天津地区污染天气分析中垂直扩散指标构建及运用

基于255 m气象塔风、温和PM_(2.5)质量浓度数据获取天津地区大气稳定度特征,利用中尺度大气化学模式构建垂直扩散指数β和φ,开展天津地区污染天气预报中垂直扩散分析方法的研究,以期提高天津地区重污染天气预报预警准确率.结果表明,综合运用大气稳定度、基于边界层平均PM_(2.5)质量浓度与近地面PM_(2.5)质量浓度比值构建的垂直扩散指数β,基于数值模式chemdiag功能(以CO为示踪物)构建的垂直扩散指数φ,可以在污染天气预报中较好的进行大气污染物垂直扩散能力分析.当07:00~08:00和18:00~20:00大气稳定度为D及以上时,相比大气稳定为C及以下时,出现重污染天气的概率成10倍的增加;使用垂直扩散指数β和风速双重指标判断重污染天气,比单一的风速指标判断准确率提升67%;垂直扩散指数φ与近地面PM_(2.5)质量浓度相关系数达到0.8,当垂直扩散指数φ小于0.52时,重污染天气概率75%,可识别59%的重污染天气.     

富铁酸性硫酸盐体系施氏矿物附着包裹硫杆菌的Fe2+氧化能力研究

探究富铁酸性硫酸盐体系次生铁矿物附着包裹硫杆菌的Fe~(2+)氧化活性,对揭示次生铁矿物调控酸性矿山废水形成过程具有指导意义.本研究首先采用摇瓶实验合成次生铁矿物—施氏矿物,然后将脱水后的0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接或溶解后加入到pH为2.50的富铁酸性硫酸盐体系(改进型9K液体培养基)中进行Fe~(2+)氧化,分析体系pH、Fe~(2+)氧化率、次生铁矿物产生量等相关指标.研究表明,氧化亚铁硫杆菌在脱水施氏矿物的附着包裹量为2×10~8cells·g~(-1).0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接加入体系经过108 h培养,pH分别下降至2.28、2.25、2.24及2.22;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物加入量的增加而增加,且各体系Fe~(2+)氧化率在108 h均达到100%,此时次生铁矿物产生量分别是3.05、3.30、3.61与3.70 g·L~(-1).然而,0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物溶解后进入的相应体系经过108 h培养后,pH分别下降至2.19、2.18、2.10及2.02;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物溶解量的增加而增加,各体系Fe~(2+)氧化率在96 h均达到100%,各体系次生铁矿物在108 h时的产生量分别是6.16、6.44、6.76与7.89 g·L~(-1).可见,施氏矿物对硫杆菌的吸附包裹作用致使体系Fe~(2+)氧化效率降低,次生铁矿物合成量减少,酸化程度减弱.     

合肥科学岛低对流层二氧化碳时空分布特征

依据合肥市科学岛2013~2016年的CO₂体积比浓度廓线,分别从夜间、季节和年度分析了亚热带季风气候的CO₂分布特点和合肥科学岛的CO₂源汇特征.（1）大气CO₂体积比浓度随高度增加而减小,390m的CO₂浓度约为15m浓度的95%,夜间随时间推移浓度增加幅度约5%,天亮时CO₂浓度有减小的趋势;（2）测量点高度大于100m时,季节特征较明显,CO₂体积比浓度夏季最低,冬季最高,浓度相差约10×10^-6;（3）测量点高度大于100m时,2013~2016年CO₂体积比浓度的年分布随高度变化的梯度相关系数大于0.9,体积比浓度年增长约2.1648×10^-6.通过三个时间尺度的CO₂体积比浓度廓线分析得出,CO₂浓度特征是动植物活动和大气运动等共同作用的结果;CO₂长期循环过程中,存在近地面CO₂向高空的传输效应.     

硫化物对亚硝化污泥的活性抑制研究

污水厂进水或厌氧单元出水中的硫化物会对污水处理工艺的硝化反应过程产生潜在抑制作用,认识和调控硫化物对活性污泥生化反应过程的影响对污水厂工艺的发展具有重要意义.亚硝化过程对于保障污水工艺氮的去除至关重要,本研究以硫化物对亚硝化过程的影响为研究对象,探讨相关影响过程的特征和发生机制.同时,选择不同典型浓度范围的硫化物和不同存在状态对亚硝化过程的影响开展研究.结果表明,硫化物浓度由10 mg·L~(-1)提高到30 mg·L~(-1),氨氧化抑制率由16.3%提高到40%,但随着硫化物浓度进一步升高,氨氧化抑制率上升并不明显.进一步通过硫化物对羟胺氧化反应的影响实验发现,硫化物导致羟胺氧化速率下降要大于氨氧化阶段.同时系统内硫化物耗尽后,氨氧化反应和羟胺氧化反应均不能完全恢复.铁盐作为常见的硫化物去除剂,铁盐加入后并未能够有效消除硫化物对亚硝化过程的抑制.     

