基于船载走航气溶胶质谱技术的海洋气溶胶研究

利用船载走航单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)对东南沿海海洋气溶胶进行在线观测,获得了近岸海区大气气溶胶化学组成分布特性,并对气溶胶谱特征及其来源进行分析.结果表明:从近岸到远海,气溶胶的浓度呈下降趋势;在近岸海区气溶胶主要受港口及码头周边的汽车、船舶及燃煤等工业排放源的影响;随着离陆地距离的增加,海源性气溶胶的比重上升;海洋气溶胶在观测范围内呈单峰分布,峰值粒径在0.5μm左右,大多数颗粒主要集中在0.2~0.8μm的粒径段;近岸气溶胶元素碳谱峰强,正谱图中K~+元素具有很强的谱峰,负离子谱中HSO_4~-谱峰信号明显,但缺少NO_3~-和NO_2~-谱峰信号;远海气溶胶中元素碳的谱峰强度明显降低,正谱图中Na~+的谱峰很强,并出现Mg~+、Ca~+和NaCl~+的谱峰信号;负离子谱出现了明显的海洋生物特征气溶胶甲基磺酸MSA~-、CN~-、O~-和HSO_4~-等的谱峰信息.表明该观测海区的气溶胶组成复杂,同时受陆源排放气溶胶和海源气溶胶的影响.     

Characterization of heavy metal desorption from road-deposited sediment under acid rain scenarios

Road-deposited sediments(RDS) on urban impervious surfaces are important carriers of heavy metals.Dissolved heavy metals that come from RDS influenced by acid rain,are more harmful to urban receiving water than particulate parts.RDS and its associated heavy metals were investigated at typical functional areas,including industrial,commercial and residential sites,in Guangdong,Southern China,which was an acid rain sensitive area.Total and dissolved heavy metals in five particle size fractions were analyzed using a shaking method under acid rain scenarios.Investigated heavy metals showed no difference in the proportion of dissolved fraction in the solution under different acid rain pHs above3.0,regardless of land use.Dissolved loading of heavy metals related to organic carbon content were different in runoff from main traffic roads of three land use types.Coarse particles(150 μm) that could be efficiently removed by conventional street sweepers,accounted for 55.1%-47.1%of the total dissolved metal loading in runoff with pH 3.0-5.6.The obtained findings provided a significant scientific basis to understand heavy metal release and influence of RDS grain-size distribution and land use in dissolved heavy metal pollution affected by acid rain.     

Porous media grain size distribution and hydrodynamic forces effects on transport and deposition of suspended particles

The effects of porous media grain size distribution on the transport and deposition of polydisperse suspended particles under different flow velocities were investigated. Selected Kaolinite particles(2–30 μm) and Fluorescein(dissolved tracer) were injected in the porous media by step input injection technique. Three sands filled columns were used: Fine sand,Coarse sand, and a third sand(Mixture) obtained by mixing the two last sands in equal weight proportion. The porous media performance on the particle removal was evaluated by analysing particles breakthrough curves, hydro-dispersive parameters determined using the analytical solution of convection–dispersion equation with a first order deposition kinetics, particles deposition profiles, and particle-size distribution of the recovered and the deposited particles. The deposition kinetics and the longitudinal hydrodynamic dispersion coefficients are controlled by the porous media grain size distribution. Mixture sand is more dispersive than Fine and Coarse sands. More the uniformity coefficient of the porous medium is large, higher is the filtration efficiency. At low velocities, porous media capture all sizes of suspended particles injected with larger ones mainly captured at the entrance.A high flow velocity carries the particles deeper into the porous media, producing more gradual changes in the deposition profile. The median diameter of the deposited particles at different depth increases with flow velocity. The large grain size distribution leads to build narrow pores enhancing the deposition of the particles by straining.     

