气候变化对土壤微生物多样性及其功能的影响

以同时模拟未来大气CO₂浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究CO₂浓度升高（CE）、升温（WA）以及两者同时升高（CW）对麦田土壤基础呼吸和微生物丰度、群落结构的影响.结果表明：CE对土壤基础呼吸没有影响,但是WA显著提高了土壤基础呼吸,在抽穗和成熟期分别增加了51.6%和38.5%.在分蘖期,土壤细菌和真菌丰度没有显著变化;而在抽穗和成熟期,CW和WA处理显著降低了真菌丰度,降低幅度分别达到32.1%~50.2%和32.0%~37.4%.通过对T-RFLP数据分析发现,CE、CW和WA处理对麦田土壤真菌和细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了古菌群落结构.与对照相比,CE处理真菌多样性提高了7.1%~8.2%,CW和WA处理真菌多样性分别降低了5.3%~13.5%和22.1%~33.6%;在分蘖和抽穗期,CE、CW和WA处理土壤细菌多样性比对照显著提高.     

Characteristics and mixing state of S-rich particles in haze episodes in Beijing

Direct individual analysis using Scanning Electron Microscopy combined with online observation was conducted to examine the S-rich particles in PM_2.5 of two typical polluted haze episodes in summer and winter from 2014 to 2015 in Beijing. Four major types of S-rich particles, including secondary CaSO₄ particles (mainly observed in summer), S-rich mineral particles (SRM), S-rich water droplets (SRW) and (C, O, S)-rich particles (COS) were identified.We found the different typical morphologies and element distributions of S-rich particles and considered that (C, O, S)-rich particles had two major mixing states in different seasons. On the basis of the S-rich particles’ relative abundances, S concentrations and their relationships with PM_2.5 as well as the seasonal comparison, we revealed that the S-participated formation degrees of SRM and SRW would enhance with increasing PM_2.5 concentration. Moreover, C-rich matter and sulfate had seasonally different but significant impacts on the formation of COS.

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基于大气特征污染物的监测布点选址优化研究

针对常规大气环境监测未能对局部特殊污染情况进行表征的缺陷,提出基于特征污染物的监测布点选址优化方法:首先运用综合评分方法筛选区域大气特征污染物,然后建立综合了环境、经济和社会因素的多目标规划模型,并通过模糊层次分析法计算各子目标权重系数,最后应用lingo软件对模型优化求解,得到最优的监测点位布设方案.以南京市仙林地区为案例研究的结果表明,基于大气特征污染物的监测布点多目标模型能够得到较合理的优化点位布局,在3种情景中,选择的最优点位分别为25#、43#, 25#、43#、54#和25#、43#、54#、77#, 为实际大气环境监测优化布点提供科学指导.     

福州市PM2.5污染过程中大气边界层和区域传输研究

以福建省会福州市2013年1月空气质量变化为对象,分析大气边界层变化和周边区域污染物传输对福州市大气颗粒物PM2.5的影响.利用福州市2013年1月逐日地面和探空观测资料以及NCEP提供的2013年1月FNL分析资料,通过大气边界层要素与PM2.5浓度之间的相关性,对PM2.5污染过程的大气边界层特征进行分析;同时采用HYSPLIT后向轨迹模拟及区域风场相关矢分析对影响福州雾霾的污染物区域传输路径进行探讨.结果表明:地面气温与PM2.5浓度呈正相关,地面风速与PM2.5浓度呈负相关,近地面边界层条件有利于霾颗粒物的形成和累积.但不同于我国东部主要污染源区霾污染过程中存在大气边界层逆温,福州PM2.5污染过程中并未出现大气边界层逆温结构,这一边界层结构的垂直混合可有利于区域传输的污染物从上层大气到达近地面从而加重福州霾污染,福州是华东地区一个PM2.5污染物的主要接受区,PM2.5污染物主要以外源输送为主.2013年1月份福州市清洁日近地面风向为海洋吹向大陆的东南风,霾污染日则为大陆吹向海洋的偏北风,PM2.5污染物主要从长三角地区、苏北以及安徽河南一带通过东北和西北方向的传输路径影响福州的空气质量.     

西安市大气颗粒物数浓度分布及典型天气条件特征变化

利用2013年3月到2014年12月期间西安市大气中0.25～32μm颗粒物监测数据和同期气象参数、散射消光系数等数据,分析了大气颗粒物数浓度分布及典型天气条件下变化特征.结果表明:采样期间西安市大气颗粒物平均数浓度为206.27个/cm3, 99%以上为<1μm的颗粒物数.大气颗粒物数浓度冬季最高,其次为秋、夏和春季,分别为267.66、231.31、141.82和135.77个/cm3.四季的数浓度低值均出现在18:00左右,之后数浓度上升,且晚上高于白天,冬季6:00左右达到峰值,夏季的昼夜差最小,秋季最大.春夏秋冬的大气颗粒物数浓度与散射消光系数的Pearson相关系数分别为0.756、0.702、0.411、0.377.大气颗粒物数浓度在沙尘天气发生前、中、后会升高、下降和再下降,霾天气出现前、后会升高和下降;高温干燥天气下,大气颗粒物数浓度相对较低;降雨对大气颗粒物的清除作用明显,但降雨后大气颗粒物数浓度又很快回升.     

