基于光化学指标法的邯郸市臭氧生成敏感性

邯郸市近年来O₃污染状况越发严峻,2018年夏季（6~8月）,邯郸市O₃日最大8 h平均浓度为175μg·m^-3,超标天数达54 d,超标率59%,最高浓度达257μg·m^-3.本研究应用WRF-CMAQ模式系统和光化学指标法对邯郸市夏季O₃生成敏感性特征进行分析.结果表明,用H₂O₂/HNO₃表征O₃生成敏感性较其他指标在理论和模拟效果方面均更合适.基于精细化的源清单和网格分辨率,CMAQ对H₂O₂和HNO₃有较好的模拟效果.对H₂O₂/HNO₃的模拟结果显示,邯郸市VOCs控制区范围逐月减少,6月协同控制区范围占比最大,7月和8月以NO_x控制区为主.邯郸市各区县VOCs和NO_x排放量比值显著的空间差异,是O₃生成敏感性差别的主要原因.VOCs/NO_x<1.7的区域,其O₃生成趋向于受VOCs控制,邯郸南部VOCs/NO_x>6.9的区域,NO_x是O₃生成的主控因子,1.7x<6.9的区域更易受到VOCs和NO_x的协同控制.当HCHO/NO₂、O₃/HNO₃和O₃/NO_x过渡范围分别为0.35~0.6、20~35和10~25时,可以得到与H₂O₂/HNO₃较为一致的敏感性空间分布,H₂O₂/（O₃+NO₂）不能指示出与其他指标一致的结果,表明该指标可能不适用于邯郸市.     

乌梁素海芦苇枯落物分解动态及营养元素释放研究

乌梁素海是内蒙古高原干旱区最典型的浅水草型湖泊,湖滨带芦苇分布广袤,其收割方式是在冬季湖泊结冰后将冰面上芦苇收割,冰面下芦苇则留存在水中,而水下部分的分解是造成湖泊生物淤积的重要原因,且分解过程中营养元素的释放亦加剧了湖泊富营养化。通过分解袋法研究了湖泊水面下芦苇枯落物的分解动态及营养元素的释放过程,并探讨了芦苇枯落物分解的影响因素。结果表明:1)芦苇枯落物分解270 d后质量残留率为52.44%,分解速率常数为0.002 68 d~(-1),其分解50%需要0.83 a,分解95%需要3.19 a;2)芦苇枯落物分解过程中,N元素的分解状态呈现释放-分解-再释放的规律,P元素和C元素均处于持续释放的分解状态;3)芦苇枯落物分解期间,分解速率和营养元素含量动态受枯落物自身质量和环境因子共同影响,且环境因子(温度、溶解氧、pH值)与芦苇枯落物分解速率及元素释放动态相关性显著。研究表明,芦苇枯落物分解释放大量营养物质,对湖泊富营养化有一定的贡献,要进一步加强芦苇植物的收割以减轻植物腐烂分解对湖泊造成的二次污染,减少生物淤积作用。     

UV-B辐射对青冈凋落叶化学组成和分解的影响

采用模拟UV-B辐射增强方法研究了UV-B辐射对我国亚热带常绿阔叶林顶极种青冈(Cyclobalanopsis glauca)叶片化学组成及其凋落后分解和养分释放的影响.结果显示,增强的UV-B辐射使青冈凋落叶中的N、K和P含量分别显著增加了154.9%、29.8%和9.7%(P<0.05),使凋落叶中的C∶N、木质素∶N和C∶P比分别显著降低了60.5%、61.7%和8.5%(P<0.05),对C和木质素含量的影响不显著.在随后1 a的分解过程中,生长期间接受增强UV-B辐射的凋落叶分解得更快,但与对照组差异不显著(P>0.05).生长期间接受增强的UV-B辐射促进了P元素的释放,减缓了N元素的富集,对K元素释放无影响.本研究结果有助于全面认识UV-B辐射增强背景下我国亚热带森林生态系统的生物地球化学循环特征.     

