不同天气形势对南京地区双高污染的输送及潜在源区分析

基于2015~2019年南京细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）逐小时浓度数据,通过T-mode主成分分析法对南京发生PM_2.5和O₃污染同时高浓度并存（双高污染）时的天气形势进行了分型,利用后向轨迹聚类分析法、潜在来源贡献法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）研究不同天气形势对南京双高污染的输送路径及潜在源区分布.结果表明,有利于南京地区双高污染的天气形势分别为弱的低压型（Type1）和高压中心型（Type2）.天气形势会对后向轨迹的方位来源产生影响.Type1时,南京地区受到东北和西南两个低气压影响,气团的聚类轨迹主要来自东西两个方位,轨迹中ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）平均值分别为83.48 μg·m^-3和106.85 μg·m^-3.Type2时,南京及其周边在高压中心边缘,气团聚类轨迹主要来自北方和东方,轨迹中ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）平均值分别为94.47 μg·m^-3和92.32 μg·m^-3.同时两种类型后向轨迹绝大部分属于中短距离区域输送,说明周边临近省份的污染是影响南京地区双高污染主要原因之一.PSCF和CWT分析表明,两者高值区域基本保持一致.Type1和Type2两种类型中PM_2.5和O₃的最主要潜在源区均出现分布并不完全一致的情况,表明双高污染中的两种污染物并非来自同一地区.     

生物炭施用两年后对热带地区稻菜轮作土壤N2O和CH4排放的影响

通过探究生物炭施用两年后对海南典型稻菜轮作模式土壤氧化亚氮（N₂O）和甲烷（CH₄）排放的影响,旨在明确生物炭在该模式下对温室气体排放的长期效应,可为我国热带地区稻菜轮作系统N₂O和CH₄减排提供理论依据.田间试验共设置4个处理,分别为：不施氮肥对照（CK）、施氮磷钾肥（CON）、施氮磷钾肥配施20 t·hm^-2生物炭（B1）和施氮磷钾肥配施40 t·hm^-2生物炭（B2）处理.结果表明：①相较于CON常规施氮处理,B1和B2添加生物炭处理显著减少了早稻季32%和54%的N₂O排放,但在晚稻季B1和B2处理显著增加了31%和81%的N₂O排放,辣椒季N₂O的累积排放量则显著高于早稻和晚稻季,且B1处理显著减少了35%的 N₂O的排放,B2处理相较于CON处理无显著性差异;②B1和B2比CON处理显著减少了早稻季63%和65%的CH₄排放,在晚稻季B2处理显著增加了41%的CH₄排放,B1处理相较于CON处理无显著性差异,辣椒季各处理CH₄的累积排放量无显著性差异;③晚稻季贡献了稻菜轮作系统主要的总增温潜势（GWP）,CH₄的排放量决定了GWP和温室气体排放强度（GHGI）的大小.生物炭施用两年后,B1降低了整个稻菜轮作系统的GHGI,B2增加了GHGI,并达到显著水平,但B1和B2处理在早稻季和辣椒季显著降低了GHGI,仅B2处理在晚稻季增加了GHGI;④B1和B2相较于CON处理显著增加了早稻产量33%和51%,且B1和B2处理显著增加辣椒季产量53%和81%,晚稻季除不施氮肥CK处理外,其它处理产量无显著性差异.研究结果表明,热带地区稻菜轮作系统温室气体排放的大小主要取决于晚稻季的CH₄排放,而生物炭施用两年后仅低量生物炭配施氮肥有显著的减排作用,但高低量生物炭配施氮肥对早稻和辣椒季作物增产具有持续性.     

基于信息扩散模型的沣东新城区土壤重金属潜在生态风险评估

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、Cu、Cd和Hg的污染程度、污染风险及风险发生概率.结果表明,研究区内4种土壤重金属的含量均值远超土壤重金属背景值,分别是背景值的1.943（Pb）、1.419（Cu）、3.074（Cd）和3.567（Hg）倍,且重金属分布受人为干扰较大呈强变异性（CV>65%）.其中,Pb和Cu污染分布主要受到工业生产与建设用地开发的影响,工业活动、农业活动及交通运输是主要的Cd污染源,而工业建设是造成Hg污染的主要因素.重金属潜在生态风险指数平均值分别为9.716（Pb）、7.095（Cu）、92.292（Cd）和142.469（Hg）,区域综合潜在生态风险指数（RI）均值为251.573,表明区域整体处于较高的潜在生态风险状态.区域Pb和Cu整体处于轻度潜在生态风险,而Cd和Hg以中风险与较高风险为主,表明Cd和Hg是区域重金属污染的主导因素.信息扩散潜在生态风险模型评估结果显示,区域综合潜在生态风险各等级的概率排序为：较高（38.98%）>中度（38.55%）>高（5.89%）>轻微（5.15%）>极高（3.56%）,Cd、Hg元素各潜在生态风险等级的超越概率远大于Pb和Cu,Hg元素各污染等级的超越概率分别为轻微（94.89%）、中度（66.85%）、较高（23.62%）、高（3.9%）和极高（2%）,其中仅轻微等级的超越概率小于Cd.潜在生态风险等级的污染概率预测误差均小于5%,体现了基于风险评估的信息扩散模型的可靠性.研究结果可为样本受限地区的土壤重金属潜在生态风险监测与管控提供技术借鉴与支持.     

