2013—2017年邯郸市PM2.5浓度变化特征及污染源区研究

为探索邯郸地区PM_2.5浓度长期变化特征及污染潜在源区,对邯郸2012年12月—2018年2月河北工程大学站点在线监测的PM_2.5质量浓度进行统计分析,并结合HYSPLIT模型、潜在源贡献因子法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）对PM_2.5进行来源解析。结果表明：邯郸市2013—2017年PM_2.5年均值为108.4、98.3、92.2、81.2、66.3 μg·m^-3;整体呈逐年下降趋势;秋冬季污染最为严重,春、夏季次之;月均值呈单峰型分布,1月最高（167.4 μg·m^-3）,7月最低（59.2 μg·m^-3）。后向轨迹结果显示,近地层大气污染气团输送路径以近距离轨迹为主,轨迹较短的路径占比在40%以上。除冬季外,近距离输送路径均存在螺旋转向,轨迹方向转为南向和东向路径;邯郸主要污染源区范围较大,其中河北中南部、河南北部、山西中南部、陕西北部、内蒙古南部地区的轨迹对邯郸PM_2.5质量浓度贡献较大。     

青岛市秋冬季霾期PM1及其含碳组分理化特征及来源研究

对2017年11月1日—2018年1月31日与2018年11月1日—2019年1月31日连续两年青岛市大气PM₁进行监测,获取了PM₁中含碳组分的变化趋势,结合国控站点监测数据和气象条件,分析了秋冬季PM₁来源.结果表明：2017、2018年秋冬季观测期间PM₁日均质量浓度分别为40.58±25.98、42.55±25.05 μg/m³;霾日质量浓度分别为84.71±16.70、81.52±18.39 μg/m³.与2017年相比,2018年同期PM₁质量浓度增长4.85%,霾日下降3.76%.2017年霾日PM₁中OC、EC质量浓度分别为13.67±3.95、3.95±1.02 μg/m³,2018年分别为16.48±6.34、3.34±1.16 μg/m³.与2017年相比,2018年霾日OC质量浓度增长20.56%,EC下降15.44%.2017、2018年霾日SOC质量浓度分别是非霾日的1.28和2.15倍,表明霾污染发生时易发生有机碳二次转化.含碳组分主成分分析均解析出3个因子.因子1解释变量均最大,分别为58.98%、67.14%,其表征含碳组分主要源于生物质燃烧、燃煤、道路扬尘及汽油车尾气等排放源.由后向气流轨迹分析得出,2017、2018年秋冬季气团轨迹多起源于内蒙古,经河北、天津、山东等省市抵达青岛.     

大城市城区黑碳气溶胶来源及其污染特性试验

为了解大城市城区黑碳气溶胶（black carbon,BC）来源及其污染特性,以上海城区为例,通过2014年在线连续监测黑碳气溶胶、PM_2.5、主要污染气体的浓度及气象参数变化的实验研究,获得相关参数以评估上海市城区BC污染特征、来源分布及对大气消光作用的影响.结果表明:黑碳质量浓度年均值达（3.11±2.40） μg/m³,有典型的双峰型日变化;黑碳质量浓度冬季高（(3.82±3.32) μg/m³）,夏季低（(2.56±1.37) μg/m³）,与PM_2.5有较好的相关性,最高的BC与PM_2.5比7.37%出现在功能秋季.黑碳气溶胶的光学吸收系数为（44.8±31.8）Mm^-1,在消光作用中的比例为14.9%.低风速、低降雨量和低温都不利于黑碳气溶胶的扩散传输和沉降.此外,研究结果表明,上海北部及西北部地区的传输对黑碳质量浓度影响较大,不同方向的各类气团轨迹对应的黑碳质量浓度有季节性差异,表明黑碳气溶胶污染为局地排放源和外来传输共同作用的结果.     

