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.     

铁氮共掺杂生物炭对二级水溶解性有机物的吸附特性与长效性评价

为经济高效地去除污水厂二级水中溶解性有机物(DOM),采用铁氮共掺杂生物炭材料(Fe-N-C)作为新型吸附剂,系统分析了该新型碳材料对于二级水DOM的吸附性能、动力学过程、选择性和作用机制.此外,通过固定床吸附装置深入考察了该吸附材料的长效性和重复利用性.结果表明,Fe-N-C对于二级水DOM具有突出的吸附性能,投加量...     

胞外聚合物对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体过程次生矿物形成及镉迁移转化的影响

异化铁还原菌（Dissimilatory Iron Reducing Bacteria,DIRB）能够还原铁矿物,并对矿物中所含重金属的再分配产生深远影响.胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPSs）是决定细胞体表微环境理化性质的关键组分,对金属迁移转化及矿物形成具有重要影响.本文探究EPSs对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体（Cd-loaded polyferric sulfate,Cd-PFS）过程的影响,该絮体通常在河流镉污染应急处理中形成.通过序批实验和矿化模拟实验,结合X射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等分析方法,发现EPSs促进了微生物还原絮体中的Fe（Ⅲ）,导致絮体解构,Fe³⁺、Fe²⁺及Cd²⁺释放进入溶液中.EPSs中磷酸化蛋白质和核酸中的磷酸基可作为成核位点,与铁原子形成P—O—Fe键,固定和聚集溶液中的Fe³⁺、Fe²⁺,加速铁的沉淀,促进纤铁矿、磁铁矿等铁矿物形成,而这些铁矿物含有丰富的羟基官能团,通过内层络合增强了对溶液中Cd²⁺的吸附,降低了Cd²⁺的可迁移性及可生化性.     

绿狐尾藻分解及其氮磷释放特征

湿地植物分解释放的有机物、氮和磷等会影响人工湿地对水体污染物的去除效率和出水水质.本研究采用尼龙分解袋法研究绿狐尾藻在水中的分解过程及氮磷释放特征.连续60 d的室内分解实验结果表明,前期(0～4 d)绿狐尾藻干物质质量损失速率快,占初始质量的30%,中后期(4～60 d)损失速率减慢,占31%.拟合的一级动力学分解速率常数为0. 014 2d-1,降解50%的干物质需48. 8 d.水体p H值变化情况:0～4 d从7. 60迅速下降到5. 63;中期趋于稳定;后期p H值回升到7. 03,与空白对照值接近.绿狐尾藻分解实验系统中溶解氧浓度从6. 30 mg·L~(-1)在1 d内快速下降到0. 61 mg·L~(-1),表明该系统一直处于厌氧状态.水中总氮浓度0～2 h迅速增加达到12. 7 mg·L~(-1),2 h～32 d逐渐降低到5. 80 mg·L~(-1),后期略有增加;总磷浓度初期快速升高到18. 4 mg·L~(-1),中后期趋于稳定.有机氮(占总氮65. 7%～94. 7%)和无机磷(占总磷61%～89%)是主要的氮磷存在形态.绿狐尾藻体内总氮含量随分解时间逐渐增加,从24. 3 mg·g~(-1)上升到60. 5 mg·g~(-1);而总磷含量从6. 09 mg·g~(-1)下降到2. 94 mg·g~(-1)后波动稳定,这可能与附着微生物对氮的吸收和固定等因素有关.本研究证实绿狐尾藻分解过程释放的氮磷营养元素会引起水体二次污染,为此采用合理的植物收割管理措施非常必要.     

天津市PM2.5中二次硝酸盐形成及防控

二次硝酸盐是PM_2.5中的重要二次无机离子组分,为了解PM_2.5中二次硝酸盐的形成及防控途径,基于天津市城区点位2018~2019年高时间分辨率的PM_2.5在线监测数据,对气溶胶颗粒物的离子组分、pH值、NH₃-NH₄⁺和HNO₃-NO₃^-浓度分布以及硝酸铵形成的敏感性进行了研究.结果表明,天津PM_2.5平均浓度为58μg·m^-3,PM_2.5中主要离子组分为NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-、Cl^-和K⁺,在PM_2.5中的占比分别为18.4%、11.6%、10.3%、3.3%和2.6%,PM_2.5及主要组分浓度均在采暖季高、非采暖季低.气溶胶颗粒物整体呈现弱酸性,平均pH值为5.21,季节分布为春冬季节高、夏秋季节低,日变化趋势表现为早间（00：00~08：00）低,其他时间略高.NH₃和HNO₃的平均浓度水平分别为16.7μg·m^-3和1.2μg·m^-3,NH₃浓度在每年的4~9月相对较高,10月~次年2月浓度相对较低;HNO₃浓度水平月际变化不明显.除夏季外,其他季节NH₃浓度均为早晚较高,其他时段较低;HNO₃浓度整体呈现白天相对略高,晚上相对略低的特点.不同pH值下NH₃与NH₄⁺、HNO₃与NO₃^-的浓度分布呈现明显的非线性关系,早晚NH₄⁺与NO₃^-的浓度均较高,pH值与NH₃和NH₄⁺以及HNO₃与NO₃^-的浓度分布均为非线性.敏感性图表明,2018~2019年天津市硝酸铵的形成主要处于HNO₃敏感区域,部分处于NH₃&HNO₃敏感区域.从季节分布上看,春季、秋季和冬季硝酸铵的形成主要处于HNO₃敏感区域,夏季硝酸铵的形成主要处于HNO₃和NH₃&HNO₃敏感区域.为有效减少天津市PM_2.5中二次硝酸盐的形成,春季、秋季和冬季主要开展HNO₃前体物（NO_x）的控制,夏季主要开展HNO₃前体物（NO_x）和NH₃的协同控制.     

