基于高质量分辨率质谱仪研究上海城区秋季大气亚微米级颗粒物化学特性

利用先进的高分辨飞行时间气溶胶质谱仪(High Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer,HR-To F-AMS),于2017年9月8日—2017年10月8日对上海市城区开展了亚微米级颗粒物化学组分、粒径及其污染来源的在线测量.结果表明,观测期间上海城区亚微米颗粒物质量浓度平均为(22.0±17.2)μg·m-3;其中,有机物是PM1的主要贡献者,平均占总颗粒物浓度的49.3%,硫酸根、硝酸根和铵根的占比分别为24.2%、10.5%和9.7%.上海城区亚微米级颗粒物中无机盐组分类(硝酸根,硫酸根和铵根)具有较为一致的粒径分布,峰值粒径主要集中在空气动力学粒径500~600 nm.有机物的粒径分布峰值位于空气动力学粒径400~500 nm,且在小粒径范围内有较高的有机物浓度,表明存在一定程度的一次排放.观测期间有机气溶胶呈现明显的多峰分布,硫酸根、铵根和氯离子呈白天低、夜间高的特点,而硫酸根和黑碳的日变化并不明显.基于高分辨率有机质谱计算得到上海城区有机气溶胶氧碳比(O/C)的平均比值为0.37;有机物与有机碳(OM/OC)的平均比值1.65.利用正矩阵因子解析(PMF)模型对有机气溶胶高质量分辨率质谱进行来源解析,得到4类有机气溶胶:HOA(还原态有机气溶胶)、COA(餐饮源有机气溶胶)、MO-OOA(高氧化性有机气溶胶)和LO-OOA(低氧化性有机气溶胶),分别占有机气溶胶总量的15%、20%、32%和26%,说明观测期间上海城区有机气溶胶主要来自二次气溶胶的贡献.     

固相萃取柱净化-液相色谱法测定大气中多环芳烃

建立以乙腈-水为流动相,高效液相色谱法测定大气颗粒物中16种优控多环芳烃化合物的方法。用玻璃纤维滤膜采集大气颗粒物,以二氯甲烷为溶剂,超声波提取样品,提取液过滤经溶剂转换后在C18硅胶柱上分离净化,洗脱液经氩气吹干浓缩后用乙腈定容,用乙腈-水作流动相进行高效液相色谱梯度洗脱分离,荧光检测器变波长程序检测。通过实验优化了16种多环芳烃化合物的分离和测定条件。16种PAH检测限为0.023~0.45μg／L,日内(n=5)和日间(n=5)相对标准偏差分别为小于1.20％和小于2.3％。该法具有快速、灵敏、准确、重现性好的优点,适合于大气中痕量多环芳烃的测定。     

青岛大气颗粒物的扫描电镜研究和污染源识别

应用扫描电镜－X射线能谱对青岛市大气颗粒物定性分析。单个颗粒物分析和多个颗粒物复合分析的结果,为污染源识别和相对重要性的估计提供了重要信息:青岛市大气颗粒物的来源,主要有土壤扬尘和燃煤飞灰、硫酸钙和其他硫酸盐类的二次颗粒物、有机物质颗粒物、天然海盐、工业钡盐与其他类型的工业排放。      

冬、春季青岛大气气溶胶中乙二酸的分布特征及影响因素

于2012-12~2013-04在青岛采集119个气溶胶样品,分析了冬、春季节气溶胶中乙二酸的浓度分布特征及影响因素.青岛大气气溶胶中乙二酸的浓度冬季为31~370 ng·m^-3,平均为104 ng·m^-3;春季为11~1926 ng·m^-3,平均为400 ng·m^-3,二者存在显著的季节差异.不同天气状况影响气溶胶中乙二酸的分布,霾天时乙二酸浓度最高,其次是沙尘天,雾天与晴天时的基本相当,雨天时的浓度最低.青岛大气气溶胶中乙二酸与温度和太阳辐射之间存在显著正相关关系,表明光化学氧化的二次生成过程对气溶胶中的乙二酸有一定影响.冬、春季气溶胶中乙二酸二次生成的机理可能不同,冬季主要为水相氧化过程、春季为气相氧化过程.PMF源解析结果也显示,二次源是青岛大气气溶胶中乙二酸的主要来源,其贡献冬季约为45%、春季约为70%.春季青岛气溶胶中乙二酸浓度显著高于冬季,其主要原因可能是春季温度和太阳辐射显著高于冬季,增强了颗粒态乙二酸的二次生成过程.     

基于AERONET数据估算近地面PM2.5

近年来对PM_(2.5)估算的研究大多是从卫星遥感的气溶胶光学厚度出发,而从气溶胶粒子谱本身出发的研究较少.基于此,本文提出一种新方法,利用2016—2017年AERONRT北京、香河、徐州和太湖4个站点的气溶胶粒径分布数据估算了近地面PM_(2.5)质量浓度,经标高订正和湿度订正后用地面监测数据对估算结果进行评价检验.结果表明:①估算的2016—2017年PM_(2.5)日均值和地面实测数据的拟合度R~2分别为北京0.42、香河0.31、徐州0.05和太湖0.49,经标高订正和湿度订正后分别提升至0.69(RMSE=39.33μg·cm~(-3))、0.79(RMSE=35.36μg·cm~(-3))、0.49(RMSE=32.93μg·cm~(-3))和0.75(RMSE=15.24μg·cm~(-3));②将估算的PM_(2.5)季均值与地面实测季均值进行对比分析,结果也显示二者基本相当,同时基于该方法估算了2006—2017年北京和香河地区PM_(2.5)年均值,分析了其变化趋势.由此可见,基于AERONET的粒子谱数据能够较好地估算近地面PM_(2.5)质量浓度,并且可以利用该方法估算PM_(2.5)历史数据,分析变化趋势.     