燃煤电厂湿法脱硫对细颗粒物的脱除特性

应用DGI承重撞击器对四台燃煤机组湿法脱硫前、后细颗粒物进行采集,分析细颗粒物的粒径分布、元素组成以及脱硫系统的脱除效率.结果表明:脱硫前细颗粒物粒径峰值出现在0.20~0.40 μm处,脱硫后峰值出现在0.20~0.30 μm处.经过湿法脱硫系统后ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁)、ρ(PM_0.5)、ρ(PM_0.2)出现不同程度的增长,平均增长率分别为13.28%、19.57%、28.79%、33.51%.分粒径颗粒物中ρ(Si)、ρ(Al)在脱硫前、后均随着颗粒物粒径的减小呈递减趋势,并且脱硫后ρ(Si)、ρ(Al)均有不同程度的降低,ρ(Fe)随颗粒物粒径的减小呈增加趋势,表现出一定的富集特性;湿法脱硫后Ca在PM₁中的质量浓度出现明显的增长,ρ(Ca)由18.86~51.47 μg/m3增至41.87~84.83 μg/m3. Si、Al是PM_2.5中的主要元素,经过湿法脱硫后ρ(Si)、ρ(Al)由59%~72%降至43%~59%;而Ca在PM_2.5中表现出相反的变化趋势,ρ(Ca)由8%~13%升至17%~26%.      

固定床生物活性炭吸附天然有机物及其模型化研究

以日本长良川原水为研究对象,提高水处理出水水质为目标,研究了生物活性炭(BAC)小柱对原水中天然有机物(NOM)的去除效果。比较了不同NOM进水浓度时BAC小柱对其的去除率,研究了小柱层内及出水中NOM的相对分子量分布随着通水时间增加的变化情况,并利用结合了理想吸附溶液理论(IAST)的平推流表面扩散模型对出水中NOM的浓度进行模拟。结果表明,BAC小柱对不同浓度原水中NOM的去除率均高于相同试验条件下的粒状活性炭(GAC)小柱;BAC小柱对相对分子量分布为1000~5200g/mol内各分子量区间的有机物均可去除;平推流表面扩散模型对试验数据拟合结果较好。     

苏州地区硬粘土粒度和元素地球化学特征及其环境意义

长江三角洲晚更新世硬质粘土地层对于认识该区域晚更新世环境变化、现代工程建设等均具有重要意义,而其成因尚存较大争议。本文通过对苏州地区葑亭大道钻孔硬粘土地层样品进行粒度与元素地球化学分析,探讨其成因与古环境指示意义。结果表明:(1)苏州地区硬粘土平均粒径为5.2~7.1Φ,以粉砂颗粒为主,中、细粉砂颗粒含量在65%以上,频率曲线呈双峰分布,粒度谱分布为正偏态,分选较差;(2)环境判别显示其为风成堆积物,与南京、镇江下蜀黄土分布特征相似;(3)元素分析显示,硬粘土出现不同程度Na、P元素亏损和Mn、Al元素富集,化学风化作用处于中等风化阶段;(4)硬粘土层的上段和下段在粒度和元素特征上有明显区别,下段粒度明显偏粗,风化程度相对较弱。     

基于标准分析军用飞机实验室淋雨试验参数设计

目的对军用飞机淋雨试验进行降雨参数设计,为军用飞机实验室淋雨试验参数设计提供参考。方法采用逐一分析,横向对比的方法,对国军标中部分与淋雨试验相关的六个标准,以及国外的三个标准,在降雨强度、雨滴直径及降雨方向等的参数设置进行分析。结果总结降雨强度设计的规律以及各标准在实验室淋雨试验设计时的作用,给出飞机水密性淋雨试验和除雨性能淋雨试验的部分降雨参数设计。结论给出的降雨强度参数符合各标准的要求,所总结的规律建立在深层理解各个标准的基础上,为军用飞机实验室淋雨试验参数设计提供了参考。     

