基于银川市大气颗粒物组分网观测的夏季沙尘污染过程分析

利用银川市大气颗粒物组分监测网在线观测数据,分析了2018年7月沙尘天气下不同粗细颗粒物(TSP,PM_(10),PM_(2.5),PM_1)的质量浓度变化趋势,PM_(2.5)中的水溶性离子、金属元素、有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度变化趋势和污染来源,及本次沙尘过程区域污染传输情况。结果表明,7月14—18日受沙尘天气过境影响,TSP,PM_(10)的小时质量浓度均在15日10:00达到了峰值,分别为2 692,2 173μg/m~3,PM_(2.5)的小时质量浓度在15日9:00达到了峰值,为608μg/m~3,PM_1的小时质量浓度峰值出现在7月16日15:00,为54.2μg/m~3;7月沙尘期PM_(2.5)中水溶性离子日均质量浓度由大到小排序为Ca~(2+)SO_4~(2-)NH_4~+Mg~(2+)Na~+K~+NO_3~-,Ca~(2+)日均质量浓度增幅最大,升高16.2倍,PM_(2.5)中金属元素日均质量浓度由大到小排序为CaFeKMnPbCrZnVTiCuNiAs,Ca日均质量浓度为31 945.6 ng/m~3,PM_(2.5)中有机碳和元素碳的日均质量浓度分别为7.22,1.09μg/m~3,比值为6.6。后向轨迹图和气溶胶激光雷达消光图显示,本次沙尘污染是由外来源输入的颗粒物沉降和本地地面扬尘叠加共同造成。     

典型城市夏季碳组分污染特征与来源解析

为了研究京津冀地区典型城市PM2.5及其碳组分的污染特征和来源,选取北京和唐山具有代表性的5个监测点于2012年7月3日至30日进行了PM2.5样品采集.分析研究了PM2.5、有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度及变化特征,采用OC/EC最小比值法估算了二次有机碳(SOC)的质量浓度,并使用因子分析法解析了碳组分来源.结果表明:采样期间北京市PM2.5、OC和EC质量浓度分别为76.2±38.5μg/m3、7.0±2.2μg/m3和3.0±1.4μg/m3,均低于唐山的97.7±38.8μg/m3、11.7±6.3μg/m3和7.0±5.0μg/m3;北京灰霾天气PM2.5、OC和EC浓度分别为非霾天气的2.0、1.2和1.8倍,唐山相应为1.4、1.5和1.6倍;北京和唐山SOC质量浓度分别为3.0μg/m3和5.1μg/m3,分别占OC质量浓度的42.9%和43.6%;北京和唐山PM2.5中碳组分主要来源于燃煤和机动车尾气,其贡献量均超过75%,因此要进一步加强清洁能源替代、控制机动车保有量的增长及提高车用油质量.     

武汉市冬季灰霾期PM_(2.5)中水溶性无机离子的特征

2018年1月,利用颗粒物采样器采集武汉市大气PM_(2.5)样品并进行水溶性无机离子(F~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+、NH_4~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+))的分析.结果表明,NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+是PM_(2.5)中最主要的3种水溶性无机离子,除Mg2+与Ca2+外,PM_(2.5)与WSIIs(水溶性无机离子)之间的相关性显著,且移动源贡献占主导地位.阴阳离子平衡表明武汉市冬季灰霾期PM_(2.5)呈中性或弱酸性.通过混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式模拟并采用分层聚类得出了4种主要的后向气流轨迹及相应的PM_(2.5)和水溶性离子浓度,结果表明区域传输对此次灰霾期影响较大.     

