北京夏季典型PM2.5与O3相继重污染事件分析

根据北京市环境保护监测中心发布的PM2.5和O3小时质量浓度及气象、卫星遥感数据,分析了2013年7月2日至10日北京典型PM2.5及O3重污染过程的质量浓度特征及在大气边界层过程各个阶段的质量浓度演变.结果表明,北京夏季O3质量浓度先于PM2.5达到峰值,而天气型演变是导致这一现象的主要原因.具体过程为:1)重污染初始阶段,高压天气型利于前体物积累,PM2.5及O3质量浓度升高;2)在反气旋中部,由于各种污染物质量浓度较低,对大气紫外波段辐射的吸收较弱,导致该阶段紫外辐射强,因而加快了O3生成的光化学反应,O3质量浓度最先达到峰值;3)在反气旋后部,随PM2.5质量浓度增加,辐射变弱,因此O3质量浓度增加速度下降,而受高压后部影响,区域内PM2.5经东南风输送通道进入北京,导致北京PM2.5质量浓度相继达到峰值;4)在重污染清除阶段,在北方反气旋前部的冷锋清除作用下,PM2.5及O3质量浓度同时降低至谷值.     

德兴铜矿不同年份废石产酸规律研究

矿山选矿废石、尾矿在长期堆积过程中氧化产生的酸性废水会对环境造成严重危害.实验选取德兴铜矿1、5、10和20年废石进行产酸规律研究,静态评价结果显示,4种废石均有产酸潜势,且除1年废石以外均已产酸.为期9个月的动态评价结果表明,4个年份的废石pH均与电导率呈显著负相关,检出离子主要为氟化物、Cu2+、Zn2+、SO2-4、Fe3+.1年废石在整个实验进行中并未产酸,5、10年废石产酸稳定,20年废石产酸缓慢,可推断废石的产酸过程为:不产酸-高速产酸-稳定产酸-产酸速率下降.     

氧氟沙星敏化光解磺胺甲恶唑

抗生素是环境中广泛存在的一类新兴污染物,因其可诱导细菌抗药性及产生抗性基因而备受关注.本研究发现氟喹诺酮类抗生素具有的光化学活性,可能影响共存的磺胺类抗生素（SAs）的转化.系统考察了一种典型的氟喹诺酮类抗生素—氧氟沙星（OFLO）对磺胺甲恶唑（SMX）的光化学转化.结果表明,在365 nm紫外光照条件下,OFLO可以有效敏化光解SMX.激发三重态（³OFLO^*）是促进SMX光解的主要活性物质.密度泛函理论（DFT）计算结合高分辨率质谱（HRMS）分析表明,³OFLO^*将SMX分子中的氨基氮氧化成一个自由基阳离子（R-NH₂^?+）.该自由基阳离子可水解生成羟胺衍生物,并进一步氧化生成亚硝化和硝化产物.此外,它们也可以二聚生成偶氮产物.光反应过程中,敏化剂OFLO也发生了降解.但OFLO的光解产物均保留了核心喹诺酮结构,因此也保留了OFLO分子的光敏活性.该研究有助于进一步了解抗生素复合污染情况下的环境行为,具有重要的环境意义.     

Degradation kinetics and mechanism of aniline by heat-assisted persulfate oxidation

Oxidation of aniline by persulfate in aqueous solutions was investigated and the reaction kinetic rates under different temperature, persulfate concentration and pH conditions were examined in batch experiments. The results showed that, the aniline degradation followed pseudo first-order reaction model. Aniline degradation rate increased with increasing temperature or persulfate concentration. In the pH range of 3 to 11, a low aniline degradation rate was obtained at strong acid system (pH 3), while a high degradation rate was achieved at strong alkalinity (pH 11). Maximum aniline degradation occurred at pH 7 when the solution was in a weak level of acid and alkalinity (pH 5, 7 and 9). Produced intermediates during the oxidation process were identified using liquid chromatography-mass spectrometry technology. And nitrobenzene, 4-4’-diaminodiphenyl and 1-hydroxy-1,2-diphenylhydrazine have been identified as the major intermediates of aniline oxidation by persulfate and the degradation mechanism of aniline was also tentatively proposed.     

