基于AOD数据反演地面PM_(2.5)浓度研究进展

随着中国城市发展,城镇化进程的不断推进,能源消耗持续增加,空气中的污染物含量越来越高,空气污染事件频发,城市空气质量研究成为一个热点议题。PM_(2.5)作为表征空气质量的重要指标之一,越来越受到人们的关注,目前获取PM_(2.5)数据主要有地面监测和卫星遥感监测2种方式。传统的地面监测手段可以得到高精度的局部PM_(2.5)污染数据,但是由于其覆盖范围的局限性,并没有办法反映出整个区域的PM_(2.5)污染情况。遥感卫星监测恰到好处地弥补了这一缺陷,其中应用最为广泛的是使用卫星遥感数据产品大气气溶胶光学厚度AOD来反演地面的PM_(2.5)浓度。文章从AOD数据的多样性及其应用、反演地面PM_(2.5)浓度模型的选择以及反演模型的优化这3个方面对目前国内外利用遥感卫星AOD数据反演地面PM_(2.5)浓度的研究进行了归纳梳理。其中AOD数据分辨率的不同产生了不同精度的反演结果;而线性回归模型和非线性回归模型的反演精度也存在较为明显的差异;通过在模型中加入气象参数、气溶胶垂直分布特性以及地表信息等因素会显著地改善反演结果。上述研究为流行病学中PM_(2.5)人口暴露研究及健康影响提供方法论基础。     

煤炭型城市绿化树种叶片磁性及对PM_(2.5)的指示作用

近年来,以PM_(2.5)为主的城市大气污染日益严重,城市绿化树种叶片磁性对PM_(2.5)具有指示作用。该研究通过对平顶山市不同功能区内常见的19种绿化树种叶片样品进行磁性测试,旨在比较不同树种叶片磁性的差异,探讨叶片磁性与PM_(2.5)的关系。结果表明:(1)同一城市功能区,不同树种的叶片质量磁化率存在显著差异(p0.05)。在污染严重的矿区,不同绿化树种叶片磁性参数均高于其它区域。其中广玉兰叶片磁性参数最高,为67.30×10~(-9)m~3/kg,悬铃木叶片磁性最低,为6.41×10~(-9)m~3/kg。同一区域,广玉兰、构树、侧柏、栾树、油松叶片磁性参数均较大,对空气有较好的净化作用;(2)不同城市功能区,同一树种叶片质量磁化率差异显著(p0.05);(3)在5个城市功能区均有大量分布的绿化树种(悬铃木、广玉兰和杨树)叶片磁性均与PM_(2.5)回归关系显著(p0.05)。本研究表明在不同城市功能区,可以栽植叶片磁性较大的树种对PM_(2.5)进行净化,并可利用在不同城市功能区广泛分布的悬铃木、广玉兰和杨树的叶片磁性对该市PM_(2.5)污染程度及其分布的空间格局进行指示和监测。     

湖州市饮用水源地藻毒素污染特征调查研究

微囊藻毒素(MCs)具有强烈的机体肝毒性和促癌作用,直接威胁饮用水安全。文章监测了2015年9月-2016年9月湖州市主要饮用水源地(城西水厂、城北水厂、老虎潭水库)水体中MCs含量以及水体主要理化指标的变化,包括pH、水温(WT)、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl-a),根据监测数据评价各水源地的富营养状态,阐明MCs污染特征及其与水体理化指标的相关性。结果表明:老虎潭水库综合营养指数常年处于中营养状态,城西水厂、城北水厂都处于轻度富营养状态。3处饮用水源地水体中MCs平均含量为(0.063±0.002)μg/L,低于WHO推荐的饮用水藻毒素标准(1.0μg/L),处于安全范围。水体ρ(MCs)与ρ(TP)呈显著正相关(P0.05),与WT、ρ(TN)呈负相关,与ρ(TN/TP)、pH、ρ(NH_4~+-N)、ρ(Chl-a)、ρ(高锰酸盐指数)相关性不显著。     

