上甸子区域背景站VOCs污染特征及其对臭氧生成贡献

大气中的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)作为对流层臭氧和二次有机气溶胶的前体物,在光化学反应和细颗粒物污染中发挥着重要的作用.本研究于2017年9月1～27日在上甸子区域背景站开展VOCs的连续在线观测,对VOCs的浓度水平,时空变化特征,化学反应活性及其对臭氧生成的贡献进行了研究,并运用特征物种比值法对初始VOCs的来源进行了分析.结果表明, 2017年9月上甸子站总VOCs平均体积分数为12.53×10~(-9),其中,烷烃是体积分数最大的组分,占到了总VOCs的65.3%,其次是烯烃和芳香烃,分别占到了总VOCs的26.7%和6.5%.从大气化学活性来看,上甸子站总的L~(·OH)(·OH损耗率)为5.2 s~(-1),其中C4～C5烯烃占到了61%,其次是C2～C3烯烃,占到了12.8%.VOCs的臭氧生成潜势平均值为36.5×10~(-9),烯烃是贡献最大的组分,占到了71.2%.烯烃中又以C4～C5烯烃的贡献最为突出,而体积分数较大的烷烃对臭氧生成的贡献却不大.对特征物种的比值研究发现,上甸子站VOCs受生物质燃烧和燃煤排放的影响较大,除此之外,交通排放源也有一定的影响,完全不受工业排放源的影响.     

有机肥及补充灌溉对旱地农田温室气体排放的影响

在农业生产中,提高作物产量减少农田温室气体排放具有重要意义.本文采用静态箱-气相色谱法,在黄土高原半干旱半湿润区,以单施氮肥180 kg·hm~(-2)(以N计)为对照,研究了氮肥180 kg·hm~(-2)+有机肥45×103kg·hm~(-2)(NM)、氮肥180 kg·hm~(-2)+有机肥45×103kg·hm~(-2)+拔节期灌水(NMW)处理在冬小麦生育期温室气体的变化规律及其综合增温潜势(Global warming potential,GWP),并计算温室气体排放强度(Greenhouse gas intensity,GHGI),以明确有机肥及补充灌溉的增产潜力及对温室气体的减排效果.结果表明:(1)整个生育期CO_2排放速率随作物生长发育的加速而逐渐加快,接近成熟期其排放速率降低;N_2O排放峰均出现在施肥、降雨及灌水后.NM、NMW处理的CO_2累积排放量(以C计,下同)分别为14933.35 kg·hm~(-2)、15929.74 kg·hm~(-2),比对照分别增加了22.8%、31.0%;N_2O累积排放量(以N计,下同)分别为0.48kg·hm~(-2)、0.52 kg·hm~(-2),比对照分别降低了23.8%、17.5%;CH4累积吸收量分别为1.73 kg·hm~(-2)、1.87 kg·hm~(-2),比对照分别降低了18.4%、11.8%.(2)CH4吸收速率与土壤温度呈显著性正相关,而与土壤含水量呈显著性负相关;CO_2排放速率与土壤温度及含水量均呈显著性正相关;N_2O排放速率与土壤温度、含水量及硝态氮含量均呈显著性正相关,与铵态氮含量呈负相关.(3)NM、NMW处理的GWP比对照分别降低了27.8%、21.2%;NM、NMW均显著增加了小麦产量,增产率分别为24.6%、36.7%.NM、NMW的GHGI比对照分别降低了41.9%、42.4%.说明在施用有机肥及有机肥加补充灌水在增加作物产量的同时,达到了温室气体减排的作用.     

