厦门秋季近郊近地面CO2浓度变化特征研究

利用CO2监测仪在厦门近郊中国科学院城市环境研究所超级监测站进行了秋季CO2数据采集,并结合监测站气象要素和气体污染物监测,分析了近地面CO2浓度变化特征、风速风向对其变化特征的影响以及CO2与部分气体污染物的相互关系.结果表明,厦门近郊秋季近地面CO2浓度主要集中分布在375～415μmol.mol-1范围内,约占70.87%;近地面大气CO2日变化曲线呈单峰型结构,CO2浓度日变化范围375.74～418.18μmol.mol-1,日平均最高值出现在黎明前后(408.54μmol.mol-1),最小值出现在午后附近(379.14μmol.mol-1),夜晚(18:00～05:00,北京时间)平均浓度(400.87±4.05)μmol.mol-1高于白天(06:00～17:00)平均浓度(388.86±9.40)μmol.mol-1;风速日变化曲线与CO2呈现完全相反的变化趋势,夜晚时段(22:00～04:00)风速波动范围在1.0～1.5 m.s-1时,对应的CO2浓度变化平稳,基本稳定在(400.72±2.12)μmol.mol-1.白天时段(09:00～18:00)风速变化范围在2.0～2.5 m.s-1时,对应的CO2浓度变化范围较大为379.14～394.83μmol.mol-1;用指数函数模型估测到该站点区域CO2背景浓度为386.84μmol.mol-1;观测期间该站点主要风向为东北偏东,统计该方向上CO2浓度与风速的相关关系,得出CO2浓度与风速呈极显著负相关(r=-0.67),相关系数高于所有方向统计的CO2浓度与风速的相关系数(r=-0.41,P<0.01),不同风向上CO2浓度贡献来源不同;此外,CO2浓度与温度、辐射量呈负相关(r=-0.541/-0.515,P<0.01),与湿度呈正相关(r=0.66,P<0.01);与其它大气气体污染物相比CO2与CO、NO的相关程度较高(r=0.469/0.436,P<0.01),与SO2相关程度较弱(r=0.126,P<0.01),经分析推测监测站点区域CO2排放源部分来自机动车排放,而燃煤排放贡献较小.     

动态风场及交通流量下街道峡谷内污染物扩散模拟

根据现场实测数据,应用标准k-ε模型研究了动态风场及交通流量下三维街道峡谷内的污染物扩散规律,数值模拟利用CFD软件FLUENT,其中动态风场和车流量变化信息通过用户自定义编程实现.结果发现,动态风场下空气在街道内部不断经历膨胀和压缩的过程,街道峡谷内部流场形态时刻都在变化;当风速由大变小时,空气膨胀出街谷,流型呈近似椭圆形分布;当风速由小变大时,空气压缩在街谷内部,流型呈近似圆形分布.风速的不断变化引起街谷内、外大气的压缩和膨胀过程,这种过程能够改善街谷内污染物的扩散情况.背风面行人高度处,动态来流下的平均污染物浓度要比定常来流下低17.7%;迎风面行人高度处,动态来流下的平均污染物浓度要比定常来流下低27.1%.动态环境下污染物浓度的分布和峰值由风场和车流量变化共同决定.     

北京市生活垃圾转运站耗能和排污特征及其影响因素分析

利用实际调研得到的北京市生活垃圾转运站2009～2011年3 a平均数据,从垃圾回收量、渗沥液产量、耗水量、耗电量这4个方面分析北京市生活垃圾转运站耗能排污特征及其影响因素,并对分选转运站及压缩转运站的综合耗能排污情况进行了分析.结果表明,北京市不同生活垃圾转运站的耗能排污情况差别很大,单位垃圾回收垃圾量约为12.9 kg·t-1,单位垃圾渗沥液产量约为5.8～49.0 kg·t-1,单位垃圾耗水量约为40.3～156.7 kg·t-1,单位垃圾耗电量约为1.75～5.60 kWh.t-1.虽然分选转运站综合耗能和排污较多,但分选转运站将部分垃圾回收,使垃圾减量化资源化,并将垃圾分为不同物料运往不同垃圾处理场,实现垃圾的优化处理,减轻了垃圾卫生填埋场的负担,延长填埋场的使用期限.     