钱塘江沉积物重金属污染源解析及生态风险评价

在钱塘江(杭州段)水系的13个采样点采集沉积物样品,分析重金属(Zn、Cr、Cd、Cu、Pb、As、Mn和Fe)的来源并进行了生态风险评价。结果显示,各重金属的浓度平均分别为:Zn 223.76 mg/kg,Cr 73.16 mg/kg,Cd 2.50 mg/kg,Cu 103.73 mg/kg,Pb 46.58mg/kg、As 11.91 mg/kg、Mn 736.4 mg/kg、Fe 2.71×10~4mg/kg。除Mn、Fe以外,其他6种重金属平均含量均超出世界沉积物中重金属的背景值。相关性分析,主成份分析和聚类分析结果显示,Cr、Pb、Cu、As、Zn和Cd主要来源是工业废水排放和化石燃料燃烧。Mn和Fe主要来源是自然环境。地积累指数结果显示各重金属污染程度排序:Cd>Cu>Pb>Zn>As>Cr>Mn>Fe,其中Zn,Pb和As的污染程度为1级(轻度污染),Cu的污染程度为2级(偏中度污染),Cd的污染程度为4级(偏重污染)。单因子潜在生态风险指数结果显示各重金属对生态风险构成危害的顺序为Cd>Cu>As>Pb>Zn>Cr,综合潜在生态风险指数等级显示为强生态风险。人类活动特别是工业生产是造成钱塘江底泥污染的主要原因。     

某戈壁区域地表气溶胶粒度特性研究

为了对进入某戈壁区域的人员内照射剂量计算提供充足有效的数据,深入研究该地区的气溶胶粒度特性具有重要意义。使用大流量采样器采集粒径10μm的气溶胶,再由γ谱仪测量核素活度;使用电子低压碰撞器(ELPI)测量气溶胶粒径分布。结果表明:扰动状态下的再悬浮系数比自然状态下的高约3个数量级;自然状态下气溶胶数量中位直径(CMAD)介于0.066～0.158μm之间,质量中位直径(MMAD)介于0.315～10.846μm之间;扰动状态下,气溶胶数量中位直径介于0.051～0.089μm之间,质量中位直径介于15.730～17.422μm之间。     

2001-2010年三江源区草地净生态系统生产力估算

三江源区位于青藏高原腹地,是我国长江、黄河、澜沧江三大河流的发源地.为了准确估算该地区草地生态系统的净生态系统生产力,收集整理了2001—2010年青藏高原10个通量观测站点的观测数据,构建了三江源区草地生态系统NEP（net ecosystem production,净生态系统生产力）估算模型,并在站点尺度进行了模型参数化和精度验证;结合区域尺度气象和遥感数据,估算了三江源区草地生态系统NEP.结果表明:① 2001—2010年三江源区草地生态系统多年平均NEP空间分布具有明显的空间异质性,大部分地区表现为碳汇,NEP（以C计）平均值为41.8 g/（m2·a）.② 三江源区草地生态系统NEP呈波动增加趋势,从2001年的20.0 g/（m2·a）增至2010年的82.5 g/（m2·a）;除2002年表现为弱碳源外,其余年份均表现为碳汇,并以2010年碳汇能力为最强.③ 2001—2010年三江源区草地生态系统NEP平均年增长率为5.4 g/m2;NEP年际变化率空间分布显示,大部分地区NEP呈增加趋势,仅有东南部和中部部分区域NEP呈下降趋势.研究显示,2001—2010年三江源区草地生态系统表现为碳汇,并且由于气候的暖湿化趋势,碳汇强度总体表现为增强.      

铁铜双金属氧化物对Sb(Ⅲ)的吸附再生及影响因素

将铁盐与铜盐在碱性条件下共沉淀后,经低温干燥制备了铁铜双金属氧化物。考察投加量、初始浓度、共存阴离子对铁铜双金属氧化物吸附Sb(Ⅲ)性能的影响,并对吸附动力学、等温吸附特征和热力学进行了系统的研究。结果表明:吸附在24 h后达到平衡,在p H为5.0,温度为25℃,0.03 g铁铜双金属氧化物对40 mg/L Sb(Ⅲ)的去除率为81.30%,去除能力达到108.41 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,反应的吉布斯自由能ΔG0,为自发反应。机理分析表明铁铜双金属氧化物去除溶液中Sb(Ⅲ)主要以物理吸附为主,吸附剂经过4次吸附、解析再生后,对Sb(Ⅲ)去除效果不错。     

