cr和Ni的残渣态占比为80%以上,Cd和Pb较低;弱酸提取态Cd占比27. 0%±6. 4%,Zn和Ni次之.黑色岩系母质风化导致研究区土壤重金属富集,Cd是区域内的特征污染元素,其生物有效性较高,并易于在农作物中富集. Cd的转运系数高于其他元素,农作物中Cd的富集和污染程度最高,特别是叶类蔬菜,平均Cd含量(干重)高达11. 5 mg·kg~(-1),不适于种植和食用;部分农作物Cr超标,存在一定风险.因此,有必要对研究区农田土壤进行污染等级划分,实行科学管控,并进行农作物种植结构调整,以保障当地人群健康.     

利用磷肥生产废弃物制备4A分子筛

以磷肥生产废弃物氟硅酸制备氟化铵溶液时副产的白碳黑为原料,以铝矾土为铝源,制备了晶化导向剂,并采用水热法制备了4A分子筛.考察了晶化导向剂加入量、晶化时间和晶化温度对4A分子筛性能的影响.实验结果表明,当晶化导向剂的加入量为7%(质量分数)、晶化温度为80℃、晶化时间为2 h时,制备的4A分子筛的钙交换容量(以CaCO_3计)为336 mg/g,并采用X射线衍射仪和红外光谱仪对4A分子筛的结构进行了表征.     

南京北郊黑碳气溶胶分布特征及来源

黑碳（black carbon,BC）是含碳物质燃烧排放所产生的大气颗粒物（particulate matter,PM）中一种重要组分,其对辐射效应表现为对太阳辐射的吸收和散射,影响着地气系统的能量交换.本研究于2019年1~5月在南京北郊利用黑碳仪AE33（aethalometer,magee）测量了黑碳气溶胶浓度数据,对其日夜变化和季节变化进行分析,并筛选出污染天与清洁天,对其特征和来源进行分析.结果显示采样期间黑炭气溶胶的平均浓度为（3.8±2.3）μg ·m^-3,冬季浓度为春季的1.3倍.BC浓度呈现明显的日变化,BC高值出现在日间交通高峰时间段,受到交通排放的影响较大.Ångström指数α冬春整体差异不大,春季为1.32冬季为1.30,此结果也指出BC排放源以机动车排放为主.此外,针对采样期间污染天与清洁天的BC来源特征进行分析,发现污染天机动车排放源占比为68%~87%,清洁天为72%~86%,清洁天来源小幅波动但均以机动车排放源为主,污染天相对而言存在一定的机动车源减少生物质和煤炭燃烧源增加的情况,取决于污染时段的排放情况,利用BC/CO（0.005）进一步验证了上述源解析结果.通过PSCF和CWT分析可以得到南京北郊大气BC颗粒物以本地来源为主,但冬季可能存在来自东南地区的机动车排放来源,春季可能存在来自西南地区的生物质及煤炭燃烧来源.总体看来南京北郊黑碳气溶胶分布以冬高春低,并存在明显日夜变化,主要来源为本地的机动车排放为主.