基于化学损耗矫正的青岛胶州市环境VOCs来源解析

臭氧已成为影响我国环境空气质量的重要污染物之一,准确解析环境臭氧及其前体物VOCs的关键源类及其贡献对于有效防控臭氧污染具有重要作用.因此,利用光化学年龄参数方法估算了青岛胶州市2021年1月1日至2月28日在线VOCs监测数据的初始浓度,矫正环境VOCs物种的光化学损耗;并利用正定矩阵因子分解(PMF)和臭氧生成潜势(OFP)模型进行了环境VOCs及其OFP来源解析研究,以期为青岛市环境臭氧污染的防控提供数据支撑.结果表明,研究期间青岛市环境ρ(TVOCs)和OFP的平均值分别为65.9μg·m^-3和176.7μg·m^-3;其中丙烷浓度(12.4μg·m^-3)和占比(18.9%)最高,而间/对-二甲苯的OFP(24.6μg·m^-3)及占比(13.9%)最高.研究期间TVOCs的初始浓度为153.1μg·m^-3,其光化学损耗率达到63.8%.烯烃是光化学损耗率(92.1%)最高的VOCs物种,其中异戊二烯的光化学损耗率达到98.6%,明显高于其它VOCs物种.基于初始浓度的来源...     

夏秋季宁波市气态元素汞(GEM)污染特征及潜在源区贡献分析

气态元素汞(gaseous elemental mercury,GEM)是普遍存在于大气中的对生物体有害的重金属元素其化学性质稳定,在大气中停留时间长,可随气团长距离输送属于全球性污染物.本研究于2017年夏秋季对宁波市大气GEM、常规污染物和气象参数进行综合观测,研究沿海地区GEM受人为源和自然源共同作用下的迁移转化规律及潜在源贡献来源.结果表明:①观测期间大气GEM的平均质量浓度为(2.32±0.90) ng·m~(-3),变化范围为0.97～10.95 ng·m~(-3),且夏季低于秋季.②GEM、O_3和GOM在夏季、秋季、晴天和阴雨天的日内浓度变化表明,高浓度的O_3和强烈的光照可加速GEM发生光化学反应,GEM在晴天的光化学氧化强度高于阴雨天.③相关性分析表明,GEM与PM_(2.5)(R=0.65,P0.01)、PM_(10)(R=0.47,P0.01)、NO_2(R=0.46,P0.01)和CO(R=0.57,P0.01)呈显著正相关关系,其来源与化石燃料等物质燃烧有关.④O_3等光化学氧化剂的浓度、GEM在颗粒物上的气粒分配及PM_(2.5)、水汽和NO_2的消光效应,可对GEM光化学氧化速率产生重要影响.⑤潜在源贡献分析(potential source contribution function analysis,PSCF)结果表明夏季浙江省北部(包含宁波市)、西北部,安徽省南部和江西省大部分地区构成一个三角形区域是NBUEORS大气GEM的潜在源贡献区域,且本地源、区域源和长距离源输送对GEM污染均具有重要影响.秋季的潜在源贡献区域主要为浙江省北部区域,范围小于夏季.GEM主要来自本地源和区域源输送影响.因此,针对大气GEM污染的控制,需要跨省的区域联防联控,综合治理,方可有效减轻大气汞的污染.     

上海城区二次气溶胶的形成:光化学氧化与液相反应对二次气溶胶形成的影响

二次组分是大气细颗粒物中最重要的组成部分之一.本研究旨在探究上海城区大气气溶胶颗粒物中二次组分的贡献及其形成的主要影响因素.利用高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪(HR-TOF-AMS)对上海城区春季及夏季的亚微米颗粒物(PM_1)进行实时的在线表征,发现有机物是PM_1中最主要的组成部分,占比为55%;其次是硫酸盐(24%)与硝酸盐(10%).进一步结合正交矩阵因子解析模型(PMF)对有机组分进行了来源解析.结果表明,一次有机气溶胶(POA)与二次有机气溶胶(SOA)分别占总有机物浓度的34%与66%; POA主要来自机动车源与餐饮源的贡献,且在春季和夏季对有机物的贡献趋于稳定.观测期间共观察到3个二次气溶胶显著生成的过程:其中,春季二次组分的显著增长过程以硫酸盐和老化的有机气溶胶在正午时段上升显著为主要特征,主要受光化学氧化过程的促进;夏季二次组分的显著生成过程主要是液相反应与光化学氧化共同促进的结果,如液相反应过程中,硝酸盐浓度与颗粒相水含量有较好的相关性(R~2=0. 72),而光化学氧化期间SOA浓度与大气氧化性(O_x)有较好的相关性.总体而言,二次组分是上海城市大气气溶胶颗粒物中最重要的组成部分,二次有机与无机组分在PM_1颗粒物中占比分别为35. 5%和43%,光化学氧化与液相反应对二次组分的形成有显著的促进作用.     

MWNTs/TiO2对典型氯苯类化合物的光催化降解研究

研究复合光催化剂MWNTs/TiO2对典型氯苯类有机化合物光催化降解动力学及主要光降解路径.结果表明,同一初始浓度和相同光催化降解实验条件下,60min时典型氯苯类有机化合物的光降解率均达到90%以上.其中六氯苯和五氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0664h-1和0.0670h-1,其大小明显高于其它氯苯类化合物.1,二氯苯的光催化降解反应速率常数仅为0.0430h4--1,在典型氯苯类化合物中最小.三氯苯的3种同分异构体——1,3-三氯苯、24-三氯苯和1,5-三氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0547h2,1,,3,-1、0445h0.-1和0.0439h-1.六氯苯的主要光催化降解路径为:HCB→PeCB→1,2,3,5-TeCB→1,2,4-TCB→1,4-DCB.     