南丹县矿区居民砷膳食暴露及健康风险评估

南丹县砷储量丰富,为了解其矿区周边常住人群的膳食结构,并评估当地居民As膳食暴露情况,文章采用称重法调查当地居民膳食结构,通过化学分析法测试其As含量。对矿业活动影响区大厂镇、车河镇和长老乡及对照区六寨镇典型村庄成年居民膳食As的每日摄入量进行测算,并评估其健康风险。结果显示:研究区域膳食结构主要以大米、蔬菜及肉类为主;与《食品中污染物限量》相比,各类食品的平均含量均低于对应的限量值,但矿业影响区蔬菜及鸡蛋存在超标,其超标率分别为50.9%和55.0%;车河镇和大厂镇成人经膳食途径引起的总目标危险系数显著高于六寨,且4个地区大米As的目标危险系数均高于1。风险评价结果表明,车河镇、大厂镇、金洞村和六寨镇居民As的年健康风险为分别为4.38×10~(-4)、2.97×10~(-4)、2.17×10~(-4)和1.73×10~(-4),远高于国际放射防护委员会ICPR标准,其中主要贡献者是大米。通过膳食途径导致该居民面临较严重的As暴露风险,建议当地居民应引起警惕并合理调节膳食结构,同时相应部门应加强对食品安全的重视。     

多尺度PM_(2.5)分布特征的空间插值与遥感反演对比

精确识别污染物浓度的空间分布是进行区域大气污染防治的重要基础。利用MODIS卫星数据,采用基于地面气象和环境空气质量监测站点观测数据为基础的反演模型,反演获取2013年12月珠三角地区典型大气污染过程1 km分辨率的PM_(2.5)浓度数据,对比分析遥感反演及基于环境空气质量监测站点观测数据的空间插值方法对区域、城市和乡镇尺度PM_(2.5)浓度空间分布特征的再现效果差异。结果表明,珠三角地区PM_(2.5)遥感反演结果与地面观测数据的相关性达到0.74,相关性水平较好,遥感反演结果可描述区域、城市和乡镇尺度上PM_(2.5)污染浓度的空间分布特征,识别不同空间位置的污染程度差异;基于站点观测数据的空间插值方法对PM_(2.5)浓度空间分布特征的再现能力有限,在区域尺度PM_(2.5)浓度空间分布特征分析时效果尚可,在站点有限的城市和乡镇尺度分析中效果不佳,容易产生对高浓度污染地区的误判;在需要利用站点观测数据分析区域尺度PM_(2.5)浓度空间分布特征时,析取克里金、反距离权重或径向基函数插值方法的效果相对较好。     

基于污泥掺烧的某生活垃圾焚烧厂烟道气、飞灰及炉渣中的二(口恶)英特征

以我国南方某生活垃圾焚烧厂掺烧10%市政污泥的生活垃圾为研究对象,对前/后口废气、飞灰、炉渣及用于掺烧的污泥中17种二(口恶)英的含量进行了测定,并分析了其指纹分布特征.结合焚烧工况及处理设施,从生成机理角度探讨了二(口恶)英的排放特征、毒性当量浓度主成分特征及主要单体的排放因子线性关系.结果表明：掺烧10%的市政污泥后,废气中二(口恶)英的去除率为99.4%,低于国家排放标准;固体废物中二(口恶)英含量为飞灰 > 炉渣 > 污泥.这说明采用高温焚烧和"活性炭喷射+布袋除尘"装置不会影响掺烧10%污泥的达标排放.指纹分布特征表明,前口废气以1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDD为主,后口废气以OCDD和OCDF为主;飞灰、炉渣及污泥中的主要单体为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDF、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF.主成分分析显示,前口废气和飞灰中的二(口恶)英毒性分布特征相似;炉渣和污泥的毒性分布特征相似;后口废气有自身的特征.这说明在相同工况条件下,经同一设施处理的废物中二(口恶)英排放特征相似.排放因子分析表明,2,3,4,7,8-PeCDF和1,2,3,6,7,8-HxCDF、1,2,3,6,7,8-HxCDD和1,2,3,7,8,9-HxCDD与总毒性排放因子具有较强的线性关系,且呋喃类（PCDFs）强于二(口恶)英类（PCDDs）.