石油污染物在土壤中运移的数值模拟初探

针对大庆石油管理局宋芳屯油田开发建设的实际情况,分析了石油污染物在土壤中运移的规律,并建立了非饱和带污染物迁移和地下水运动模型。通过求有限元数值解,利用该模型对石油污染物在土壤中的迁移情况进行了模拟预测,结果显示了石油污染物可能对土壤造成污染的范围和影响程度。     

春季境外生物质燃烧对东亚臭氧污染的影响

目的定量研究境外生物质燃烧对春季东亚地表臭氧浓度的影响。方法利用敏感性分析法与线性加权法,使用全球化学传输模式GEOS-Chem模拟春季全球不同地区生物质燃烧排放对东亚地表臭氧的贡献。结果春季全球生物质燃烧对东亚地表臭氧贡献在1×10~(-9)～5×10~(-9)(按体积计算)之间,其中75%是境外生物质燃烧的贡献。境外生物质燃烧对中国南部的影响比东亚其他区域更大,可达3×10~(-9)。在所有境外源区中,生物质燃烧对东亚地表臭氧影响最大的源区是非洲与东南亚。前者是中国东北部、中国北部、朝韩及日本地区的主要境外贡献区域。后者对中国南部的相对贡献最大。结论春季境外生物质燃烧对东亚地表臭氧的贡献具有一定的空间差异。境外生物质燃烧对东亚空气质量有重要影响。东亚地表臭氧污染治理需要世界各国及区域之间的良好合作。     

定子叶片数对泵喷推进器空化性能的影响

目的 在改善泵喷推进器(泵喷)水动力性能的同时,兼顾其空化性能。方法 以某前置泵喷为原型,采用基于密度修正的RNG k-ε双方程湍流模型,结合Zwart空化方程,数值研究定子叶片数(Ns= 6~10)对空化性能的影响。结果 泵喷空化主要为叶梢涡空化和叶片表面的片状空化,而时–频空化曲线与叶片数目有关,其中单转子表面空化与定子数目相关,而总空化面积与转–定子影响有关。结论 增加定子叶片数虽然提高了泵喷推力和扭矩,但转子叶片及叶梢负荷增加,使空化范围大幅度增加。最终Ns从6增加到10时,总空化体积涨幅超过5倍。分析空化流动中的涡量输运方程发现,膨胀收缩项在空化演化占主导作用,并且随着定子叶数的增加而增大。     

2013年12月初长江三角洲及周边地区重霾污染的数值模拟

运用WRF-CMAQ模型模拟了2013年12月1~9日长江三角洲及周边地区的一次重霾污染过程.初步探究灰霾天气下大气细颗粒物(PM2.5)的时空分布特征和区域输送过程,并定量研究了外部源区域输送和本地源对长江三角洲地区PM2.5的贡献.结果表明:模式能够合理再现灰霾天气下长江三角洲及周边地区PM2.5的时空分布特征和演变规律.静稳天气下大气细颗粒物仍然存在着显著的区域输送.污染期间来自安徽、山东南部、苏北地区的跨界输送对长江三角洲区域PM2.5的贡献率分别为3.5%~24.9%、0.14%~30.0%、0.03%~17.5%.整个污染期间本地贡献占49%左右,本地贡献和外地贡献基本相当.     

Significant contribution of spring northwest transport to volatile organic compounds in Beijing

High values of ozone (O₃) occur frequently in the dry spring season; thus, understanding the evolution characteristics of volatile organic compounds (VOCs) in spring is of great significance for preventing O₃ pollution. In this study, a total of 101 VOCs from April 16 to May 21, 2019, were quantified using an online gas chromatography mass spectrometer/flame ionization detector (GCMS/FID). The results indicated that the observed concentration of total VOCs (TVOCs) was 30.4 ± 17.0 ppbv, and it was dominated by alkanes (44.3%), followed by oxygenated VOCs (OVOCs) (17.4%), halocarbons (12.7%), aromatics (9.5%), alkenes (8.2%), acetylene (5.3%) and carbon disulfide (2.5%). The average mixing ratio of VOCs showed obvious diurnal variation (high at night, low during daytime). We conducted a source apportionment study based on 32 major VOCs using positive matrix factorization (PMF), and coal + biomass burning (25.2%), diesel exhaust (16.0%), gasoline exhaust + evaporation (17.4%), secondary + long-lived species (16.7%), biogenic sources (4.3%), industrial emissions (9.3%) and solvent use (11.2%) were identified as major sources of VOCs. In addition to local emissions, most of the atmospheric VOCs were derived from long-distance air masses (65.7%), and the average mixing ratio of VOCs in the northwest direction was 29.4 ppbv. Combined with the results of the potential source contribution function (PSCF) indicate that research should focus on the local emissions of combustion, transportation sources and solvents usage to control atmospheric VOCs. Additionally, transmission of the northwest air mass is an important component that cannot be ignored during spring in Beijing.     

青海瓦里关大气中多环芳烃的研究

2005年4月2日～5月23日,对瓦里关大气中的气相和颗粒相多环芳烃(PAHs)进行了连续观测.结果表明,总PAHs浓度为7.43～29.96ng/m³,气相PAHs的浓度为7.01～26.10ng/m³,颗粒相PAHs的浓度为0.28～7.84ng/m³,气相中PAHs占总浓度的66.5%～98.8%.气粒分配系数(K_p)与过冷饱和蒸汽压(PL0)呈良好相关性(R₂=0.67～0.92),斜率(mr)均>-1.瓦里关大气中PAHs的浓度受温度、风速、大气逆温层、大气长距离迁移等因素的影响.     