东亚春季边界层臭氧的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)对2004年4月东亚边界层(距地面.km以下)臭氧进行了数值模拟.并评估了东亚边界层光化学反应的活性.结果表明.东亚春季臭氧呈带状分布,其高值.〔φ(O3)>55×10-9.主要集中在30°N～40°N.受东亚季风气候控制.沿蒙古、中国东北以及日本一线有一强臭氧输送通道.输送通量达3×10-.mol/(m2·s).通过计算边界层O3光化学净生成率可知.光化学影响主要集中在高污染源排放地区.其与水平输送对臭氧影响的分布具有负相关性.说明光化学生成的O3可被输送至下风地区,而不仅限于局地.      

液/固相单一离子吸附体系的动力学预测模型

对四种液/固相单一离子吸附体系的动力学研究结果表明:吸附速率不仅随时间变化,也与起始离子浓度(C0)和吸附剂浓度(W0)有关;Lagergren准二级方程在给定的起始离子浓度及吸附剂浓度下具有很高的模拟精确度,但其参数随起始离子浓度和吸附剂浓度的变化而变化,且无法确定其间的函数关系;结合四组分离子吸附模型,提出了新的动力学方程,实验结果表明,新方程具有较高的模拟精确度,其参数与C0和W0具有相对稳定的函数关系,可作为液/同相单一离子吸附体系中给定C0,W0条件下吸附动力学过程的预测模型.     

氚水在大豆土壤系统中的迁移与分布

采用模拟污染物的同位素示踪技术研究氚水在大豆-土壤模拟生态系统中的迁移、分布规律.通过为期50d的模拟试验,测定了植物和土壤样品中2种形态氚(自由水氚和结合态氚)的比活度.结果表明:引入土壤中的氚水,不仅在系统各分室间转移和分配,而且迅速向系统外散逸;氚水中的氚以自由水氚和结合态氚形态存在于大豆植株和土壤中;大豆植株中的自由水氚比活度于6h时即达最大值(根19.4Bq·g^-1;茎叶12.3Bq·g^-1),随后便逐渐下降,而结合态氚呈缓慢增加;大豆根中的总氚比活度开始时高于茎叶中的比活度,而后趋于平衡,表层土中2种形态氚基本呈逐渐下降.运用示踪动力学分室模型原理对实验数据拟合得:土壤中的比活度C_s=88.37e^-11.847t+7.38e^-0030t;大豆植株中的比活度C_b=10.30(e^-0.030t-e^-11.847t).     

Pseudomonas fluorescens Z1999降解邻苯二甲酸酯的二级动力学特征

通过驯化富集培养,从处理焦化厂废水的活性污泥中分离获得一株可以在好氧条件下利用邻苯二甲酸酯(PAEs)作为唯一碳源和能源的荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens编号Z1999),研究了P.fluorescensZ1999对PAEs的降解条件,揭示了P.fluorescensZ1999降解PAEs的动力学特征.试验结果表明,P.fluorescensZ1999对PAEs降解的最佳条件为pH65—80,温度20—35℃,菌种量002—45%,富集驯化时间18—24h.P.fluorescensZ1999可有效降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(DnBP).在初始浓度为100—750mg·ml-1范围内,DMP,DEP,DnBP的降解反应遵循二级反应动力学方程∶-dS/dt=K2S2 K1S K0,r2=09686—09997.随PAEs浓度和支链烷基碳数的增加,P.fluorescensZ1999对PAEs的最大降解速率p下降,半衰期T1/2增大,抑制作用增强.     

颗粒活性炭吸附染料的类分形动力学特征的研究

建立了复杂分子吸附反应时指数h与分形子谱维数ds、分形介质的表面分形维数Ds 的关系式.对吸附动力学数据的模拟表明,不同温度下6种染料在颗粒活性炭表面的吸附过程符合非线性动力学.吸附速率一般随着温度的升高而增加,反应活化能在0 2 0～1 75kJ·mol- 1 之间.上述反应为快速反应.进一步分析表明,该吸附过程具有类分形动力学特征,吸附反应的逐时速率系数k与反应时间t呈指数关系;相应的分形子谱维数ds<2 .随着染料的初始浓度的增加,ds 也随之增加,而h和k0 值通常会随之降低.吸附3种酸性染料时,h和k0 值在本实验的温度范围内均随着温度的升高而增加;其它3种直接性染料也大都呈现h随着温度的升高而增加的趋势.上述吸附反应中有效反应级数x也与ds、Ds 有关,呈现分数反应级数     

光化学烟雾模拟实验系统

为开展光化学污染成因的敏感性分析,设计和建立了目前国内唯一的大型光化学烟雾模拟实验系统．该系统主要包括烟雾箱系统、空气充填置换系统、采样测试系统和记录显示控制系统等4个分系统．与国内外同类型实验系统相比,该系统具有烟雾箱在实验过程中受光均匀、换气系统快捷、效率高以及可实现两箱对比实验等特色．利用实验系统开展了光化学污染过程的模拟实验,得到了典型的污染特征．进行了同等条件的两箱对比实验,实验结果完全一致,表明该实验系统能够开展基于对比实验的敏感性分析研究,从而为进一步针对北京实际开展光化学污染的模拟研究奠定了良好的基础．