不同CO2浓度和施氮水平对麦田CO2净通量的影响

为研究不同CO₂浓度和施氮量对麦田CO₂净通量的影响,利用开顶式气室(OTC)组成的CO₂浓度自动调控平台模拟CO₂浓度升高环境.以冬小麦为试验材料,设置CK (对照,环境大气CO₂浓度)、C₁(CO₂浓度比CK增加120 μmol·mol^-1)和C₂(CO₂浓度比CK增加200 μmol·mol^-1)3个CO₂浓度水平;施氮量设置常规施氮量(N₁,25 g·m^-2)和低氮(N₂,15 g·m^-2)2个水平.采用静态箱-高精度气体分析仪观测麦田CO₂净通量.结果表明:各处理的麦田CO₂净通量变化特征一致,均呈先增大后减小的趋势,在拔节期和抽穗期达到峰值.N₁处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-105.8±12.6、-123.1±11.5和-120.2±4.1 kg·hm^-2.N₂处理下,在整个生育期,CK、C₁和C₂处理的CO₂累积量分别为-82.3±9.2、-95.4±7.6和-96.7±2.8 kg·hm^-2;拔节期C₂处理的CO₂累积量比CK显著增加了31.8%(P=0.024).C₁处理下,拔节期N₁处理的CO₂累积量显著高于N₂处理55.0%(P=0.009);C₂处理下,N₁处理的整个生育期CO₂累积量显著高于N₂处理23.6%(P=0.010).各处理CO₂净通量跟土壤湿度的相关关系均达到显著;N₁处理下,C₁和C₂处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著,N₂处理下,CK和C₁处理的CO₂净通量跟光合有效辐射的相关关系达到显著;N₁处理下,C₁处理的CO₂净通量跟空气温度的相关关系达到显著,其余处理未达到显著.本研究表明:在小麦的拔节期和抽穗期,相比于CO₂浓度升高,施氮量对麦田CO₂净通量的影响更为显著;CO₂浓度升高与施氮量对麦田CO₂净通量的影响没有显著的交互作用.     

水热辅助溶胶凝胶法制备纳米钛酸锌及其光催化性能

采用水热辅助的溶胶凝胶法制备纳米钛酸锌（ZnTiO₃）光催化剂,以罗丹明B为目标降解物,运用动力学模型分析罗丹明B（RhB）初始浓度对降解效果的影响。通过SEM、XRD、XPS、UV-Vis DRS对ZnTiO₃进行表征,并使用自由基捕获试验分析其降解机理。结果表明,ZnTiO₃为纯六方相,形貌为类球形,粒径50 nm左右。在催化剂用量为1 g/L、RhB初始浓度为5 mg/L、pH值为3的条件下,光催化反应150 min后,RhB降解率为93.2%。其动力学方程为k=0.132C₀^-1.253。ZnTiO₃光催化剂降解过程中,·OH、h⁺、·O₂^-均起到催化作用,产生·OH、h⁺的量相近且多于·O₂^-,说明·OH、h⁺在催化反应中起主要作用。     

低温等离子体处理甲酰胺溶液过程中活性粒子传质的数值模拟

采用一维漂移-扩散流体模型,对活性粒子在甲酰胺溶液中的传质进行了数值模拟。分析了等离子体处理甲酰胺溶液中5种主要活性氧粒子(OH、OH₂、O₃、O₂^- 、H₂O₂)的浓度和渗透深度。结果表明:在甲酰胺溶液中,O₃和OH的渗透深度可以达到13~14 μm,高于水中的7~9 μm;O₂^-渗透深度为580 μm,约为其在水溶液中的50%;甲酰胺浓度在10^-5~10^-3 mol/L内,对活性氧粒子传质过程的影响较明显;溶液中O₂对活性氧离子多样性有积极作用。这些现象表明,可以通过控制实际环境改变活性氧粒子的渗透深度。     

