北京城郊PM2.5中金属元素的污染特征及潜在生态风险评价

为了解北京市PM_(2.5)中金属元素的污染来源及其潜在生态风险,分别在北京城区(东直门)和郊区(怀柔)建立观测站点,使用中流量颗粒物采样器采集样品.利用微波消解-电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)分析其中的16种金属元素的质量浓度.结果表明,北京市城区PM_(2.5)的总平均浓度为92.35μg·m~(-3),超标率(PM_(2.5)的浓度超过我国《环境空气质量标准》(GB3095-2012)的天数占总天数的比例)为41.7%,郊区PM_(2.5)的总平均浓度为70.90μg·m~(-3),超标率为31.7%.北京城郊金属元素的时空变化主要趋势为:夜间浓度略高于日间,秋冬质量浓度高于春夏,城区浓度大于郊区.通过计算富集因子表明,北京城区Pb、As、Zn、Ni、Cu和郊区Pb、As、Zn、Cr、Ni、Cu金属元素来自人为活动.地累积指数法分析可知,Ni的I_(geo)值为0.79,受到人为和自然源的共同影响,而Cu、Zn、As、Cd和Pb有着中度以上的污染,受到人类活动的影响较大,例如煤燃烧、汽车尾气、刹车及轮胎磨损等.北京城郊生态风险指数极强,对于元素单项污染物生态风险,Cd的风险极强,Cu、Zn、Pb的单项污染物生态风险较强.     

三峡水库澎溪河水-气界面CO_2与CH_4通量特征及影响因素初探

澎溪河流域是三峡水库典型支流,对水库区域碳循环及区域化学风化的影响非常重要。2016年5月—2017年2月对澎溪河流域水-气界面CO_2与CH_4通量特征进行监测与分析,采用顶空平衡法结合模型估算法计算表层水体CO_2与CH_4的分压以及水-气界面的交换通量,并运用spearman相关分析法分析了二氧化碳和甲烷的分压和排放通量与其他环境变量之间的相关性。研究发现:澎溪河是温室气体排放"源",表层水体p(CO_2)平均值为(1807.635±315.605)μatm(1μatm=0.101325 Pa,下同),表层水体p(CH_4)平均值为(218.7725±127.9425)μatm;CO_2扩散通量平均值为(32.53±3.86) mmol?m~(-2)?d~(-1),水-气界面CH_4扩散通量平均值为(0.208±0.143) mmol?m~(-2)?d~(-1),通量与分压趋势基本保持一致。通过与世界上典型河流温室气体扩散通量对比,得出澎溪河流域CO_2通量释放量为中等水平,而CH_4扩散通量较小,且CH_4通量与p(CH_4)、水温、pH值显著正相关,而水-气界面CO_2扩散通量与p(CO_2)显著正相关,与DO、pH值、叶绿素a(Chl-a)显著负相关。     

汾渭平原PM2.5浓度的影响因素及空间溢出效应

基于实时监测和遥感反演数据,利用空间自相关分析和空间回归分析等方法,探讨了汾渭平原2015~2017年PM_2.5浓度时空变化规律和影响因素,揭示了各因素的空间溢出效应.结果表明：（1）2015~2017年汾渭平原PM_2.5浓度逐年上升,主要由采暖期（11月~次年3月）的快速上升引起,非采暖期（4~10月）年际变化不大.（2）PM_2.5月均浓度变化曲线呈底部宽缓的U型,采暖期PM_2.5污染明显高于非采暖期,超标天数占全年总超标天数比例由2015年的75.0%上升到2017年的83.4%.（3）2015~2017年,除铜川和三门峡外,各城市PM_2.5浓度都有不同程度的上升.咸阳至运城间的平原地区和洛阳盆地污染最严重,已形成连片的高污染区域,且区域内城乡差异小.临汾及其上游平原地区其次,但主要分布在城镇,城乡差异较大.（4）空间回归分析表明,汾渭平原PM_2.5浓度有显著的空间溢出效应.年均气温、城镇化率、能源消费指数和年均人口不仅与本地PM_2.5浓度有显著的正相关,而且会加重邻近地区PM_2.5污染.年降水量和地形起伏度则不仅与本地PM_2.5浓度有显著的负相关,而且能降低邻近地区PM_2.5浓度.风的传输作用能加重本地PM_2.5污染,植被覆盖度能消减本地PM_2.5浓度,但其间接效应都不显著.     