不同污染等级下阳泉市PM2.5传输特征和潜在源区分析

利用2020~2022年阳泉市的PM_2.5监测数据、NCEP数据及对应时刻天气形势分析的气象资料,采用 HYSPLIT4 后向轨迹模式,引入多站潜在源贡献因子分析法（MS-PSCF）和轨迹密度分析法（TDA）,对阳泉市PM_2.5传输通道和潜在源区分区域、分级别研究. 结果表明：①阳泉市PM_2.5污染主要集中在阳泉和平定,盂县相对较轻,阳泉和平定的不同污染等级天数占比及PM_2.5浓度的平均值和最高值均要明显比盂县高,PM_2.5分布特征与本地特殊地形密切相关. ②小风天气下不同污染等级PM_2.5污染次数最多、PM_2.5浓度最高;东西向区域输送对阳泉和平定PM_2.5污染次数和PM_2.5浓度影响明显,且偏东风贡献显著;盂县中度以上天气以本地污染源影响为主. ③中度以上污染天气生成维持的地面形势主要有4种,暖低压型（22%）、高压前部（底部）型（54%）、高压后部型（14%）和均压场型（10%）,高压前部（底部）型是造成PM_2.5浓度升高的主要地面形势;高空形势主要有2种,平直西风气流型（78%）和西北气流型（22%）,平直西风气流型是造成PM_2.5浓度升高的主要高空形势. ④MS-PSCF和TDA分析法得出的PM_2.5不同污染等级的传输通道和潜在源区结果具有一致性,PM_2.5主要传输通道为东北、东南和西北通道,东北和东南通道为短距离传输,是造成PM_2.5浓度增加的主要路径,西北通道与西北沙尘传输通道一致,属于长距离传输;PM_2.5主要的污染潜在源区位于河北中西部与东南部、河南东北部及其与山东西南部交界处、山西东南部.     

富营养化咸水湖泊岱海温室气体排放特征及驱动因素分析

为探究北方富营养化咸水湖泊温室气体排放特征及驱动因素,以内蒙古岱海为例,于2023年4月、7月和10月按水文分布特征选取10个监测点,采用顶空平衡气相色谱法和模型法测定岱海近岸带、开阔湖区和湖心区表层水体中二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）的溶存浓度和水-气界面交换通量.研究期间,岱海温室气体浓度和通量季节变化显著;表层水体CO₂、CH₄和N₂O浓度平均值为（26.52 ±17.58） μmol·L^-1、（282.30 ±172.30） nmol·L^-1和（9.09 ±1.64） nmol·L^-1,平均通量为（5.29 ±11.98） mmol·（m²·d）^-1、（178.24 ±63.34） μmol·（m²·d）^-1和（-0.74 ±1.28） μmol·（m²·d）^-1,累计排放量为50 770.77、543.52和-4.21 kg·km^-2,全球增温潜势[以CO₂当量（CO₂-eq）计]为50 770.77、15 218.49和-1 254.48 kg·km^-2.结果表明,岱海是大气CO₂和CH₄的源,是N₂O的汇.对温室气体与环境因子进行相关分析和逐步回归分析,发现影响岱海CO₂浓度和通量的环境因子为酸碱度（pH）和总溶解性固体（TDS）;影响CH₄浓度和通量的因子为水温（WT）、水深（WD）、风速（WS）、氧化还原电位（ORP）和总氮（TN）;影响N₂O浓度和通量的因子为WT、WS和TN.此外,岱海自身的营养水平和盐度特性也是影响温室气体产生和排放的关键因素.     

HAN基ECSP凝胶模型的构建与分子动力学模拟

目的 从微观分子的角度对硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellants,ECSP)的性能参数进行模拟与计算。方法 利用分子表面静电势(ESP)对HAN分子2种可能的构型进行优化和稳定性分析。通过真空非周期性分子动力学模拟得到聚乙烯醇(PVA)分子稳定构型,并以HAN基ECSP的主要成分按一定比例构建凝胶模型。基于RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷生成更准确的凝胶模型拓扑文件,并进行凝胶模型的分子动力学模拟、模型稳定分析以及模型参数计算。结果 凝胶模型总能量相对平均值的周期性波动不超过7%。由于三维PVA链的包裹,H2O分子的扩散系数被大幅削弱。氢键分析和径向分布函数表明氢键键长主要分布在0.282 6 nm附近,PVA与H2O间的氢键较少,H2O与HAN、H2O与H2O之间的氢键较多。模型密度为1.405 g/cm³,与实验值吻合度高。在283、293、303 K下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量依次降低,剪切模量先增后减。在15 K/600 ps冷却速率下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量和剪切模量均增大。结论 ECSP制备结束后,冷却过程中的环境温度不宜过高,否则容易造成ECSP力学性能的快速下降,快速冷却可以提高ECSP的力学性能。     