晋城市冬季环境空气中挥发性有机物的污染特征及来源解析

采集晋城市冬季环境空气样品,利用色谱-质谱仪分析了其挥发性有机物(VOCs)的组份特征,运用PMF、特征比值、后向轨迹模型对其来源进行了研究,并计算了臭氧和二次有机气溶胶的生成潜势,探讨了其环境影响.结果表明,观测期间,晋城市VOCs平均浓度为93.35μg·m~(-3),其中烷烃类化合物浓度为52.91μg·m~(-3),在VOCs中占比较高为56.68%;PMF分析VOCs排放源有工业排放源、燃烧源、机动车源、溶剂使用源和植物源,贡献率分别为33.71%、30.27%、26.28%、9.00%和0.74%;特征比值法分析中,苯/甲苯和异戊烷/正戊烷比值分别为1.58±0.68和2.07±0.43,介于道路来源与燃煤源之间,为两者混合来源.后向轨迹聚类3个代表性气团均来自西北方向,分别占比50%、25%和25%,西北方向的工业污染可能会对晋城市VOCs造成影响;观测期间,晋城市空气质量指数、总VOCs浓度和机动车源贡献率在风速较小时(3 m·s-1)分别为143、162.48μg·m~(-3)和46.16%,各数值均高于风速较大(3~6.9 m·s-1)时(60、35.72μg·m~(-3)和16.15%);芳香烃类化合物的臭氧和二次有机气溶胶生成潜势分别为98.89μg·m~(-3)和1.21μg·m~(-3),占总生成潜势的37.28%和97.01%,是两种生成潜势最高的VOCs化合物种类.因此,控制工业、机动车和燃烧排放是控制晋城市环境空气中VOCs污染的主要途径.     

过量氮输入对寡营养海水细菌群落代谢潜力的影响

细菌在海洋氮循环中起关键作用,而过量氮输入对细菌群落代谢潜力的影响还未被充分阐明.本研究通过构建3组寡营养海水生态微宇宙,包括对照组、一次性输入组(一次性输入硝酸盐使体系中硝氮浓度为1.0 mg·L-1)和连续性输入组(每隔2 d输入一次硝酸盐,使体系中硝氮浓度每次增加0.125 mg·L-1,直至与一次性输入组达到相同水平),利用Biolog-Eco板技术和16S rDNA PICRUSt(Phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)功能基因预测,研究过量氮输入下细菌群落代谢潜力的动态变化.结果表明,实验第16 d,氮的连续性输入提高了细菌群落的碳源利用能力,对照和连续性输入组中碳源利用特征随采样时间发生了显著变化.此外,预测到的功能基因家族组成随时间明显变化,并与亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐、化学需氧量、溶解氧、pH和总磷密切相关,固氮、异化硝酸盐还原、反硝化、异化硝酸盐还原到铵和同化硝酸盐还原相关基因的相对丰度受到了氮输入的影响,而氮连续输入导致的氮代谢相关基因变化较一次性输入更为普遍.本研究初步揭示了过量氮输入对寡营养海水细菌群落代谢潜力的影响,为探明近岸海域过量氮输入的微生态效应提供了基础数据.     

水源水消毒副产物生成势与UV254/DOC的相关性研究

使用XAD-4和XAD-8树脂对宜兴3个水源原水中DOM进行亲疏水性分类,采用优化方法测定分类水样的DBPFP,并进行DBPFP与DOM量化指标之间的相关性分析,以确定实际生产过程DBPs生成量的主要影响因素.由三维荧光光谱图得到3个水源原水DOM组成差异较大,水质区别明显.由亲疏水性分类分析发现原水中疏水性和亲水性DOM含量较高,疏水性DOM水样的DBPFP大于原水,得到水样的DBPFP主要取决于DOM与消毒剂反应产生DBPs的效率,而不是DOM的量.引入UV_(254)/DOC这个指标,发现不同分类水样UV_(254)/DOC的差异情况与其DBPFP相吻合,对两者进行回归分析,发现水样THMFP和DHAAFP与UV_(254)/DOC之间存在明显的线性关系,线性可决系数R2分别为0.89和0.85.因此研究减小原水UV_(254)/DOC的技术工艺对于控制给水中DBPs浓度具有重要意义.     

电动汽车普及对江苏冬季大气污染影响的数值模拟

为研究电动汽车普及对空气质量的影响,首先利用机动车排放计算模型MOBILE估算了在电动汽车替代50%小型载客车情景下江苏省的大气污染物排放量,并利用中尺度气象-化学模式(WRF-Chem)模拟和分析了电动车替代前后冬季污染物浓度的变化特征.结果表明,如果用电动汽车替代小型载客车,江苏省13个地级市的CO、NO_x、VOC排放量都有所降低,减排量从地区来看,苏南苏中苏北.电动汽车替代将会造成江苏地区由交通排放引起的CO浓度降低20%～35%,氮氧化物浓度降低10%～30%,减排效果总体上苏南地区好于苏中和苏北地区.交通排放对于SO_2、一次PM_(2.5)和PM_(10)的贡献小,也可能是因为清单低估了交通源对它们的贡献,因此,减排效果不明显.受NO_x影响,交通减排增加了O_3浓度.     