膨润土颗粒对多壁碳纳米管在饱和多孔介质中迁移的影响

选用石英砂填充柱模拟土壤体系,通过对比在有无膨润土颗粒(Bentonite particles)存在时得到的多壁碳纳米管(MWCNTs)的穿透曲线和滞留曲线,考察膨润土颗粒对MWCNTs在多孔介质中迁移沉积行为的影响.实验选取的NaCl溶液离子强度为1 mmol·L-1和30 mmol·L-1,CaCl2溶液离子强度为0.3 mmol·L-1和1.2 mmol·L-1.溶液pH不进行调节,pH值大约为5.6.研究结果表明,在低离子强度NaCl (1 mmol·L-1)溶液中,有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线和滞留曲线与没有膨润土颗粒共存时相近,表明该条件下MWCNTs的迁移和沉积行为不受膨润土颗粒影响,而在高离子强度NaCl (30 mmol·L-1)溶液中,有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线低于没有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线,表明该条件下膨润土颗粒会抑制MWCNTs的迁移,且增加的滞留主要发生在柱子入口端;在CaCl2溶液中,无论离子强度的高低(0.3 mmol·L-1和1.2 mmol·L-1),有膨润土颗粒共存时,MWCNTs的穿透曲线和滞留曲线都不发生变化,说明在二价溶液中膨润土颗粒对MWCNTs的迁移和沉积行为影响不大.     

稀土元素在土壤中迁移、转化模型的建立及验证

建立了稀土在褐土土壤中迁移、转化模型,定量评价稀土在土壤中的迁移、转化过程.模型包括土壤中稀土化学热力学平衡体系、土壤水分物理形状和土壤剖面的稀土通量.在中国农业大学内进行了田间实验,对模型进行了验证,模拟值与实测值能很好的拟合.     

多溴联苯醚和全氟烷基酸的分子毒理机制研究

多溴联苯醚(PBDEs)和全氟烷基酸(PFAAs)是两类使用量大、环境污染广泛、人体暴露严重的新型有机污染物,2009年已纳入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物 (POPs) 名单,但其毒性效应及作用机制并不明确.本文综述了本课题组近几年针对多溴联苯醚PBDEs和全氟烷基酸PFAAs的分子毒理机制研究工作,主要集中在这两类污染物对甲状腺系统、雌激素系统和肝脏脂肪酸代谢系统干扰效应的分子机制研究.本文分别从分子、细胞和活体三个层面,研究了污染物与核受体的直接结合作用、结合后受体的构象变化、细胞内受体的转录活性、以及活体暴露后受体调控基因的表达变化,由此阐明了污染物通过与受体直接作用导致细胞和活体生物功能改变的分子机制.同时结合计算模拟,探讨了污染物生物效应与其化学结构之间的关系,发现污染物的受体活性取决于它们与受体结合的空间构型,而其活性强度基本与二者的结合能力一致,主要受疏水作用和氢键的影响.此外,还通过研究污染物与天然配体转运蛋白的相互作用,明确了各个污染物与转运蛋白的结合能力,探讨了其构效关系,并评估了污染物对天然配体在体内转运过程的潜在干扰效应.通过上述研究工作,提出了多层面、多靶点研究环境污染物分子毒理机制的新思路,建立和引进了研究污染物与生物靶分子相互作用的新方法,发现了PBDEs、PFAAs与TR、ER、PPARγ核受体结合的新模式,为深入了解这些污染物的分子毒理机制提供了有用的信息和有效的研究手段.     

汞在城市污水处理厂的赋存特征及质量平衡——总汞

为揭示汞在氧化沟式污水处理厂的赋存特征及迁移过程,以焦作市第一污水处理厂各工艺单元的进出物料为研究对象,进行了24 h瞬时样品的连续采集,并测定了样品中总汞的含量.研究发现,污水处理厂进水中总汞和溶解态总汞的含量随时间波动较大,分别在526-2376 ng·L-1（均值1212±598 ng·L-1）和11.4-61.0 ng·L-1（均值26.6±12.5 ng·L-1）之间.污水处理厂现有工艺对污水中总汞的去除效果显著,平均去除率达到了98.2%,对溶解态总汞也有很好的去除效果（83.8%）.汞的去除主要发生在二级处理工艺单元（氧化沟+二沉池）.二级处理出水中总汞含量在10.8-29.1 ng·L-1之间,远远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBl8918-2002）中规定的总汞浓度（1000 ng·L-1）.二级处理出水中溶解态总所占总汞的比率21.7%±7.7%明显高于污水厂进水中的相应比率2.8%±2.0%.沉砂池、二沉池、浓缩池和压滤机房污泥中总汞含量分别为1.23±1.08、4.86±0.52、4.73±0.40、4.84±0.31 mg·kg-1.除沉砂池污泥外,其他污泥中总汞含量的日变异系数均在11%以下.对污水处理厂进出物料中总汞的质量平衡计算发现,每天离开污水处理厂的总汞比进入污水处理厂的总汞减少了30.4 g,可能是由于汞在氧化沟和二沉池中的吸附、沉积或者挥发造成的.