气象因素和前体物对中国东部O3浓度分布的影响

采用重心模型、空间自相关分析和地理探测器,研究了2016年中国东部O₃浓度的时空变化规律,揭示了气象因素和前体物对中国东部O₃浓度空间分布格局及其演变的影响.结果表明：（1）O₃浓度变化可分为3个阶段：1~3月为低值上升阶段、4~9月为高值波动阶段、10~12月为低值下降阶段,O₃污染主要发生在高值波动阶段,超标天数占全年的96.0%.（2）气象因素是影响O₃年均浓度空间分布格局的主导因素,受降水、相对湿度南高北低和日照时数北高南低的影响,O₃年均浓度总体呈北高南低的态势;前体物对O₃年均浓度分布也有显著影响,是城市群核心城市形成局部O₃污染中心的原因.（3）O₃月均浓度分布格局经历了由北高南低到南高北低的演变过程,1~6月O₃浓度总体重心和高值重心向北迁移,6月达到最北,北高南低的特征最强,环渤海地区成为O₃污染最严重的区域;7~12月,O₃浓度总体重心和高值重心向南迁移,12月达到最南,O₃浓度分布格局演变为南高北低.3~9月雨季期间,O₃浓度分布主要受降水和相对湿度的影响,其余时间主要受气温的影响.（4）前体物对O₃浓度分布的影响主要通过气象条件实现,气温越高,光化学反应越强,前体物的正向影响力越大;气温越低,光化学反应越弱,NO_x、CO、SO₂等化学性质活跃的前体物对O₃可能起消耗作用.     

基于卫星遥感的湖南省甲醛时空分布及影响因素分析

利用OMI遥感的甲醛逐日数据、MODIS传感器监测的NDVI数据以及湖南省能源消耗和氮氧化物排放量数据,对2009～2017年湖南省对流层大气中甲醛柱浓度时空变化特征及其影响因素进行了探究。结果表明：湖南省甲醛柱浓度总体空间分布具有西部山区低、北部洞庭湖平原和南部南岭地区高的特征;近九年湖南省甲醛柱浓度时间分布呈先增加后减小的趋势,最高值出现在2012年,最低值出现在2017年;年内甲醛柱浓度值夏季最高,秋季、春季次之,冬季最低,最低值出现在12月,最高值出现于9月;影响因素中地形与风向因素对甲醛柱浓度的空间分布有一定的影响,甲醛柱浓度与温度的相关性较高,降水次之,植被对甲醛的产生有很大的贡献,能源消耗与氮氧化物排放是湖南省甲醛柱浓度变化的重要人为因素。     

大黑汀水库夏秋季节温室气体赋存及排放特征

以北方典型富营养化水库-大黑汀水库水体为研究对象,在2018年夏季和秋季采用顶空平衡法对其表层35个点位水体溶解的二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）浓度进行测定,并对水库水-气界面扩散通量进行了估算.结果表明夏季和秋季大黑汀水库表层水体的CO₂、CH₄和N₂O整体上均表现为过饱和状态,夏季表层水体CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（72.75±67.49）μmol/L和（810.62±790.64）μmol/（m²·h）;秋季CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（394.64±104.13）μmol/L和（4822.81±1250.00）μmol/（m²·h）;夏季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.19±0.12）μmol/L和（3.04±2.10）μmol/（m²·h）,秋季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.41±0.26）μmol/L和（5.16±3.23）μmol/（m²·h）;夏季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.31±0.10）μmol/（m²·h）,秋季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.25±0.15）μmol/（m²·h）.相关性分析结果表明大黑汀水库夏季表层水体CO₂及N₂O浓度主要受水温、水深和电导率影响,CH₄浓度主要受水深及电导率影响;水库秋季表层水体CO₂溶存浓度主要受水温、水深和TDS影响,CH₄浓度主要受水温、水深和TDS影响,N₂O浓度主要受水深影响.     

紫外活化过硫酸盐降解二苯甲酮-4的动力学影响及降解机理与风险评价

活化PS（过硫酸盐）氧化工艺对于降解水中新兴微污染物具有潜在应用价值.为研究活化PS体系对BPs（二苯甲酮类）有机防晒剂的降解性能,以BP4（二苯甲酮-4）为研究对象,采用UV/PS（紫外活化过硫酸盐）工艺降解BP4,比较单一UV、单一PS和UV/PS 3种工艺对BP4的去除效果,考察各因素对UV/PS工艺去除BP4动力学的影响,同时探究BP4降解机理并进行风险评价.结果表明:BP4降解过程符合准一级反应动力学模型;最佳PS投加量为1.0 mmol/L,反应30 min后BP4去除率可达94%,增加PS投加量或降低初始c（BP4）均可促进BP4降解,无机阴离子（HCO₃-和Cl-）对BP4降解均有抑制作用,酸性条件有利于BP4降解;基于HPLC-MS/MS鉴定出8种中间产物,并提出降解路径,费氏弧菌毒性试验和ECOSAR v1.10软件预测表明,UV/PS工艺降解BP4过程中生成的中间产物比母物质毒性更高.研究显示,UV/PS工艺可有效去除BP4,但其中间产物可能会造成潜在的生态风险,后续需进一步深入研究.      