土壤含水层处理出水的回用健康风险评价

通过土壤柱实验,研究了土壤含水层处理工艺对污水处理厂二级处理出水的处理效果。初步讨论了土壤含水层处理工艺对各种污染物的去除机理,并评价了不同回用途径再生水对人体的健康风险。研究结果表明:土壤含水层处理工艺能够有效去除二级处理出水中的有机物和重金属离子,对大肠菌和粪大肠菌的去除率大于99.9%。健康风险评价结果显示:再生水的健康风险主要来自致癌物质,终生致癌风险在10-6数量级,而非致癌物质的健康危害风险在10-9数量级。     

桂林市城区大气VOCs污染特征及对O3和SOA的生成潜势

对桂林市城区大气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征,以及VOCs对臭氧(O3)和二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势进行了研究。结果显示,研究期间,共检出VOCs物种78种,平均体积分数为21.32×10-9,表现为芳香烃(67.82%)烷烃(19.56%)卤代烃(7.50%)烯烃(2.86%)含氧挥发性有机物(1.41%)。VOCs体积分数空间分布呈现市中心和下风向郊区两个高值区。通过苯与甲苯的浓度比值发现,林科所VOCs主要来自交通源和生物源,师专甲山校区VOCs主要是来自交通源,其余测点VOCs主要来自交通源、工业源和外来传输源。分析乙苯和间/对二甲苯的浓度比值发现,电子科大尧山校区气团光化学年龄较大,光化学反应活性相对较强烈;旅游学院、华侨旅游经开区、大埠中心校气团光化学年龄较小,光化学反应活性相对较弱。VOCs对O3生成潜势最大的为芳香烃(93.81%),其次是烷烃(7.22%)和烯烃(4.75%);对SOA生成潜势最大的为芳香烃(97.45%),其次是烷烃(2.55%)。     

基于几何参数的优化对双层柱面网壳结构动力性能的影响

以双层柱面网壳为研究对象,采用参数化设计语言APDL对AN SY S进行二次开发,实现了任意跨度双层柱面网壳的自动建模、加载、施加约束及求解。借此平台对柱面网壳结构进行模态和地震反应分析。首先,分析了结构自振特性随几何参数变化的特点,研究了结构的基频随矢跨比和网壳厚度的变化规律,结果表明,当矢跨比在1/3.6~1/5该范围内,结构的整体刚度较大;网壳厚度在1.8~2.1 m时,网壳整体刚度较大;对于矢跨比一定的网壳,随着厚度的增加,杆件的动内力大多增加,横向弦杆的二维与单维动内力比值有所增加,而纵向弦杆的二维与单维动内力则变化不大。然后,对网壳进行不同几何参数下的地震反应分析,给出了最大节点位移和最大杆件轴应力随几何参数变化的时程响应曲线,揭示了这类网壳的地震反应特点。     

大型蚤标志酶用于城市二级出水毒性的评价

大型蚤是一种国际公认的标准实验生物,广泛应用于污水、地表水等水质毒性检测。毒性水平较低的城市二级出水,对大型蚤往往无急性毒性效应,而具有慢性毒性效应,但慢性毒性检测周期过长,因此探索一种更灵敏的指标,实现快速检测,对于控制二级出水的水质风险具有重要意义。本研究考察了大型蚤在短期暴露于城市二级出水条件下,其体内乙酰胆碱酯酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、ATP酶、羧酸酯酶和碱性磷酸酯酶的酶活变化特征,从中筛选出对二级出水毒性响应灵敏的标志酶指标。实验结果表明,碱性磷酸酯酶、过氧化氢酶对二级出水毒性响应相对较灵敏,具有成为标志酶的潜力,研究结果为城市二级出水生物毒性评价方法优化提供新的思路。     

珠三角地区大气PM_(2.5)理化特性季节规律与成因

基于珠三角大气超级站2013年8月至2014年3月PM2.5、PM2.5中主要水溶性无机离子组分及其重要气态前体物等参数的逐时在线监测结果,揭示当地大气PM2.5中二次无机组分与其气态前体物的相互作用,以及PM2.5理化特性与成因的季节差异。结果表明,观测期间,PM2.5、PM10的年平均质量浓度分别为64.2、105.1μg/m3,PM2.5在PM10中所占比例(PM2.5/PM10)平均为61.1%。SO2-4、NO-3、NH+4的年平均质量浓度分别为16.6、9.0、10.2μg/m3,3者之和(SNA)占PM2.5的比例(SNA/PM2.5)平均为55.8%,体现了二次转化对珠三角地区PM2.5污染的重要影响;不同季节,SNA/PM2.5为46.0%~64.3%,夏季最低,冬季最高,其中SO2-4、NH+4对PM2.5的贡献相对稳定,NO-3贡献的季节差异较大;秋、冬季各项观测参数浓度的日变化规律相对明显,夏季除HNO3和NH3外,多项观测参数在低浓度水平波动,日变化规律不明显;珠三角大气中具有足量气态NH3以中和硫酸盐和硝酸盐,PM2.5中NH+4、SO2-4、NO-3主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在;本研究站点夏季的硫氧化率和氮氧化率均高于广州市,这充分体现了该站点的区域性特征。