典型废玻璃回收厂区空气颗粒物及噪声分布特征研究

以某典型废玻璃回收厂区作为研究对象, 监测和分析了车间及厂区内部的噪声强度、空气颗粒物(PM_2.5、PM₁₀) 浓度等环境指标, 点位布设涵盖了车间入口、人工分拣、物料筛分、破碎、干法清洗等关键工艺环节; 其次, 解析了空气颗粒物的组分及形貌特征, 并对其在厂区及车间内部的时空分布特征进行了研究; 此外, 利用噪声控制模型模拟并分析了隔声罩对噪声的控制作用。结果表明, 生产车间中工作态的空气颗粒物浓度显著高于非工作态, 其中干法清洗区浓度最高, 其PM_2.5 浓度为3.725 mg/m³, PM₁₀浓度为4.055 mg/m³; 噪声监测结果显示生产车间内噪声强度较高, 达到99.5 dB, 而引入隔声罩后噪声强度可降至67 dB, 结果表明, 隔声罩可有效控制频率为125~1 000 Hz 的噪声。该研究可为废玻璃的绿色、高效回收处置提供理论基础和实践经验。     

大气CO2浓度缓增对冬小麦土壤呼吸的影响

为研究大气CO₂浓度缓增对冬小麦（Triticum aestivum）土壤呼吸的影响，基于开顶式气室组成的CO₂浓度自动调控平台，在2017—2019年开展了两季冬小麦CO₂浓度缓增试验.每季试验在背景大气CO₂浓度基础上（CK，对照），均设置了CO₂浓度缓增处理（C₈₀和C₁₂₀，即从2016年起逐年增加40 μmol·mol^-1，至2017—2018年和2018—2019年冬小麦生长季CO₂浓度分别为CK+80 μmol·mol^-1和CK+120 μmol·mol^-1）.采用静态暗箱-气相色谱法测定土壤呼吸速率.结果表明：CO₂浓度缓增没有显著改变土壤呼吸的季节变化规律，但是会显著影响冬小麦旺盛生长期的土壤呼吸速率.在2018—2019年冬小麦抽穗-扬花期，C₁₂₀处理使土壤呼吸速率显著增加50.2％（P=0.008），且使得生长季土壤碳排放显著增加25.9％（P=0.044），而在2017—2018年冬小麦生长季，与CK相比，C₈₀处理对土壤呼吸没有显著影响.土壤呼吸与土壤温度呈指数正相关，与CK相比，CO₂浓度缓增降低了土壤呼吸对温度的敏感性.研究表明，CO₂浓度缓增120 μmol·mol^-1增加了冬小麦生长季土壤碳排放.     

基于贝叶斯分层自回归时空模型的北京PM2.5预测

为解决PM_2.5的多站点同步预测问题,提出一种贝叶斯框架下的分层自回归时空模型.将PM_2.5日均浓度真实值视为潜在时空过程,利用一阶自回归过程刻画时间相关性,并基于Matérn过程捕获空间相关性,极大程度地提高了降维和同步预测的效率.此外,还将日最高温度、相对湿度和风速等气象因素作为解释变量,用于提升PM_2.5的预测效果.借助模型的分层结构,通过贝叶斯方法结合马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)算法实现参数估计和预测过程.对北京市日均PM_2.5浓度的实证分析表明,模型在空间和时间维度上均有良好的插值或预测效果.     

德州市冬季大气挥发性有机物污染特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成的贡献

利用气相色谱-质谱仪/火焰离子检测器（Online-GC-MS/FID）对2017年冬季山东德州大气中99种挥发性有机物（VOCs）进行连续测量，研究了VOCs浓度和组分特征、日变化趋势、来源及其对臭氧（O₃）、二次有机气溶胶（SOA）生成的贡献.结果表明，德州大气VOCs平均体积分数为（47.74±33.11）×10^-9，烷烃占比最大，为40.66%.总VOCs及其组分表现出早晚体积分数高、中午体积分数低的日变化规律.德州大气中丙烷、丙烯、苯及甲苯和二氯甲烷分别受到液化石油气挥发、生物质燃烧、机动车排放和溶剂使用等人为源的影响.反向轨迹模型分析发现，北方内陆气团对德州VOCs体积分数具有一定贡献.烷烃、烯烃、芳香烃的臭氧生成潜势分别为（34.87±33.60）、（120.48±118.76）和（59.77±94.14）μg/m³，乙烯、丙烯、甲苯和间/对二甲苯的贡献较大.芳香烃氧化主导了SOA生成，其贡献率为93.7%，甲苯、间/对二甲苯、苯对SOA生成的贡献最大.为解决大气复合污染问题、实现臭氧和PM_2.5协同控制，德州应重点控制甲苯、间/对二甲苯等芳香烃的排放.     