基于CESM-EnSRF系统全球甲烷及臭氧卫星资料同化试验研究

臭氧(O3)与甲烷(CH4)均是大气中重要的微量气体,对全球气候变化有着重要的影响.为提高全球范围的臭氧、甲烷在气候模式中的预报效果,使用集合平方根滤波(En SRF)同化方法及地球系统模式(CESM)构建了CESM-En SRF卫星资料同化预报系统,并通过设计试验,将大气红外探测器(AIRS)的臭氧与甲烷观测资料同化到气候模式中,对模式的同化再预报效果进行系统的测试与评估.结果显示,臭氧、甲烷分析集合均值的偏差及均方根误差皆低于背景集合均值的偏差及均方根误差.臭氧、甲烷的同化再预报偏差及均方根误差较控制实验都得到改善,但对5 h Pa以上高度臭氧预报准确性的改进效果很小.随循环同化的进行,平流层臭氧与甲烷的平均同化改进率呈增加趋势,并逐渐趋于稳定;对流层平均同化改进率随时间变化不明显.试验表明,该系统可有效利用臭氧与甲烷的观测资料对模式场进行合理的改善,从而有效地提高臭氧、甲烷在气候模式中的再预报效果,但对于平流层顶-中间层高度(5 h Pa以上)臭氧预报准确度的提高,模式中臭氧光化学过程的准确模拟较同化观测资料具有更重要的作用.此外,循环同化对提高5~150 h Pa高度臭氧及1~200 h Pa高度甲烷在CESM模式中的预报效果最有效.     

三峡库区大气活性氮组成及干沉降通量

为了解三峡库区腹地大气中活性氮的组成及干沉降通量,于2015年每个季节选取代表性月份在万州城区采集了气体和颗粒物样品.利用离子色谱法测定氮素浓度,同时结合大叶阻力模型模拟计算的干沉降速率值,估算了不同形态氮素的干沉降通量.结果表明,HNO₃的干沉降速率值最大,年均值为0.39cm/s,约为其它氮素的3~8倍.NO₂和NH₃是大气活性氮的主要赋存形态,年均浓度值分别为（11.7±3.9）和（11.0±5.3）μg N/m³,两者之和约占总无机氮浓度的80%.万州城区总无机氮干沉降总量为8.5kg N/（hm²·a）,其中氧化态氮（NO₂、HNO₃、颗粒态NO₃^-）和还原态氮（NH₃、颗粒态NH₄⁺）干沉降通量分别为3.5,5.0kg N/（hm²·a）,占干沉降总量的41.4%和58.6%.因此,为有效控制三峡库区腹地的氮素污染,应重点关注NH₃的减排.     

兰州主城区大气颗粒物质量浓度及健康风险

分别在2013年春季3月23日~3月29日和冬季12月15日~12月21日对兰州市主城区5个采样点进行采样,每天每个采样点采集8个样品,共采集有效样品560个.通过实验室分析和重金属健康风险评价,结果显示：兰州市主城区≤ 10μm颗粒物中,主要分布在5.8~10.0μm （春、冬季）、1.1~3.3μm （春季）和0.65~3.3μm （冬季）范围内,Pb在PM_3.3~4.7（一级支气管）中的质量浓度最大,分别为0.2352ug/m³（春季）和0.2177ug/m³（冬季）,Cd作为一种致癌重金属在PM_9.0~5.8、PM_4.7~1.1均被检出.儿童、成年男性、成年女性的非致癌风险值HZ在春季和冬季分别为0.842、0.360、0.345和0.842、0.326、0.361,低于1不存在非致癌的风险,致癌风险值RIS在10^-6~10^-4的范围内,不存在致癌风险,但儿童RIS值较高,对儿童的健康状况的影响,应受到社会群体的重视.     

过氧化钙去除水中糖皮质激素的响应面分析

结合响应面方法Box-Behnken实验设计,对过氧化钙降解代表性糖皮质激素曲安奈德过程中的影响因素（过氧化钙投加量、溶液初始pH值、反应时间、糖皮质激素初始浓度）进行了探讨与分析,并对反应条件进行了优化.得出最优反应条件为：过氧化钙投加量4g/L;溶液初始pH值5.7,反应时间15.7min,初始TA浓度为0.06mmol/L.最优条件下模型预测的目标物降解率（88.6%）和实验得出的降解率（82.8%）数值接近,说明此响应面模型能够较准确预测过氧化钙对糖皮质激素的去除效果,并用电子顺磁共振仪对过氧化钙降解有机物过程中的作用自由基进行了检测.研究结果对过氧化钙技术去除有机污染物的发展有一定的参考价值.     

阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响

酸性矿山废水（AMD）具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重（类）金属的特点,采用生物矿化方法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.通过模拟酸性矿山废水,考察了Cl^-、NO₃^-、PO₄^3-3种阴离子对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）体系中pH值、Fe²⁺氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度阴离子对A.ferrooxidans氧化Fe²⁺能力具有抑制作用.A.ferrooxidans对阴离子的耐受性依次为PO₄^3- > NO₃^- > Cl^-.阴离子浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其对Fe²⁺的生物氧化速率基本没有影响.但高浓度阴离子会通过抑制A.ferrooxidans的氧化活性,从而间接影响Fe³⁺的水解成矿过程,导致培养终点时总Fe沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.受Fe³⁺供应速率降低的影响,次生铁矿物的合成途径易向施氏矿物转变.     

催化氧化法处理焦化污水生化出水的中试研究

采用ClO_2三相催化氧化工艺对焦化污水二沉池出水的处理进行了中试研究,考察了进水量、供气量、加药量等参数对焦化污水COD处理效果的影响,得出的最佳工艺条件为:进水量0.2 m~3/h,有效催化剂用量0.5 m~3,供气量10 m~3/h,盐酸投加量60 m L/h,氯酸钠投加量30 m L/h。最佳工艺条件下,平均出水COD为44 mg/L,平均去除率为80.3%,能达到国家一级排放标准。