北京市采暖期PM2.5中有机碳和元素碳的污染特征与来源解析

为研究北京市采暖期PM2.5中有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的污染特征和来源,于2011年12月至2012年2月在北京师范大学监测点进行PM2.5样品的采集.本研究分析PM2.5及其OC和EC的质量浓度变化特征,并采用ρ(OC)/ρ(EC)最小比值法估算二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)的质量浓度.除此之外,从定性和定量两方面研究OC和EC的来源及其来源贡献量.结果表明:北京市采暖期PM2.5平均质量浓度为(90.69±61.86)μg/m3,其中OC和EC的平均质量浓度分别为(21.91±12.02)、(5.03±2.58)μg/m3,分别占PM2.5的24.16%和5.55%;SOC的平均质量浓度为(8.37±6.05)μg/m3,占总有机碳(total organic carbon,TOC)质量浓度的37.27%.PM2.5中OC和EC的相关系数较高,表明它们来源相同,且主要来源于机动车尾气、燃煤排放.机动车尾气排放的贡献量达44.70%,成为OC、EC的重要来源.因此,严格控制机动车保有量的快速增长,减少机动车尾气排放,将成为改善城市大气环境质量的重要手段之一.     

杭州市PM_(10)水溶性离子特征及源解析

可吸入颗粒物(PM_(10))是大气的主要污染物之一,对其进行控制有助于改善空气质量。2018年12月至2019年11月在杭州市采集PM_(10)样品,分析样品中水溶性无机离子的组成特征及其季节变化规律,并通过潜在源贡献因子法(PSCF)、浓度权重轨迹分析法(CWT)、相关性分析和PMF模型等方法探讨PM_(10)中水溶性无机离子的来源。结果表明:PM_(10)年均质量浓度为(105.97±50.01)μg/m~3,低于国家二级标准;受季风气候影响,PM_(10)季平均质量浓度在冬季最高,夏季最低;PM_(10)中各离子质量浓度由大到小排列为NO~-_3SO■NH~+_4Ca~(2+)Na~+Cl~-K~+Mg~(2+);NO~-_3,SO■,NH~+_43种离子,约占总水溶性无机离子质量浓度的85.0%,可见杭州市大气中二次气溶胶污染程度高,主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在;大气中PM_(10)的水溶性离子主要来源有机动车排放源相关性二次气溶胶、生物质燃烧源、煤燃烧源相关性二次气溶胶、海洋源以及土壤和建筑扬尘源等5类。     

西安市PM2.5和碳气溶胶质量浓度变化特征研究

为了探讨西安市PM2.5和碳气溶胶质量浓度变化特征,从2012年3月~2013年2月对西安市大气PM2.5进行了为期一年的观测,并分析了有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度变化特征.结果显示,西安市2012年3月~2013年2月日均PM2.5质量浓度变化幅度为26.9~505.1μg/m3,PM2.5年平均质量浓度为114.0±86.6μg/m3,是中国PM2.5空气质量标准(GB3095-2012)年平均二级标准值(35μg/m3)的3.3倍.PM2.5季节变化特征为冬季秋季春季夏季.OC和EC年平均浓度值为21.44±15.76μg/m3和6.16±3.38μg/m3,OC/EC年平均值为3.37±0.95,变化范围为1.80~5.84,表明有二次有机碳气溶胶的存在.主成分分析法表明,西安市大气中的碳气溶胶主要来自汽油车和柴油车尾气、二次碳气溶胶以及生物质燃烧.     

基于GAM的北京PM_(2.5)浓度变化的影响因素研究

为辨识与测度不同影响因子对PM_(2.5)浓度变化的作用机理,以2015年北京PM_(2.5)浓度时间演变模式为基础,建立PM_(2.5)与各大气污染物(PM_(10)、SO_2、NO_2、CO、O_3)及气象因素(日均温度、风力、风向)的GAM模型,探索不同因素对PM_(2.5)浓度变化的影响作用。结果显示:(1)北京PM_(2.5)浓度具有夏秋季低、春冬季高的时间分布特点;(2)2015年北京PM_(2.5)浓度变化与PM_(10)、SO_2、NO_2、CO大体呈线性正相关,且正相关程度由强到弱为:COPM_(10)SO_2NO_2,而与O_3、温度和风因子的关系更为复杂;(3)GAM模型的拟合优度R~2为0.725,线性回归模型的拟合优度R~2为0.519,相比较,GAM模型对PM_(2.5)浓度变化的解释度提高了20.6%。研究表明,GAM模型对于建立PM_(2.5)浓度变化与影响因素间综合性复杂关系更灵活、更可靠,优于线性回归模型。     