南京市黑碳气溶胶时间演变特征及其主要影响因素

为了研究南京市黑碳（black carbon,BC）气溶胶的时间演变特征及其主要影响因素,使用多波长Aethalometer（AE-33）每个季节选取典型月份观测了BC质量浓度,结合大气污染物数据、气象要素和边界层探测数据,分析了BC的季节变化、日变化、周末效应和来源特征.结果表明,南京的BC浓度具有明显的季节变化,春季[（3351±919）ng·m^-3] > 冬季[（3234±2102）ng·m^-3] > 秋季[（3064±967）ng·m^-3] > 夏季[（2632±1705）ng·m^-3].4个季节BC日变化均为双峰型分布,峰值分别位于06：00~08：00和21：00~23：00.BC不同季节的早晚高峰分布特征不同.早高峰春季BC浓度最高,晚高峰冬季浓度最高.冬季早高峰出现时间要比其他季节滞后2 h,而夏季晚高峰时间反而比其他季节提前2 h.风速对BC日变化季节分布差异的影响远大于相对湿度（relative humidity,RH）.逆温层结对大气污染物浓度的影响机制比较复杂,在不同季节中逆温的高度、厚度和逆温强度对污染物的影响机制不同.BC不同季节的周末效应不同,风速对BC周末效应的影响较小,逆温层结差异是造成BC周末效应的主要原因.南京地区液体燃料燃烧对BC的贡献较大,固体燃烧对BC贡献较小.     

西太平洋上空气溶胶的来源及其化学特征的研究

报道了西太平洋海域上空气溶胶的变化情况.尘土粒子的输入量控制着海洋上空气溶胶中元素Al、Fe、Sc、Mn、Co、La、Ce、Eu、Hf、Ta及Th的浓度.相对于海洋和地壳来源的异常富集元素在西太平洋上空气溶胶中富集程度很高.在开阔海域大气中的海盐元素浓度受海盐气溶胶粒子的量所控制,而其它元素则受来自陆地的地壳风化物影响.由于环境污染物的输入.使开阔海域大气的化学组成发生了变化.     

夏季黄山不同高度大气气溶胶水溶性离子特征分析

2011年夏季在黄山3个不同高度上设观测点,利用Andersen分级采样器同步采集大气气溶胶,样品用离子色谱仪(Metrohm IC)进行分析.结果表明,山底、山腰和山顶的平均总离子浓度分别为13.32、10.94和9.97μg.m-3,大气气溶胶无机离子成分随高度增加呈递减趋势;黄山大气气溶胶中主要离子质量浓度依次为SO24->NH4+>Ca2+>NO3-;NH4+、SO24-分别为最主要的阳离子和阴离子,浓度随高度增加而递减最为显著,两种离子浓度和在3个采样点中均占PM2.1离子质量浓度的75%以上;粗粒子中最主要的阳离子与阴离子则为Ca2+和NO3-.PM10与PM2.1中阴阳离子线性回归线斜率近似为1,表明黄山大气气溶胶酸碱平衡.相关性分析表明,NH4+与SO24-的相关性高达0.98,这两种离子主要结合成(NH4)2SO4和少量的NH4HSO4存在于颗粒物中.黄山地区气溶胶在一定程度上受到周边地区人为源的影响.后向轨迹模拟显示,黄山夏季气团主要来源于南方沿海、东海、黄海及北方地区.由于途径重污染排放区,北方气团细粒子离子浓度较高,K+离子浓度近为西南气团的数倍.     

工业场地重金属污染土壤异位稳定化修复工程

工业企业的搬迁遗留了很多污染场地,土壤中的重金属是主要的污染物。主要介绍了我国东部地区某金属加工厂重金属污染土壤修复工程,包括施工前的准备、施工工艺、修复后土壤的养护、二次污染防治和工程项目验收等。工程的成功实施表明异位稳定化技术处理重金属污染土壤是有效的,可为其他同类工程项目的实施提供借鉴和参考。     

三种次生矿物固定A. ferrooxidans的Fe2+氧化及成矿性能比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法促使可溶性Fe向次生铁矿物转变对酸性矿山废水（AMD）治理具有重要意义.化能自养菌A.ferrooxidans易受水流冲击而流失,常采用固定化方式来提高菌密度,从而保证较高的Fe²⁺氧化和成矿速率以满足实际需要.本研究在相同初始条件下（pH=2.30、Fe²⁺浓度4.48g/L、A.ferrooxidans密度8×10⁶cells/mL）生物合成固定有A.ferrooxidans的施氏矿物、黄钾铁矾和黄铵铁矾,比较矿物溶解前（固定态）和溶解后（游离态）A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化性能,并分析各矿物对A.ferrooxidans的固定能力.结果表明,生物成因次生铁矿物干重排序为施氏矿物（0.24g） < 黄铵铁矾（0.35g） < 黄钾铁矾（0.67g）,但矿物固定A.ferrooxidans的能力却依次为施氏矿物 > 黄铵铁矾 > 黄钾铁矾.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,推算出本研究所得施氏矿物、黄铵铁矾、黄钾铁矾固定A.ferrooxidans的有效生物量依次为5.33×10⁷~ 5.33×10⁸,5.72×10⁶~5.72×10⁷,6.35×10⁶cells/g（干基）.次生铁矿物载体有效生物量不仅直接影响AMD体系中Fe²⁺氧化速度,也间接决定了总Fe的矿化去除效果.