2015～2017年北京及近周边平房燃煤散烧及其污染排放遥感测算

利用2015~2017年8~9月2 m级高分辨率遥感影像，对北京市平原区平房面积和分布进行遥感监测，其中2017年增加北京周边地区（廊坊、保定）的监测，获取平房信息，并利用平房采暖面积调查、燃煤量入户抽样调查等技术手段，估算了北京及周边地区平房燃煤总量，同时结合排放因子，测算了燃煤PM_2.5、SO₂、NO_x的排放量.结果表明2015~2017年，北京市平原区平房燃煤量大幅度下降，燃煤总量下降了75%，煤改电（气）措施效果显著.现阶段（2017年）北京城六区、南部平原城乡地区基本实现"无煤化"，燃煤散烧主要集中在北部平原区，其中昌平、顺义区燃煤量均超过30万t，平谷、延庆区的燃煤量在15万t以上.从空间分布来看，2015年燃煤量空间呈环状分布，2016年呈半环状，燃煤集中在位于环面区域的昌平、顺义、通州、大兴区.2017年各区平房燃煤所产生的大气污染物排污量差别明显，其中昌平区的SO₂和NO_x排放量最高，分别为1113.3 t和279.2 t.2017年保定、廊坊市煤改清洁能源工作初见成效，但燃煤总量依然较大，煤质差、使用方式粗放，燃煤强度由北至南逐渐增大.保定、廊坊市平原区燃煤量分别约为1043万t和407万t.保定市近郊村庄燃煤量普遍较少，北市、南市和新市区村庄燃煤量均低于5万t.廊坊市平原区燃煤量空间分布较为平均，其中文安县平原区燃煤量最多，为69万t，大厂回族自治县燃煤量最低.     

珠江三角洲灰霾污染物特征分析及对策

应用SPSS对2008年3月珠江三角洲出现大范围灰霾天气时的主要污染物作因子分析,以非灰霾时作为对照,揭示珠江三角洲灰霾污染物特征.结果表明,SO2和PM10在珠江三角洲地区拥有共同的污染源,灰霾时SO2跟PM10呈正相关.而NO2和O3则为负相关,NO2对大气中O3的含量有着一定的贡献.灰霾期间污染物的积累存在相互影...     

不同气温层结条件下地面加热对街谷扩散能力的影响

利用CFD数值模拟方法研究了气温层结与地面加热作用对街谷环流和污染物扩散的影响.针对高宽比为0.5和1.0的两种街谷,总共进行了18组敏感性数值试验,结果表明相对于气温层结,地表加热是决定街谷附近污染物扩散能力的更为重要的因素,地表加热作用可显著提高街谷的扩散能力.在地表存在加热的情况下,流场结构、空气交换系数、湍流强度总体上均朝着有利于清除街谷内污染物的方向发展,即使是在稳定层结下,地表加热作用所产生的热力环流也会使得污染物能够被有效地输送和扩散到街谷之外,从而使得近地面的污染物浓度下降.     

珠江三角洲地区2006年颗粒物污染过程识别与分析

利用Matlab小波分析工具,分析了珠三角(珠江三角洲)地区2006年PM₁₀的突变特征,并对典型区域性颗粒物空气污染过程进行了识别.结合全球资料同化系统(GDAS)气象数据,运用HYSPLIT v4.9模式,以4个典型空气观测站点的数据为基础,分析了高污染过程期间后向气流轨迹的特征和区域ρ(PM₁₀)的变化与输送过程,并对比分析了污染超标日和非超标日的ρ(PM₁₀)与风速、相对湿度、平均温度及地面平均气压等常规气象要素之间的关系.结果表明:影响珠三角地区颗粒物高污染时段输送的气流主要来源于内陆东北气流和沿海气流.本地排放和区域城市间传输是造成珠三角地区颗粒污染过程的主要原因.静风或极小风,以及较高地面平均气压是影响珠三角地区PM₁₀污染的主要气象要素.      