石家庄市不同梯度大气颗粒物碳组分特征分析

为了探讨石家庄市大气颗粒物中碳组分浓度水平与梯度变化,于2013年7月采集了石家庄市不同梯度大气颗粒物PM2.5,PM10和TSP样品,采用重量法测定颗粒物浓度,采用热光碳分析仪测定颗粒物中的EC（元素碳）和OC（有机碳）的浓度,并采用相关分析及丰度分析探讨石家庄市不同梯度碳气溶胶污染变化特征.结果表明：大气颗粒物中EC和OC主要存在于细颗粒物中,不同梯度颗粒物中OC和EC相关性较好,说明OC与EC的来源相似;不同梯度的ρ（OC）/ρ（EC）大部分超过2.0,表明石家庄市空气中存在一定的二次污染.从颗粒物中8个碳组分丰度初步判断石家庄市颗粒物中碳组分的主要来源是燃煤、汽车尾气及道路扬尘.     

邯郸市PM_(2.5)组分特征及其对散射系数的影响

对邯郸市2013年和2014年1、4、7、10月份的PM_(2.5)进行采样及成分分析,结果显示2013年和2014年的PM_(2.5)年均浓度分别为170.4和144.0μg·m~(-3),2014年较2013年下降了15.5%。各季度OC浓度冬季(31.7μg·m~(-3))秋季(24.4μg·m~(-3))春季(9.1μg·m~(-3))夏季(5.6μg·m~(-3)),SOC的排序为秋季(13.1μg·m~(-3))冬季(8.8μg·m~(-3))春季(2.4μg·m~(-3))夏季(2.0μg·m~(-3)),分别占OC的24.6%、34.6%、43.9%和27.7%。利用IMPROVE重构公式,得出散射系数年均值为524.9 Mm-1,春、夏、秋、冬季分别为328.4、333.9、564.8和872.6 Mm-1。硫酸铵是散射系数的主要贡献者,年均贡献率为33.9%,其次为硝酸铵(25.3%)、有机物(20.2%)、PM_(2.5)-10(15.4%)和土壤尘(5.7%)。     

唐山PM2.5污染特征及区域传输的贡献

为研究唐山PM_(2.5)污染特征及区域传输贡献,对唐山冬夏2季PM_(2.5)环境样品进行测试分析,并采用WRFCAMx对京津冀地区PM_(2.5)及二次离子进行定量模拟,获取了PM_(2.5)成分谱数据,估算了PM_(2.5)和二次离子的区域传输贡献.唐山冬夏2季PM_(2.5)平均质量浓度分别为(117.9±56.6)、(77.3±29.8)μg/m3,超标率分别为65.0%和41.7%;水溶性离子的平均质量浓度分别为(58.4±17.9)和(42.6±23.6)μg/m~3,分别占PM_(2.5)的49.4%和55.0%,是PM_(2.5)的主要成分.Cu、Zn、As、Sr、Cd、Sb、Pb主要来自人为源,Na、Mg等其余元素主要来自地壳源.冬夏2季PM_(2.5)受外来源贡献分别为26.9%和31.1%,二次无机气溶胶(secondary inorganic aerosol,SIA)传输作用较PM_(2.5)更为显著,夏季PM_(2.5)和SIA外来源贡献高于冬季,高质量浓度时段外来源贡献会有一定幅度的上升.稳定的大气环流背景场、低风速等气象条件和燃煤排放源的增加是造成冬季重污染发生的重要原因.     

一步固相法制备高性能Li_2MnSiO_4/C锂离子电池正极材料

采用一步固相法合成了Li_2MnSiO_4/C正极材料,利用XRD,EIS和循环伏安测试对该材料进行了结构和电化学性能表征.研究了一步固相法中添加不同比例的葡萄糖对Li_2MnSiO_4材料性能的影响.结果表明:葡萄糖作碳源复合可以提高Li_2MnSiO_4正极材料的充放电比容量和循环性能,同时在一步固相合成法中还能细化Li_2MnSiO_4正极材料颗粒.葡萄糖添加量为6%时,制备得到的Li_2MnSiO_4/C正极材料首次可逆放电比容量为213.1 mAh/g.     