基于PMF模式的南京市大气细颗粒物源解析

为研究南京市大气细颗粒物(PM2.5)污染来源,分别在3个点位、4个季节开展了PM2.5环境样品的采集,共获得170个有效样本.对样本进行了化学成分分析,包括Al、Fe、Na、Mg、K、Ba、Li、Tl、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb、Cr、Ce、Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+、SO42-、NO3-、Cl-、以及OC、EC,共计26种.首先采用OC/EC最小比值法估算出二次有机气溶胶(SOA)的含量;然后利用正矩阵因子分解法(PMF)对PM2.5的非SOA部分进行来源解析,共解析出6类因子:二次无机气溶胶(SIA)、燃煤、机动车排放、地面扬尘、冶金和其它源,贡献率分别25.0%、23.5%、20.4%、17.1%、3.0%和11.0%;最后基于南京市SO2、NOx、VOCs三种主要前体污染物的排放量,分别对SIA和SOA在一次来源中进行再分配.最终结果表明,南京市PM2.5主要来源为燃煤、机动车、扬尘、工业和其它源,其贡献率分别为29.6%、22.4%、14.6%、18.7%和14.7%.     

细微泥沙对活性污泥系统的影响及其恢复特征

不同地区、排水体制和季节下,我国城市污水厂进水中细微泥沙含量〔以ρ(ISS)/ρ(COD_Cr)表征,ISS为无机悬浮固体〕差异较大,细微泥沙进入生化处理单元将会对活性污泥系统的正常运行产生一定影响. 考察在不同进水细微泥沙浓度下,活性污泥系统各运行参数的变化及系统恢复情况,结果表明:①随着进水中细微泥沙浓度的增大,活性污泥系统ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)、SOUR′(单位质量污泥活性)、CST(污泥毛细吸水时间)和SVI(污泥容积指数)降低;在影响期,ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)最小值、SOUR′平均值、CST平均值与细微泥沙浓度均呈良好的线性关系,R2(相关系数)分别为0.963 7、0.979 9和0.786 5;系统恢复所需时间与进水细微泥沙浓度呈正相关. ②污泥中细微泥沙浓度的增加导致SOUR′下降,使得ρ(MLSS)和剩余污泥量增加,不利于污水厂的节能减排. 可见进水中细微泥沙浓度的增大不利于污水厂的稳定高效运行.      

黄山大气气溶胶新粒子生长特性观测分析

利用2012年9月22日~10月28日黄山地区大气气溶胶、二氧化硫和臭氧观测数据,结合气象数据,分析气溶胶新粒子的生成-增长特征.分析发现,在33个有效观测日中,有新粒子生成-增长的观测日占总数的18.2%,其中晴天的发生频率为37.5%,新粒子生成-增长都开始于晴天上午,与无新粒子观测日相比,太阳辐射量、风速、SO2及O3浓度较高,环境温度和相对湿度较低.气溶胶新粒子的增长具有由小及大的特点,核模态气溶胶粒子(10~20nm)数浓度最先增加,爱根核模态粒子(20~50nm)数浓度随着时间推移逐渐增大,但浓度峰值依次下降,平均增长率为3.58nm/h. SO2浓度先于核模态气溶胶数浓度到达峰值,其氧化后的产物H2SO4为新粒子的核化提供前体物,并且参与新粒子的增长过程,当SO2浓度较低时,不会发生新粒子生长事件.     

Optimizing synthesis conditions of nanoscale zero-valent iron (nZVI) through aqueous reactivity assessment

Nanoscale iron particles (nZVI) is one of the most important engineered nanomaterials applied to environmental pollution control and abatement. Although a multitude of synthesis approaches have been proposed, a facile method to screen the reactivity of candidate nZVI materials produced using different methods or under varying synthesis conditions has yet been established. In this study, four reaction parameters were adjusted in the preparation of borohydride-reduced nZVI. The reductive properties of the resultant nanoparticles were assayed independently using two model aqueous contaminants, Cu(II) and nitrate. The results confirm that the reductive reactivity of nZVI is most sensitive to the initial concentration of iron precursor, borohydride feed rate, and the loading ratio of borohydride to ferric ion during particle synthesis. Solution mixing speed, in contrast, carries a relative small weight on the reactivity of nZVI. The two probing reactions (i.e., Cu(II) and nitrate reduction) are able to generate consistent and quantitative inference about the mass-normalized surface activity of nZVI. However, the nitrate assay is valid in dilute aqueous solutions only (50 mg·L⁻¹ or lower) due to accelerated deactivation of iron surface at elevated nitrate concentrations. Additional insights including the structural and chemical makeup of nZVI can be garnered from Cu(II) reduction assessments. The reactivity assays investigated in this study can facilitate screening of candidate materials or optimization of nZVI production parameters, which complement some of the more sophisticated but less chemically specific material characterization methods used in the nZVI research.     

蒸汽相变促进可溶PM2.5凝结增长的数值分析

为利用蒸汽相变原理促进氨法脱硫系统排放细颗粒物(PM2.5)的脱除,建立多分散颗粒的凝结增长动力学模型,利用数值模拟方法研究了可溶硫酸铵颗粒的凝结增长规律,并将典型粒径可溶与不可溶颗粒的凝结增长过程进行对比分析.结果表明:不同粒径硫酸铵颗粒的增长速率相近,等温系统的凝结增长效果优于绝热系统;对于同一初始粒径分布下的可溶和不可溶颗粒,微米尺度可溶颗粒的增长速率始终大于不可溶颗粒,亚微米尺度可溶颗粒的增长速率先大于而后小于不可溶颗粒,使得二者的增长曲线存在一个交叉点;蒸汽饱和度增大能显著促进硫酸铵颗粒的增长;等温系统中温度对硫酸铵颗粒的增长影响显著,绝热系统中温度的影响较弱.