北京市大兴区夏季大气中醛酮类化合物的污染水平、来源及影响

本研究采用2, 4-二硝基苯肼(DNPH)涂敷硅胶柱于2018年8月至9月在北京市大兴区开展了为期32 d的大气醛酮类化合物样品采集,并利用高效液相色谱对采集样品中醛酮类化合物进行了定量分析。大兴区大气中共检测出10种醛酮类化合物,体积分数总平均值为(5.68±4.25)×10⁻⁹,其中甲醛、丙酮和乙醛的体积分数分别为(3.31±2.44)×10⁻⁹,(1.31±1.23)×10⁻⁹和(0.89±0.77)×10⁻⁹,占醛酮类化合物总体积分数的83.89%。醛酮类化合物与CO和NOx的平均浓度日变化趋势十分相似,均呈现夜晚高白天低的日变化特征,表明燃烧源和汽车尾气可能是大兴区大气醛酮类化合物的重要来源。分别以CO和O₃作为一次和二次来源的示踪物,采用多元线性回归的分析方法对大气中醛酮类化合物进行了来源分析,结果表明：大兴区甲醛和乙醛主要来自一次来源,分别占其总来源的82.02%和74.45%,而一次来源对丙酮贡献仅为42.04%。基于光化学辐射通量测定,计算了甲醛、乙醛和丙酮的光解速率及其对过氧自由基的贡献,发现这三种主要醛酮化合物在污染天的光解速率以及过氧自由基的产生速率相对清洁天可提高3—5倍,从而促进了NO向NO₂转化以及O₃的形成。     

重工业区户外灰尘重金属含量水平及其生态和健康风险评估

以常州的一个重工业区为例,2018年4月采集了工业区内居住区、学校、公园、超市等4个区域的户外灰尘样品共31份,并对其重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni和Pb的含量进行测定,以探究灰尘重金属污染的潜在生态和健康风险.结果表明,灰尘中Cu、Zn、Pb、Ni、Cd和Cr含量均值分别为203.49、1184.52、442.21、124.51、4.82、289.24 mg·kg-1,均大于江苏省土壤背景值,Ni、Cr含量略高于土壤背景值,Cu、Zn、Pb含量为背景值的8.7-20.1倍,Cd含量为背景值的56.7倍.灰尘中Cd的富集程度为强烈,富集系数为25.47,Pb和Zn为显著富集,Cu为中度富集,其影响可能来自于自然源、交通源和区域工业源,Ni和Cr富集系数较小,影响可能主要是自然源.潜在生态风险评价结果表明,Cd的潜在生态风险极强,对生态风险起主导作用,其它重金属潜在生态风险为轻微.健康风险评价结果表明,Cr和Pb对儿童的非致癌健康风险值超过1,其它重金属对成人与儿童非致癌风险和致癌风险均低于安全阈值.     

NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层的盐雾腐蚀行为

目的 研究NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀行为。方法 采用SEM、XRD、EDS、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等对Zn-Al涂层的形貌、物相、成分结构进行分析。通过电化学曲线探究Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀机理。结果 在NdFeB磁体表面制备的环保型Zn-Al涂层的耐盐雾腐蚀时间不少于1 000 h。在盐雾腐蚀环境中,Zn-Al涂层表面逐渐被白锈覆盖,失去金属光泽,腐蚀至1 126 h时,Zn-Al涂层表面出现红色锈点,涂层微观组织呈蜂窝状结构,并出现微裂纹。腐蚀产物由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O、Al_(9)SiAl_(12)(OH)_(18)(AlO_(4))(Si_(5)O_(16))Cl、Fe_(2)O_(3)和极少量的Zn、Al组成。腐蚀前期,Zn-Al涂层表面的钝化膜、硅烷膜起保护作用;随腐蚀进行,膜层破坏暴露出片状金属粉,金属粉活化,涂层发挥牺牲阳极保护作用;腐蚀后期,腐蚀介质通过涂层微裂纹穿透涂层至磁体,涂层牺牲阳极的保护作用和物理屏蔽保护作用显著减弱,直至失效。结论 环保型Zn-Al涂层可显著提高NdFeB磁体的耐中性盐雾腐蚀性能。     

航电电源板层间CAF短路失效机理及退化时间分析

目的 掌握CAF失效机理MTTF分析方法,以便于在实际案例中实施工程优化决策,从而降低故障危害风险和寿命周期总费用。方法 以某航电电源母板CAF失效为例,基于CAF失效机理的物理化学变化时间特性模型算法,建立电压、介质间距和MTTF变化关系,以辅助工程优化决策。结果 基于仿真计算数据,形成对特定范围产品的改进和处置决策,从而限制失效危害风险的进一步扩散,降低了产品生命周期维护费用,并提升了客户满意度。结论 掌握装备常见失效机理和采取适宜的应对措施,是持续改进装备可用性、可靠性和环境适应性的必要条件。