碳钢电极在Al_2O_3纳米流体中的腐蚀行为研究

采用电化学阻抗谱和极化曲线研究了碳钢电极在以模拟冷却水为基液的Al_2O_3纳米流体中的腐蚀行为.实验结果表明,Al_2O_3纳米颗粒对碳钢的腐蚀有一定的抑制作用;Al_2O_3纳米流体中碳钢电极的耐蚀性能随着温度的升高而降低,添加分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对碳钢也有一定的缓蚀作用,当SDBS的用量超过一定值时,对碳钢的缓蚀性能开始下降.     

模板结合醇热法制备CeO_2及其光催化性能研究

为了开发一种既能提高光催化材料的催化活性又能解决其固定化难题的制备方法,采用了化学气相沉积法,以甲烷为碳源,金属镍为催化剂,在550℃的条件下合成了固化在SiO_2纤维的纳米碳纤维.然后以碳纤维为模板,以硝酸铈为前驱物,通过醇热反应合成得到了固化在SiO_2纤维的CeO_2.通过X射线衍射、场发射扫描电镜和固体紫外-可见吸收光谱对CeO_2进行了表征.结果表明,所制得的CeO_2为萤石型立方结构,其禁带宽度约为2.7 e V,对亚甲基蓝溶液有优异的光催化降解效果.     

Characteristics of LiCoO2, LiMn2O4 and LiNi0.45Co0.1Mn0.45O2 as cathodes of lithium ion batteries

LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂ was synthesized from Li₂CO₃ and a triple oxide of nickel, cobalt and manganese at 950 °C in air. The structures and characteristics of LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂, LiCoO₂ and LiMn₂O₄ were investigated by XRD, SEM and electrochemical measurements. The results show that LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂ has a layered structure with hexagonal lattice. The commercial LiCoO₂ has sphere-like appearance and smooth surfaces, while the LiMn₂O₄ and LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂ consist of cornered and uneven particles. LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂ has a large discharge capacity of 140.9 mA · h/g in practical lithium ion battery, which is 33.4% and 2.8% above that of LiMn₂O₄ and LiCoO₂, respectively. LiCoO₂ and LiMn₂O₄ have higher discharge voltage and better rate-capability than LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂. All the three cathodes have excellent cycling performance with capacity retention of above 89.3% at the 250th cycle. Batteries with LiMn₂O₄ or LiNi_0.45Co_0.10Mn_0.45O₂ cathodes show better safety performance under abusive conditions than those with LiCoO₂ cathodes. Foundation item: Project(50302016) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2005037698) supported by the Postdoctoral Science Foundation of China     

Modification of LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 cathode material by CeO2-coating

LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂ was coated by a layer of 1.0 wt% CeO₂ via sol-gel method. The bared and coated LiMn_1/3Co_1/3Ni_1/3O₂ was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammogram (CV) and galvanotactic charge-discharge test. The results show that the coating layer has no effect on the crystal structure, only coating on the surface; the 1.0 wt% CeO₂-coated LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂ exhibits better discharge capacity and cycling performance than the bared LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂. The discharge capacity of 1.0 wt% CeO₂-coated cathode is 182.5 mAh·g⁻¹ at a current density of 20 mA·g⁻¹, in contrast to 165.8 mAh·g⁻¹of the bared sample. The discharge capacity retention of 1.0 wt% CeO₂-coated sample after 12 cycles reaches 93.2%, in comparison with 86.6% of the bared sample. CV results show that the CeO₂ coating could suppress phase transitions and prevent the surface of cathode material from direct contact with the electrolyte, thus enhance the electrochemical performance of the coated material.     

