《环境化学》创刊40周年纪念专题之一:环境化学发展之管见

环境化学是研究化学物质在环境介质中的存在、特性、行为、效应及其污染控制原理和方法的科学,是化学科学的重要分支和环境科学的核心学科。国家在“十四五规划”中将基础研究和原始创新放在非常重要的位置,党中央对基础研究提出了更高的要求,要面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康。环境化学的研究工作不但立足世界科技前沿,又满足国家重大需求,同时与经济建设和人民健康密切相关,是典型的同时满足“四个面向”的学科。近年来,环境化学面向学科前沿和国家重大需求,坚持问题导向,突出前瞻、创新、交叉、应用,在污染防控、生态建设、人民健康等方面均取得了长足进步。为了顺应我国生态文明建设对环境化学学科发展提出的新需求,让环境化学科学研究深度对接“四个面向”,切实解决我国目前所面临的环境污染与控制问题,环境化学应重点关注如下几个问题。     

西安市大气棕碳污染特性及发色团种类

为探究西安市大气棕碳（BrC）的光学特性及化学组成,利用大气颗粒物采样器和吸附剂同时采集了颗粒相和气相大气样品,并运用紫外-可见分光光度计和三维荧光光度计测定了样品中BrC的吸光和荧光特性,基于平行因子分析（PARAFAC）法解析三维荧光光谱得到BrC的种类和组成信息.结果表明,在波长为365 nm时,颗粒相和气相BrC的吸光度分别为（13.8±7.9）Mm^-1和（8.0±3.1）Mm^-1,两者占比分别为63%和37%.本研究并未发现气相和颗粒相BrC吸光度之间有显著的相关性.PARAFAC结果表明,西安市大气BrC含有类腐殖质发色团、类酚类发色团和类蛋白发色团,而它们分别在气相和颗粒相BrC中的占比是不同的,类腐殖质发色团和类蛋白发色团在颗粒相中分布较多,分别为41%和36%,而气相中主要包含酚类发色团,其占比为78%.本研究结果揭示了气相BrC也可能是贡献大气正辐射强迫的重要因子,以及参与大气光化学反应的重要大气组分,将来的研究需要给予足够重视和关注.     

基于EPMA的背角无齿蚌贝壳中元素分布的初步研究

应用电子显微探针元素分析技术,对背角无齿蚌（Anodonta woodiana）的贝壳（棱柱层和珍珠层）进行了19种元素（Ag、Al、Au、Ca、Co、Cu、Fe、Hf、Mg、Mn、Mo、Na、Re、Se、Sn、Sr、Tl、V、Zn）分布特征的初步研究.元素面分布分析和定量线分析结果均直观而明显地表明：贝壳中Ca含量最高,Hf、Re、Mn、Al、Co、Fe、Sr、Cu和Na的含量较低,而Au、Mg、Tl、Zn、Sn、Ag、V、Mo和Se的含量甚少.Mn在珍珠层的分布高于棱柱层,壳顶区域的珍珠层的含量（0.087±0.045）%显著高于棱柱层（0.030±0.025）%（P<0.05）,腹缘区域的珍珠层的含量（0.072±0.055）%亦显著高于棱柱层（0.044±0.025）%（P<0.05）,而其余元素在贝壳中均匀分布.     

生氧药剂对矿用化学氧自救器生氧温度的影响研究

自救器是矿山井下必须携带的个体防护装置。通过对不同生氧药剂的化学反应热分析、生氧温度的理论计算和实验测试,详细分析了NaO2和KO2药剂生氧温度的高低及变化,得出:在出现相对最高温度之前,NaO2的反应速度及生氧温度明显高于在同时段内KO2的反应速度及生氧温度;但出现相对最高温度之后,NaO2的反应速度及生氧温度迅速衰减,且其衰减速度较KO2的更快。等量KO2药剂较NaO2药剂的反应时间更长一些。建议矿用自救器优选KO2为生氧药剂。     

北京2009~2010年冬、春季PM2.5污染特征

针对北京地区冬季和春季PM_2.5污染特征进行研究.于2009年12月～2010年5月在城市点采集24h 大气颗粒物样品,进行颗粒物主要化学组分分析.冬季和春季颗粒物的平均质量浓度分别为（84.97±68.98）μg/m³和（65.25±45.76）μg/m³.冬季和春季颗粒物中二次组分（SNA+SOA）有重要贡献,二次组分分别占颗粒物质量浓度的49%和47%.冬春季重污染时期较强的源排放和低温、低风速、高相对湿度等不利的气象特征使得颗粒物中二次无机离子SNA（NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-）的比重较干净天明显上升,其中硝酸盐贡献的增强最为显著.同时冬春季有机物中二次有机组分贡献显著.而受一次源的影响,冬春季重污染时期一次有机物的增强.     

洋河-戴河河口海域COD时空分布特征研究

首先应用MIKE 21软件建立了洋河-戴河河口海岸水域水动力与污染物输运数学模型,然后采用实测潮流和化学需氧量(COD)浓度对数学模型进行了验证,最后模拟分析了河口海岸水域COD的输运过程.结果表明,洋河-戴河近岸海域潮波为驻波;潮流为顺岸往复流,涨潮流方向为NE向SW,落潮流方向为SW向NE.涨、落急时刻,河口至外海水域潮流流速递增.COD输运方向与涨落潮潮流方向一致.涨憩时刻,COD高浓度区向河道推进,其面积最小;落憩时刻,COD高浓度区向外海推进,其面积最大;葡萄岛周围潮流流速低,在潮周期内小于0.14m/s,对COD的稀释作用较弱.     

海洋生物及生态系统对海洋酸化的响应

在过去 10 a中,海洋酸化已经成为全球海洋的一个新挑战。海洋酸化不仅会影响海洋中的碳化学、营养盐、微量元素等的地球化学特性,而且能影响海洋中微生物、浮游动植物、各种大型动物乃至整个海洋生态系统;不同区域的生物体系对酸化产生不同的响应,同一生物不同生命阶段的酸化响应可能截然不同;酸化给海洋带来的影响是及其复杂多变的,而且这些影响之间还存在复杂的相互作用;生态系统对海洋酸化的自然响应是很多生物和非生物因素独立和共同作用的结果;对很多单一物种或单一因素酸化响应的简单概括或总结,远不能描述海洋酸化对整个生态系统的影响规律。本文综述了海洋中微生物、浮游动植物、各种大型动物等海洋生物对酸化响应的研究进展,指出了目前海洋酸化研究中存在的一些不足,并提出了一些新的思路和方法。