基于MiSeq测序分析酸性农作物土壤细菌群落结构与多样性

为分析酸性农田土壤中微生物群落结构,探寻酸化土壤的综合治理途径,以湖北恩施土家族苗族自治州利川市酸性农作物土壤为研究对象,应用Illumina MiSeq高通量测序技术,测定酸性土壤中总细菌和经驯化的可培养细菌的16S rRNA基因V3~V4变异区序列,确定不同农作物土壤中总细菌和可培养细菌的群落结构,并探讨土壤理化因子对土壤总细菌群落结构的影响.结果表明:白菜地、烟草地、山药地、草莓地、玉米地及莴苣地这6种农作物土壤中总细菌和可培养细菌在97%的相似水平下得到的OTUs（operational taxonomic units,操作分类单元）数量分别为4 008和97个.在门水平上,土壤总细菌中有12个门类的细菌相对丰度大于1%,Proteobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi为优势菌门细菌;可培养细菌中仅有3个门类细菌相对丰度高于1%,即Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes.在OTU水平上,土壤总细菌沿pH梯度将6种土壤样品分为2类,即pH < 5.5的玉米地、山药地和莴苣地和pH>5.5的烟草地、白菜地和草莓地.此外,冗余分析（RDA）结果显示,Acidobacteria的相对丰度与pH呈正相关,Firmicutes和Roteobacter的相对丰度均与w（TN）、w（TP）、w（TC）呈正相关.系统进化树分析表明,相对丰度位于前30位的细菌与亚洲地区发现细菌的16S rRNA基因序列同源性较高.研究显示,Illumina MiSeq测序能够较为全面地解析酸性土壤中总细菌和可培养细菌的多样性,驯化过程极大地减少了细菌的种类;同时,发现细菌群落结构的相似性可能因样本来源的地理距离的增加而衰减.      

碱溶液中DMPO-OH加合物EPR信号形成研究

为考察碱溶液中DMPO-OH加合物的形成情况及其影响因素,以NaOH溶液为对象,利用EPR（electron paramagnetic resonance,电子顺磁共振）技术,通过DMPO（5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物）自旋捕获,对不同条件下NaOH溶液中DMPO-OH加合物的形成及变化规律进行研究,探讨DMPO-OH加合物的生成过程及降解过程反应机制.结果表明:①将DMPO添加到碱溶液中后,在EPR内检测到典型的DMPO-OH四重特征峰（1:2:2:1）,说明碱溶液中形成了DMPO-OH加合物.②紫外光激发下,碱溶液体系能产生更强的DMPO-OH加合物特征信号,暗反应体系次之,可见光条件下最弱.③体系中DMPO-OH加合物的生成与碱溶液浓度密切相关,当c（NaOH）由0.001 mol/L增至2 mol/L时,DMPO-OH加合物的EPR信号峰呈先增后减最终几乎消失的变化趋势.④紫外光照时间对体系中DMPO-OH加合物的存在影响显著,随着光照时间的延长,DMPO-OH加合物的浓度并没有逐渐增高,而是更加倾向于逐渐降低的趋势,这可能是由于形成的DMPO-OH加合物在短时间内被淬灭或分解.⑤碱溶液中DMPO-OH加合物的生成过程为瞬态过程,降解过程占主导,并且紫外光在其生成及降解过程中发挥了重要作用.研究显示,当c（DMPO）为350 mmol/L、c（NaOH）为0.1 mol/L、紫外光照时间为15 min时,碱溶液中DMPO-OH加合物的EPR信号最佳.      

Brominated dioxins and furans in a cement kiln co-processing municipal solid waste

A field study and theoretical calculations were performed to clarify the levels, profiles, and distributions of polybrominated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans(PBDD/Fs) in a cement kiln co-processing solid waste, with a focus on the PBDF formation mechanism.The raw materials contributed greatly to input of PBDD/Fs into the cement kiln. The PBDD/F concentrations in the raw materials were much higher than those in particle samples from different process stages in the cement kiln. The PBDD/F concentrations in the clinkers were1.40% of the concentrations in the raw materials, which indicated that the high destruction efficiencies for PBDD/Fs by cement kiln. PBDD/F distribution patterns in particle samples collected from different process stages indicated the cement kiln backend was a major site for PBDD/F formation. PBDFs with high levels of halogenation, such as heptabrominated furans(Hp BDF), were the dominant contributors to the total PBDD/F concentrations and accounted for 42%–73% of the total PBDD/F concentrations in the particle samples. Our results showed that co-processing of municipal solid waste in a cement kiln may influence the congener profile of PBDD/Fs, especially for the higher halogenated PBDD fraction. In addition, there were significant correlations between the decabromodiphenyl ether and heptabrominated furan concentrations, which is an indicator of transformation from polybrominated diphenyl ethers to PBDD/Fs. Theoretical calculations were performed and demonstrated that elimination of HBr and Br_2 from polybrominated diphenyl ethers were the dominant formation pathways for PBDD/Fs. These pathways differed from that for polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans(PCDD/Fs).