人为源和生物源排放对臭氧的贡献 ——以春夏季东亚地区为例

利用因子分离法区分NOx与人为、生物源VOCs(AVOCs、BVOCs)分别对东亚地区近地面O3浓度的纯贡献与协同贡献,基于区域空气质量模式(RAQM)讨论了2000年春、夏季排放源的总贡献以及协同贡献的空间分布.结果表明,光化学反应在日最大O3浓度的形成中占很大比例,我国北方大部分地区源的贡献夏季最大,南方受东亚季风影响,夏季最小.AVOCs与NOx、BVOCs与NOx的协同效应加强了光化学反应中O3的形成.AVOCs与NOx的协同贡献季节性变化特征显著,我国南方大部分地区夏季最小.BVOCs与NOx的协同贡献在我国南北方差异很大,春季高值区主要分布在南方大部分地区,北方峰值出现在夏季.说明臭氧调控对策的制定除源排放大小外还须考虑地域差异和季节变化.     

广州番禺大气成分站一次典型光化学污染过程PAN和O3分析

通过对广州番禺大气成分站（GPACS）的光化学相关污染物（O₃、PAN、VOCs、NO₂、NO）以及气象要素进行观测,分析2010~2016年期间发生在广州地区一次典型光化学污染过程.结果表明,该光化学污染过程期间,O₃和PAN总体体积分数比较高,最大O₃小时体积分数为140.6×10^-9,而最大PAN小时体积分数为4.7×10^-9.NO整体体积分数较低,对O₃的化学滴定和PAN的去除影响较小.NO₂整体体积分数较高、辐射较强和风速较低则有利于O₃和PAN的形成和积累.PAN和O₃具有一定的线性关系（R²=0.55）,而形成PAN和O₃前体物VOCs物种不完全相同影响着它们的线性关系,在生成PAN的VOCs物种中,乙烯、丙烷、异戊二烯和甲苯所占的比例较大,而对臭氧生成潜势较大的物种有异戊二烯、1,3,5-三甲苯、丙烯、间,对-二甲苯以及甲苯.对PA自由基体积分数进行估算,发现它的日均值体积分数在0.11×10^-12~0.16×10^-12范围变化,远高于其它地区,表明此次发生的光化学反应较为强烈.     

高碘酸盐光化学降解水中PFOA研究

研究了反应气氛和TiO2对全氟辛酸(PFOA)的光化学降解行为的影响.结果表明,在254 nm紫外光照下,PFOA光解十分微弱,加入IO4-显著增强PFOA光解.与氮气气氛相比,氧气气氛对PFOA光化学降解有抑制作用.PFOA在UV/TiO2/IO4-体系中的降解效果低于在UV/IO4-体系,反应120 min时,PF...     

京津廊城市气团光化学污染潜势分析

选取京津廊三市交界处,于2019年和2021年的7月开展PAN (过氧乙酰硝酸酯)在线监测、空间来源解析与反应产率研究,以评估北京、天津、廊坊不同城市气团的光化学污染潜势及近年变化趋势.观测结果表明,三市交界处2021年夏季PAN浓度均值(0.89±0.21)×10^-9,较2019年同期(2.45±0.71)×10^-9下降63.8%.PAN在夏季大气寿命很短,其在该观测点浓度主要受周边城市气团光化学反应控制,其产率呈现明显双峰特征,峰值水平在2019年和2021年的7月分别为3.08×10^-9/h、1.75×10^-9/h,2021年较2019年下降43.18%,与PAN的年际变化趋势吻合.该观测点PAN的潜在源贡献函数(PSCF)高值区在2个观测月均出现在东南方向50km范围内,显示了天津市气团输送对该观测点PAN浓度的显著贡献.当该观测点受天津城市气团绝对影响时,PAN生成潜势和前体物NO₂均呈最高水平,约为受北京城市气团影响时的2.03倍和2.01倍,为受廊坊城市气团影响时的1.53和1.21倍.可见,天津城市气团具有最高的光化学污染潜势,其与北京气团的差异主要源自NO_x,而与廊坊气团的差异则来自NO_x和VOCs两类前体物.     