Efficiency and degradation products elucidation of the photodegradation of mefenpyrdiethyl in water interface using TiO2 P-25 and Hombikat UV100

The photodegradation of mefenpyrdiethyl (MFD), an herbicide safener, was investigated in aqueous suspensions by using Degussa P-25 and Hombikat UV100 titanium oxide under simulated sunlight irradiation. The effects of initial concentration of the herbicide, pH, catalysts and hydrogen peroxide doses as well as their combinations were studied and optimized. Accordingly, the kinetic parameters were determined and the effectiveness of the processes was assessed by calculating the rate constants. A pseudo first-order kinetics was observed. Under experimental conditions, the degradation rate constants were strongly influenced using P-25 and no noticeable effect was observed for Hombikat UV100. DFT calculations with B3LYP/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31+G(d,p) level of theory were performed to check whether significant conformational changes occur when the charge state of the MFD substrate changes and whether these changes could play a role in the dependency of photodegradation rate constant on the studied pH. High resolution mass spectrometry (FT-ICR/MS) was implemented to identify the main degradation products.     

北京城区夏季O3化学生成过程

选取2007年7月1日—8月31日中的21个晴空日,利用观测资料和光化学箱模式计算了北京城区测点的O₃生成速率G(O₃)和O₃生成效率OPE.结果表明,21个晴空日中G(O₃)日最高小时值分布在(18~82)×10^-9h^-1之间;在O₃污染和非污染日G(O₃)最高值的平均水平无显著差异,且与O_x浓度之间不存在一致的对应关系,表明O₃化学生成过程不能全面解释地面O₃浓度的累积,物理传输过程对测点O₃实测浓度有显著作用;各个化学过程对G(O₃)的贡献率对比结果显示,HO₂ 在 NO向NO₂的转化中贡献最大;OPE值分布在2.8~5.8之间,总体水平为4.1±0.1;OPE值与NO_x浓度之间为非线性关系,OPE值随NO_x浓度的增加而减少,表明消减测点附近VOCs排放能有效降低O₃浓度.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

某石油化工园区秋季VOCs污染特征及来源解析

利用快速连续在线自动监测系统对某典型石油化工园区2014年秋季(9、10、11月)大气中VOCs进行监测,并对其组成、光化学反应活性、时间变化特征和来源进行解析.结果表明:秋季大气中VOCs的混合体积分数明显高于国内外其他城市和工业地区,且烷烃是大气中VOCs的最主要成分.研究区秋季3个月份大气中VOCs的混合体积分数之间差异不显著,但各种烃类的日夜变化特征明显:烷烃、烯烃和芳香烃呈现"单峰单谷"变化趋势,乙炔的变化趋势呈"W"型.PMF受体模型解析结果表明主要来源于天然气交通及溶剂、炼油厂的泄漏或挥发等过程,其次为其他交通来源,沥青对于研究区VOCs来源也有一定的贡献.等效丙烯体积和最大臭氧生成潜势对VOCs的光化学反应活性计算结果表明,烯烃和烷烃分别是各自混合体积分数的最主要的贡献者.     

2021年夏季新乡市城区臭氧超标日污染特征及敏感性

基于2021年6～8月新乡市市委党校站点观测的挥发性有机物(VOCs)、常规空气污染物和气象参数,采用基于观测的模型(OBM)对臭氧(O₃)超标日的O₃敏感性和前体物的管控策略进行了研究.结果发现,O₃超标日呈现高温、低湿和低压的气象特征.在臭氧超标日,O₃及其前体物的浓度均有上升.臭氧超标日的VOCs最高浓度组分为含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃,臭氧生成潜势(OFP)和·OH反应性最大的VOCs组分为OVOCs.通过相对增量反应性(RIR)分析,新乡6月O₃超标日臭氧生成处于VOCs控制区,7月和8月处于VOCs和氮氧化物(NO_x)协同控制区,臭氧生成对烯烃和OVOCs最为敏感.6月各前体物的RIR值在一天中会发生变化,但始终保持为VOCs控制区;7月和8月在上午为VOCs控制区,中午为协同控制区,下午分别为协同控制区和NO_x控制区.通过模拟不同前体物削减情景,结果表明削减VOCs始终有利于管控臭氧,而削减NO_x     

京津冀城市群冬季二次PM2.5的时空分布特征

二次组分是造成京津冀城市群冬季PM_2.5污染的重要因素.采用CO示踪法,估算2017～2021年冬季京津冀城市群二次PM_2.5浓度,并分析其时空分布特征,探讨区域二次PM_2.5的影响因素.结果表明,2017～2021年冬季京津冀区域PM_2.5浓度下降趋势明显,河北中南部一次PM_2.5下降幅度最大,二次PM_2.5浓度年际波动平稳,北京和天津二次PM_2.5占比明显高于其他城市.随着污染程度加剧,一次PM_2.5和二次PM_2.5质量浓度均有不同程度的增加,二次PM_2.5占比呈显著增大趋势.与直接测量结果相比,CO示踪法获得的结果偏低,与冬季CO浓度较高,一次PM_2.5浓度高估有关,选取合适的一次气溶胶基准值是改进该方法,获取合理估算值的关键.