车用钛酸锂电池生命周期评价

为评估车用钛酸锂（LTO）电池对能源、环境与资源的影响,构建了包括重制与二次使用阶段在内的车用锂电池全生命周期评价模型,以某款国产纯电动客车用钛酸锂电池包为评价对象,计算得出每kW·h钛酸锂电池全生命周期的总能量消耗（CED）、全球变暖潜值（GWP）和不可再生矿产资源耗竭潜值（ADP（e））分别为2.80×10⁴MJ、1.86×10³kg CO₂eq.以及4.77×10^-3kg Sbeq.其全生命周期CED与GWP主要与两个使用阶段中由电池充放电效率引起的能量损耗相关,生产阶段GWP主要来源于正负极材料、铝制材料和N-甲基吡咯烷酮.基于全生命周期存储-释放每MJ能量的视角,发现二次使用可显著降低电池全生命周期GWP;与已有研究中其他锂电池对比可知LTO电池生产阶段GWP最低.     

改性活性碳毡电吸附污水中的Zn2+

用20%硝酸改性活性碳毡,利用扫描电镜和傅里叶红外光谱等技术对其改性后的结构进行了表征;利用改性活性碳毡作为吸附电极,进一步研究了其应用于电吸附的除盐效果和影响因素.结果表明,改性后的活性碳毡上的羰基和羧基增多,比表面积增大了32.2%,平均孔径提高了2.5%,微孔体积增大了23.1%.在电压为1.2V,pH值为6~8,极板间距为5mm时电吸附装置对水中Zn²⁺的吸附效果最优,动力学分析表明改性活性碳毡吸附Zn²⁺更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,除此以外,电吸附循环实验表明用20%硝酸为再生液,通过电极反接,改性活性碳毡的再生率> 74%,说明在电吸附Zn²⁺过程中改性活性碳毡具有良好的再生性.     

Water regime-nitrogen fertilizer incorporation interaction: Field study on methane and nitrous oxide emissions from a rice agroecosystem in Harbin, China

Water regime and nitrogen (N) fertilizer are two important factors impacting greenhouse gases (GHG) emission from paddy field, whereas their effects have not been well studied in cold region. In this study, we conducted a two-year field experiment to study the impacts of water regime and N fertilizer on rice yields and GHG emissions in Harbin, China, a cold region located in high latitudes. Our results showed that intermittent irrigation significantly decreased methane (CH₄) emission compared with continuous flooding, however, the decrement was far lower than the global average level. The N₂O emissions were very small when flooded but peaked at the beginning of the disappearance of floodwater. The N fertilizer treatments increased CH₄ emissions at low level (75kgN/ha). But both CH₄ and N₂O emissions were uninfluenced at the levels of 150kgN/ha and 225kgN/ha. Rice yields increased under intermittent irrigation and were highest at the level of 150kgN/ha. From our results, we recommended that the intermittent irrigation and 150kgN/ha as the ideal water regime-nitrogen fertilizer incorporation for this area to achieve low GHG emissions without impacting rice yields.     

A comparison of process performance during the anaerobic mono- and co-digestion of slaughterhouse waste through different operational modes

The use of consecutive feeding was applied to investigate the response of the microbial biomass to a second addition of substrates in terms of biodegradation using batch tests as a promising alternative to predict the behavior of the process. Anaerobic digestion (AD) of the slaughterhouse waste (SB) and its co-digestion with manure (M), various crops (VC), and municipal solid waste were evaluated. The results were then correlated to previous findings obtained by the authors for similar mixtures in batch and semi-continuous operation modes. AD of the SB failed showing total inhibition after a second feeding. Co-digestion of the SB + M showed a significant improvement for all of the response variables investigated after the second feeding, while co-digestion of the SB + VC resulted in a decline in all of these response variables. Similar patterns were previously detected, during both the batch and the semi-continuous modes.