中国东北末次冰期松原黄土的释光测年及其古气候意义初探

本文以中国东北松原黄土为研究对象,通过光释光测年建立其末次冰期年代标尺,并探讨磁化率和平均粒径这两个黄土研究中常用的气候替代性指标的可能指示意义。采用成熟的细颗粒石英单片再生(SAR)光释光(OSL)测年技术获得了松原剖面顶部5.5 m年代6个,并获得了2 cm间距的低频磁化率和平均粒径这两个常规参数。石英OSL测年相关检验证实了该技术测量松原黄土的可靠性。测年结果表明,松原剖面顶部5.5 m主要沉积于末次冰期的中晚期,即约5.5—1.8 m((52.18±3.47)—(27.76±1.77)ka)主要堆积于深海氧同位素阶段(MIS)3中晚期,而顶部1.8—0.4 m((27.76±1.77)—(20.61±1.31)ka)堆积于MIS2早期。磁化率自52.18±3.47 ka到27.76±1.77 ka经历了先小幅降低又小幅升高,波动幅度较小,而自27.76±1.77 ka以后,磁化率值呈整体下降并呈现大幅度摆动。平均粒径则自52.18±3.47 ka到46.80±3.13 ka呈明显变小趋势,自46.80±3.13 ka到约20 ka变化不大,自约20 ka以后,平均粒径由约40μm陡然增加至约140μm,并在之后稳定在这一水平。测试结果对比显示,磁化率和粒度的变化不具有明显的相位关系,且同黄土高原渭南剖面末次冰期磁化率和平均粒径的变化也表现出明显的不一致现象。因此,在对松原黄土剖面的研究中,将磁化率和平均粒径分别作为东亚夏季风和冬季风的替代性指标使用时要慎重。     

Pt颗粒尺寸对Pt/CeO2催化氧化甲苯性能影响

使用乙二醇还原法制备了一系列不同尺寸的Pt-x纳米颗粒(x=1.41、1.57、1.79、1.95、2.12、2.32 nm),将其负载于棒状(rod)CeO_2载体上.考察了不同尺寸的Pt颗粒催化剂Pt-x/CeO_2-rod在甲苯催化氧化反应中的催化性能.结果显示,随着Pt颗粒尺寸的增加,催化剂活性先升高后降低.其中,Pt颗粒尺寸为1.79 nm时催化剂催化活性最好,T90=133℃.一般认为,Pt颗粒尺寸增加其分散度减小,导致催化活性降低.然而本实验结果表明,随Pt尺寸增加催化活性先升高后降低,并且基于催化剂表面Pt原子计算的TOFs(turnover frequencies)随Pt尺寸增加逐渐变大.紫外拉曼光谱(UV Raman)、XRD、XPS显示,随着Pt颗粒尺寸增加,催化剂Pt-x/Ce-rod表面氧空位的浓度逐渐增加.氧空位有效提高了催化剂晶格氧的流动,促进了氧气的吸附活化及传递过程.Pt/Ce催化剂催化氧化甲苯反应活性是Pt分散度以及CeO_2表面氧空位浓度双重作用的结果.     

芳香烃菲与基因碱基的非共价结合及驱动机制

疏水芳香烃类化合物能够导致基因遗传性的变化,理解这些化合物对基因污染的前提是必须首先阐明污染物-基因碱基间相互作用及驱动机制.使用等温吸附-光纤固相萃取和定量-构效关系的方法,研究了模型化合物菲与4种基因碱基间的弱相互作用,并揭示了分子驱动机制.结果表明,p H=7.0条件下,腺嘌呤与菲间引力较弱;而鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶对菲为分配吸附,引力较强.红外光谱和弱力等值面的分析表明,鸟嘌呤与腺嘌呤分子能够通过2组CN环(CN6环和5环)与菲的2个相互毗邻的苯核同时发生π-π引力作用;而胞嘧啶和胸腺嘧啶仅与菲弧角位置的碳原子通过电子"赠体-受体"发生静电引力作用.当环境体系变成酸性时,腺嘌呤对菲的吸附增强(分配,1/n=1),但胸腺嘧啶对菲的吸附变弱;碱性条件下,由于胞嘧啶和胸腺嘧啶存在羰基取代基,作为电子赠体的含氧嘧啶脱质子化,表面负电性增强,分子平面极化减弱,π电子更易于与菲弧角位的碳原子发生电子"赠体-受体"作用.能量计算的结果表明,对基因碱基作用位点的预测结果可信,属于自发的非共价成因的物理结合.该研究将为深入揭示芳香烃的基因污染提供理论基础,对于防治芳香烃污染、保障生态安全有重要意义.