Synthesis and characterization of Mg3(PO4)2-coated Li1.05Ni1/3Mn1/3Co1/3O2 cathode material for Li-ion battery

Mg₃(PO₄)₂-coated Li_1.05Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ cathode materials were synthesized via co-precipitation method. The morphology, structure, electrochemical performance and thermal stability were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), charge/discharge cycling and differential scanning calorimeter (DSC). SEM analysis shows that Mg₃(PO₄)₂-coating changes the morphologies of their particles and increases the grains size. XRD and CV results show that Mg₃(PO₄)₂-coating powder is homogeneous and has better layered structure than the bare one. Mg₃(PO₄)₂-coating improved high rate discharge capacity and cycle-life performance. The reason why the cycling performance of Mg₃(PO₄)₂-coated sample at 55 °C was better than that of room temperature was the increasing of lithium-ion diffusion rate and charge transfer rate with temperature rising. Mg₃(PO₄)₂-coating improved the cathode thermal stability, and the result was consistent with thermal abuse tests using Li-ion cells: the Mg₃(PO₄)₂ coated Li_1.05Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ cathode did not exhibit thermal runaway with smoke and explosion, in contrast to the cells containing the bare Li_1.05Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂. Funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 20273047)     

Molar heat capacities of La2Mo2O9 and La1.9Sr0.1MO209-δ

The molar heat capacities of La2Mo209 and La1.9Sr0.1MO209-δ were obtained using the differential scanning calorimetry （DSC） technique in a temperature range from 298 to 1473 K. The DSC curve of La2Mo209 showed an endothermal peak around 834 K corresponding to a first-order monoclinic-cubic phase transition, and the enthalpy change accompanying this phase transition is 5.99 kJ/mol. No evident endothermal peak existed in the DSC curve of La1.9Sr0.1MO209-δ, but a broad thermal anomaly existed in its heat capacity curve at around 832 K. In addition, the heat capacity values of La2Mo209 and La1.9Sr0.1MO209-δ began to decrease at 1196 and 1330 K, respectively. The non-transitional heat capacity values of La2Mo209 and La1.9Sr0.1MO209-δ were formulated using multiple regression analysis in two temperature ranges.     

Luminescent properties of BaO-La2O3-B2O3 glasses with dopant

The luminescent properties of glasses synthesized in air atmosphere by conventional high temperature process were stud{ed. The emissions spectra of Eu^2 and Eu^3 were observed in BaO-La2O3-B2O3-Eu2O3 glasses.The results show that the broad emission peaks at 430 nm correspond to 5d→4f emission transition of Eu^2 , the sharp emission peaks at 592, 616, 650 and 250 nm correspond to 5^D0→1Fj(j=1--4) emission transition of Eu^3 ,respectively, which indicates that the BaO-La2O3a-B2O3-Eu2O3 glass can convert ultraviolet and green omponents of sunlight into blue and red light so as to increase the intensity of blue and red light, respectively. The luminescent in--tensity of Eu^2 increases with increasing the molar ratio of Tb^3 in BaO-La2O3-B2O3-Eu2O3a-Tb4O3 glasses, whereas the luminescent intensity of Eua^3 decreases. So the luminescent intensity of Eu(Ⅲ,Ⅱ) is influenced by Tb^3 .These phenomena can be explained by electron transfer mechanism; Eu^3 (4f6) Tb^3 (4f^8)→Eu^2 (4f′) Tb^4 (4f′). Taking advantage of the luminescent properties of BaO-La2O3-B2O3-Eu2O3 glasses, light-conversion glass for agriculture can be produced.     

建筑物化阶段CO2排放及其不确定性分析

CO₂是导致气候变暖的主要物质之一,而建筑行业的碳排放量占世界碳排放总量的25%左右。在建筑生命周期内,年均CO₂排放最多的阶段为物化阶段,对建筑物化阶段的碳排放进行量化具有重要的研究意义。考虑排放清单等数据受人为因素及技术水平的限制,会出现一定的变异性,研究采用不确定性分析方法。将建筑按分部分项工程进行分解,结合具体的单元工序对物化阶段的CO₂排放进行量化建模,进而给出减排中最需关注的单元工序。通过案例分析发现,建筑物化阶段的碳减排重点是材料生产,其CO₂排放量占比达到93%;其次,在不同工序中,减排重点为土建工程,其碳排放占总体的85%;在碳排放量化过程中,对数据和情景两类不确定度进行计算。根据数据不确定度的结果可知,物化阶段CO₂排放总量的变异系数为0.3%,结果数据可信度较高。根据情景不确定度的结果可知,运输阶段改变运距及柴油类型可减排39%,施工阶段改变用电类型可减排27%。