二次有机气溶胶估算方法研究进展

我国区域复合污染日趋严重,二次有机气溶胶(SOA)是细颗粒物PM2.5的重要组成之一.本研究总结了当前国内外定量估算SOA的主要方法,包括EC示踪法、WSOC法、受体模型法、示踪物产率法、数值模拟法等.通过对各种方法的原理介绍与比较,指出1)EC示踪法、WSOC法、受体模型法简单易行,与在线连续观测数据结合可估算高时间分辨率的SOA浓度,但受限于对当地源谱和特定物种的了解;2)示踪物产率法虽分析技术难度高,但可针对不同来源的SOA估算;3)数值模拟可获得大尺度SOA的空间分布.针对国内外的最新研究成果进行简单概述,不同方法的研究表明中国二次有机气溶胶是总有机气溶胶的重要部分,人为源VOCs对二次有机气溶胶发挥着重要贡献.本文旨在为未来我国二次有机气溶胶的研究提供基础信息和研究思路.     

近10年流域江湖关系变化作用下鄱阳湖水动力及水质特征模拟

鄱阳湖水文情势受流域来水及长江共同影响,近10年流域、长江和鄱阳湖间关系发生了较大变化,导致了新的水文节律调整,进一步使得湖区水质环境发生变化.对近10年序列(2003—2012年)和1956—2002年序列的多年平均的日水文过程进行对比,分析了鄱阳湖的流域入流、湖口出流及湖区水位的年内变化过程;近10年鄱阳湖最高水位降低,湖相时间变短,河相时间增长;通过构建鄱阳湖的二维水动力水质模型,并采用实测2010年湖区水动力及水质数据对模型进行率定验证,在此基础上着重研究流域、江湖水文情势变化条件下,湖区的水动力和水质发生的变化.模拟结果显示,由于4—6月间湖区丰水期滞后13 d,8—10月间枯水期提前21 d,导致TN浓度在两个时间段内分别上升10.6%和12.4%,TP浓度在两期间内分别升高11.7%和13.6%.在8—10月期间,湖区水位下降速率增加,南部与西部的碟型湖提前与主湖区分离,形成相对静水的水塘,加剧了碟型湖的富营养化风险.     

空气及蚊香燃烧产生的亚微米气溶胶的粒径谱

蚊香烟雾是一类常见的影响人类健康的气溶胶。利用高分辨的静电扫描粒径谱仪,研究了实验室内外空气及室内蚊香燃烧产生的亚微米气溶胶(14～723nm)的粒径分布特征及衰减情况。实验表明,实验室内、外亚微米气溶胶的数浓度分别在1.09×104～4.45×104cm-3,1.15×104～3.56×104cm-3范围内。蚊香燃烧产生的亚微米气溶胶的数量中值粒径、表面积中值粒径及体积中值粒径分别为80nm、148nm和230nm。点燃蚊香15min产生的气溶胶恢复到背景水平需要1～2h。     

南京北郊冬夏季大气PM2.5中水溶性有机碳的研究

为研究南京北郊大气PM_(2.5)中水溶性有机碳(WSOC)的浓度及来源特点,在冬、夏季分别采集PM_(2.5)样品,还同步收集臭氧(O_3)浓度与相对湿度(RH)数据,分析了PM_(2.5)、有机碳(OC)、水溶性有机碳(WSOC)浓度特征,并对WSOC冬、夏季来源及其二次来源差异进行了探讨.结果显示,南京北郊冬季大气污染水平明显高于夏季且来源更复杂,与冬季静稳的天气条件及化石燃料和生物质燃烧排放较严重有关.冬季PM_(2.5)平均值为(136.7±42.4)μg·m~(-3),OC、WSOC浓度分别为(13.4±4.4)、(8.5±3.1)μg·m~(-3);夏季PM_(2.5)、OC、WSOC平均浓度分别为(61.5±14.6)、(6.7±2.1)、(4.6±1.7)μg·m~(-3).冬、夏季WSOC/OC值分别为67%±20%、69%±13%,且二次有机碳(SOC)与WSOC显著正相关,说明二次来源对WSOC有显著影响.冬季WSOC与O_3的负相关性不显著,与RH显著正相关;而夏季WSOC与O_3、RH的相关性正好与冬季相反,说明冬、夏季二次WSOC形成途径存在差异.冬季二次WSOC可能主要来自液相氧化,夏季可能主要来自光化学氧化.通过主成分因子分析法进一步确定南京北郊冬、夏季WSOC分别主要来源于二次来源和生物质燃烧、汽车尾气和扬尘.     

钒掺杂磁铁矿对亚甲基蓝的吸附性能研究

采用共沉淀硝酸盐氧化法合成了不同掺杂量的钒掺杂磁铁矿(Fe3-xVxO4, x<0.4),并运用化学分析、X射线衍射(XRD)、BET比表面积测试、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及N2和空气气氛下的热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等手段对合成的Fe3-xVxO4进行了结构表征. 结果显示,合成的Fe3-xVxO4为立方晶系尖晶石结构,钒离子主要类质同像替换八面体位上的Fe3+. 合成的Fe3-xVxO4是纳米级的磁性材料,晶粒尺寸为28～35 nm. 钒掺杂作用增加了磁铁矿的表面羟基量. 吸附实验结果表明,在中性pH下,Fe3-xVxO4对亚甲基蓝的饱和吸附量随钒掺杂量的增加明显增大,其吸附等温线符合Langmuir方程. Fe3-xVxO4对亚甲基蓝的吸附反应主要在前25 min内完成,动力学曲线符合准二级动力学方程. 此外,提高溶液的pH有利于Fe3-xVxO4对亚甲基蓝的吸附.     