花椒林地土壤动物多样性及其对凋落物分解的作用——以贵州花江峡谷为例

选择贵州花江喀斯特峡谷为研究区,于2009年5月和9月对不同等级石漠化地的土壤动物多样性和花椒凋落物的分解速率进行研究。共获土壤动物3423只,隶属于3门7纲19目,共21个类群,优势类群为弹尾目(Collembola)、甲螨亚目(Oribatida)、中气门亚目(Mesostigmata);常见类群为前气门亚目(Prostigmata)、鞘翅目(Coleoptera)、双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、半翅目(Hemiptera)。研究结果表明:(1)减少人为活动、有效保存地面凋落物、提高生境生物多样性可以迅速改良土壤生态环境,有效恢复土壤动物群落;(2)凋落物分解受土壤动物数量的影响最大,尤其是弹尾目和蜱螨目的数量起决定作用;(3)石漠化治理工程对花江石漠化治理和喀斯特生态环境的重建具有重要意义。     

不同浓度臭氧对单颗粒气溶胶化学组成的影响

为探讨高浓度臭氧(O_3)对气溶胶生成与老化过程的影响,本研究利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)于2018年10月在广东省鹤山大气环境超级监测站进行观测.观测期间根据O_3浓度的高低,定义了高臭氧浓度(P_H)时段和低臭氧浓度(P_L)时段,其中P_H时段O_3平均浓度为117μg·m~(-3),P_L时段平均浓度为25μg·m~(-3).依据化学组成的不同,观测期间单颗粒主要包含老化元素碳颗粒(EC-aged)、二次颗粒(Sec)和老化有机碳颗粒(OC-aged).P_H时段单颗粒总数(348 085)高于P_L时段(224 797),且P_H时段Sec颗粒(37.1%)的占比显著高于P_L时段(27.8%),而EC-aged颗粒(32.1%)则低于P_L时段(44.1%),OC-aged颗粒(13.5%)略高于P_L时段(10.4%).含硝酸盐(nitrate)和硫酸盐(sulfate)的颗粒数浓度在P_H时段有显著的昼夜变化,而在P_L时段无昼夜变化,Sec颗粒和EC-aged颗粒中硝酸盐和硫酸盐的峰面积P_H时段高于P_L时段,表明在P_H时段通过二次反应过程生成硝酸盐和硫酸盐的量多于P_L时段.此外,Sec颗粒中硝酸盐和硫酸盐的峰面积显著高于EC-aged颗粒,表明Sec颗粒的老化程度更深.本研究选取了乙酸根(~(59)CH_3CO~-_2)和乙二醛(~(73)C_2HO~-_3)来代表醛酮化合物在单颗粒气溶胶中的变化特征.P_H时段Sec和OC-aged颗粒中~(59)CH_3CO~-_2和~(73)C_2HO~-_3的数浓度与峰面积显著高于P_L时段,且在P_H时段呈现显著的日变化特征,峰值出现在O_3浓度高峰后2 h,在P_L时段峰值显著降低,该变化趋势与Sec和OC-aged颗粒的数浓度变化特征相同,表明高浓度O_3有利于VOCs氧化生成~(59)CH_3CO~-_2和~(73)C_2HO~-_3.综上,高臭氧浓度时段光化学反应较强,二次气溶胶组分的含量显著增加,光化学反应增强是P_H时段臭氧浓度升高和单颗粒中二次组分增加的主要原因.     

大气中丙烷光氧化臭氧生成活性的烟雾箱模拟

利用自制光化学烟雾箱模拟了丙烷和NOx大气光化学反应,研究了相对湿度以及丙烷与NOx初始浓度比值对臭氧生成的影响.实验表明,臭氧最大值及丙烷的臭氧生成活性最大值(IRmax)都随相对湿度的增大而减小.低相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的22 h,IRmax变化范围为0.023 1～0.039 1;而高相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的16 h,IRmax变化范围为0.017 2～0.032 0.在反应的20 h内,前12 h内相对湿度对丙酮的生成量影响不大,12 h后低相对湿度时丙酮生成量更大.在实验的4～20 h内,相对湿度为17%时,丙酮浓度为153×10-9～364×10-9;而相对湿度为62%时,丙酮浓度为167×10-9～302×10-9.臭氧最大值随着丙烷与NOx初始浓度比值增加而减少,在低相对湿度时线性负相关性更好.另外,还利用了MCM丙烷子机制对反应进行了数值模拟,并与实验结果进行比较,发现两者还存在较大的偏差.