太湖重点区域水环境中邻苯二甲酸酯的污染水平及生态风险评价

为了解太湖重点区域水环境中邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)的污染情况,对丰水期、枯水期和平水期目标区域的水体和沉积物中6种PAEs进行分析,3个水期水体中PAEs浓度分别为1.6~11.2μg·L-1(平均值3.68μg·L-1)、nd~6.21μg·L-1(平均值1.3μg·L-1)和nd~1.72μg·L-1(平均值0.48μg·L-1),从上游至下游未呈现明显浓度变化,其中邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯[di(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP]对ΣPAEs浓度的贡献比较大,邻苯二甲酸二正丁酯(di-n-butyl phthalate,DBP)在某些采样点高于国内标准.沉积物中PAEs含量范围在0.74~6.90μg·g-1(平均值2.64μg·g-1),主要成分是DBP和DEHP.生态风险评价的结果表明,DBP和DEHP是重点区域中最主要的风险因子;沉积物PAEs中所有种类的含量均未超过风险评价低值(effect range low,ERL),对生物的潜在危害较小.与国内外河流、湖泊与河口等沉积物中PAEs污染水平比较,太湖重点区域水环境中PAEs污染属于中等水平.工业污染和城市活动是水环境中邻苯二甲酸酯的主要来源.     

洞庭湖出入湖污染物通量特征

采用2010年洞庭湖主要出入湖断面水质、水量监测数据,估算洞庭湖四水(湘江、资江、沅江、澧水)和三口(松滋口、太平口、藕池口)入湖及城陵矶出湖的污染物通量,分析洞庭湖出入湖污染物通量随时间的变化及空间来源组成. 结果表明,2010年洞庭湖经由四水和三口COD_Mn、NH₄+-N、TP入湖通量分别为44.47×104、67.49×103、15.03×103 t,城陵矶出湖通量分别为73.69×104、82.46×103、21.88×103 t. 时间分布上,受水情的影响,洞庭湖污染物入湖通量在年内分配不均,最高值出现在6—7月,三口输入的污染物通量变化与三峡水库下泄流量呈较显著相关;空间分布上,入湖污染负荷主要来源于四水水系(占总入湖污染负荷的82.82%~87.54%),湘江和沅江贡献较大,长江三口入湖量仅占12.46%~17.18%. 此外,与1999—2002年(三峡水库运行前)相比,2010年(三峡水库运行后)洞庭湖三口来水量减少了约1/3,经由三口输入的COD_Mn、NH₄+-N、TP入湖通量减少了49.27%~53.19%,但该变化特征仍需进一步论证. 除入湖河流外,洞庭湖区间径流及湖面受纳降水虽然亦同步影响洞庭湖污染物输入,但该部分污染物通量贡献相对较小. 洞庭湖的污染物控制仍应以强化主要入湖河流输入通量控制为主,并重点兼顾湖区面源污染的治理.      

Experimental investigation of the effect of sediment transport patterns on the adsorption of cadmium ions onto sediment particles

The mechanism of flow turbulence, sediment supply conditions, and sediment transport patterns that affect the adsorption of cadmium ions onto sediment particles in natural waters are experimentally simulated and studied in this study both in batch reactors and in a turbulence simulation tank. By changing the agitation conditions, the sediment transport in batch reactors can be categorized into bottom sediment-dominated sediment and suspended sediment-dominated sediment. It is found that the adsorption rate of bottom sediment is much less than that of suspended sediment, but the sediment transport pattern does not affect the final (equilibrium) concentration of dissolved cadmium. This result indicates that the parameters of an adsorption isotherm are the same regardless of the sediment transport pattern. In the turbulence simulation tank, the turbulence is generated by harmonic grid-stirred motions, and the turbulence intensity is quantified in terms of eddy diffusivity, which is equal to 9.84F(F is the harmonic vibration frequency) and is comparable to natural surface water conditions.When the turbulence intensity of flow is low and sediment particles stay as bottom sediment, the adsorption rate is significantly low, and the adsorption quantity compared with that of suspended sediment is negligible in the 6 h duration of the experiment. This result greatly favors the simplification of the numerical modeling of heavy metal pollutant transformation in natural rivers. When the turbulence intensity is high but bottom sediment persists, the rate and extent of descent of the dissolved cadmium concentration in the tank noticeably increase, and the time that is required to reach adsorption equilibrium also increases considerably due to the continuous exchange that occurs between the suspended sediment and the bottom sediment.A comparison of the results of the experiments in the batch reactor and those in the turbulence simulation tank reveals that the adsorption ability of the sediment, and in particular the adsorption rate, is greatly over-estimated in the batch reactor.