冬季黄渤海DMS、DMSP和CH4的分布及影响因素

于2017年12月~2018年1月现场测定了黄、渤海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）以及溶解甲烷（CH₄）的含量，对DMS、DMSP及CH₄的浓度分布和相互关系进行了研究.通过培养实验探究了DMSP降解对DMS和CH₄生成的影响，并估算了DMS及CH₄的海-气通量.结果表明，表层海水中DMS、DMSPd、DMSPp及CH₄的平均浓度分别为（1.39±1.21），（2.87±1.54），（5.59±4.64），（6.91±2.77）nmol/L.DMS、DMSP与Chl-a水平分布基本一致，均呈现近岸高、远海低的趋势.垂直分布上，DMS、DMSP浓度最大值均出现在浅水层，而CH₄浓度则随深度的增加而增大，至底层达到最大值.相关性分析表明，DMS、DMSPp与Chl-a存在显著的正相关关系，CH₄与DMSPd、DMSPp浓度均存在一定的正相关性（P<0.05）.培养实验结果表明，海水中本底DMSPd的浓度越高，DMS的生产速率越大.冬季黄、渤海DMS和CH₄海-气通量的平均值分别为（2.73±3.18），（8.14±7.68）μmol/（m²·d），表明冬季黄、渤海是大气中DMS、CH₄重要的源.     

城市空气质量数值预报系统对PM2.5的数值模拟研究

发展了南京大学城市空气质量数值预报模式系统(NJU-CAQPS),在模式系统中引入了气溶胶模块.运用该系统对南京地区冬夏两季PM2.5浓度的时间变化规律和空间分布特征进行了数值模拟研究,通过与实际观测资料对比,检验发展后的模式系统对于细颗粒物的模拟性能.结果表明,南京市城近郊内冬夏两季PM2.5浓度具有明显的时空变化特征,一般在半夜和清晨会出现较高浓度,午后至傍晚浓度较低.冬季浓度高于夏季,冬夏两季算例的浓度日均值之比为1.51.空间分布受到排放源位置、地面流场等因素影响.二次气溶胶在PM2.5中占相当的份额,冬夏两季算例中二次气溶胶在PM2.5中所占比例分别为12%和15%,夏季二次气溶胶对PM2.5浓度贡献较冬季大.与实际观测资料的对比验证表明,经过发展的该模式系统对于城市PM2.5等颗粒物的模拟性能良好.     

亚超临界水技术在废旧尼龙6解聚中的应用

研究了尼龙6在亚超临界水中的解聚反应,以期为废旧尼龙6的回收利用提供技术参数.实验分别利用气质联用仪和紫外分光光度计对解聚后的液相产物进行定性和定量分析,并考察了不同的反应温度、反应压力和反应时间对液相产物收率的影响.结果表明,液相产物绝大部分为己内酰胺;解聚的最佳条件为370 ℃、25 MPa、60 min;己内酰胺最大收率为96%.通过动力学分析和Arrhenius关系计算,得出尼龙6亚超临界水解聚的活化能为64.4 kJ/mol.     

DECP在TiO2上的热降解与光催化降解

以沙林模拟剂--氯磷酸二乙酯(DECP)在P25 TiO2上的热降解反应和光催化降解反应,通过原位红外光谱(In situ IR)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)等方法考察两种降解反应过程.证实DECP的热降解产物主要包括:DEHP(Diethyl hydroxyphosphonate),TEPP(Tetraethly pyrophosphate)和TEP(Triethyl phosphate)等.光催化反应过程中气相降解产物中除了有DEHP,TEP和TEPP以外,还发现了CO2,CO,H2O,HCl,甲烷,乙醇,乙醛和微量的DEP(Diethyl phosphite)等.DECP的降解机理,其光催化反应由脱氯,P-O-R键断裂,C-C键断裂和含磷基团的重组等复杂过程构成,最终转化为CO2,H2O和HCl等无机产物.     

环糊精对腐植酸-芘、蒽相互作用影响初探

利用吸收光谱、荧光猝灭法、圆二色谱法及芘荧光探针法,探讨了环糊精(CDs)对腐植酸(HA)与以芘为代表的多环芳烃(PAHs)相互作用的影响.β-CD与HA的吸收光谱和荧光光谱测定结果表明:β-CD能够包络HA的芳环部分;荧光猝灭法和圆二色谱法测定结果表明:HA能够与被β-CD空腔包络的芘分子发生相互作用,CDs和HA之间存在与芘相互作用的竞争;用荧光猝灭法测定了四种不同CDs存在下HA和芘的结合常数,并用芘为荧光探针进行测定,结果表明:CDs浓度较低时,HA对芘的作用占优势;反之,CDs占优势.与其它三种CDs不同,γ-CD存在下HA与芘的结合常数随其浓度的升高一直增大.