太行山东麓煤矿区气溶胶重金属元素污染特征及来源分析

为了探究太行山东麓煤矿区气溶胶中重金属元素的污染特征及来源,于2017年春、夏、秋、冬四季分别在峰峰矿区采集PM_(2.5)和PM_(10)样品,使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测试样品中的重金属元素,分析讨论PM_(2.5)和PM_(10)中重金属元素的污染特征。结果表明,峰峰矿区春、夏、秋、冬四个季节PM_(2.5)的平均质量浓度分别为84、108、107和174μg/m~3,春、夏、秋季PM_(10)质量浓度分别为204、177和179μg/m~3,均超过我国环境质量二级标准,表明矿区大气污染较为严重;PM_(2.5)/PM_(10)的比值夏秋季明显高于春季,这可能与夏秋季强烈的光化学反应生成大量二次粒子有关;峰峰矿区PM_(2.5)中Zn元素含量最高,Pb次之,其他元素含量由高到低依次为Mn、Cr、Cu、As、Mo、V、Sn、Ni、Cd、Co。PM_(10)中Zn元素含量最高,Mn次之,其他元素含量由高到低依次为Pb、Cr、Cu、V、As、Mo、Ni、Sn、Cd、Co。峰峰矿区PM_(2.5)和PM_(10)中Cd元素的富集系数超过100,严重富集,明显受到人为活动影响;Mo、Pb、Sn、Zn元素富集系数均超过了10,表明Mo、Pb、Sn、Zn等四种元素在峰峰矿区轻微富集,受到人为活动影响;Cu、As、Cr、Ni、V、Mn、Co元素的富集系数小于10,表明Cu、As、Cr、Ni、V、Mn、Co这七种元素主要来自于地壳。     

LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2与LiMn2O4共混正极材料电化学性能

为开发具有优良循环性能和安全性能的大型锂离子电池的正极材料,将不同比例的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4材料进行共混,研究了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4共混以及共混比例(10∶0、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、0∶10)对锂离子电池的首次放电性能、循环性能和倍率性能以及交流阻抗和循环伏安曲线的影响,并采用扫描电镜对电极材料进行了表征.研究结果表明,共混比例会影响材料的电化学性能,8∶2,7∶3和6∶4配比的混合材料的体积比容量、循环性能和倍率性能要好于纯LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2和Li Mn2O4材料.其中,8∶2配比的材料性能最好.     

电站锅炉选择性非催化还原脱硝实验研究 ——还原区温度、尿素溶液喷射体积流量的影响

对一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉,在常规煤粉再燃技术改造的基础上进一步结合了使用尿素溶液喷射的选择性非催化还原(SNCR)技术.实验主要在280、345、410 t/h 3个负荷下进行.实验结果表明,各个负荷下,SNCR技术可以将NOx排放降至低于200 mg/m3(标准状态、6%O2体积分数、干态),达到40%～60%的脱硝效率.应选择950 ℃左右的喷射层进行喷射为宜,温度过高或过低均会导致脱硝效率的降低,过低的温度还会使得尾部NH3排放大量增加.通过增加层喷射体积流量可以提高脱硝效率,在实验范围内得到的层最佳喷射体积流量为1.0～1.6 m3/h.同时,增加层喷射体积流量对NH3及N2O的减排也是有益的,而喷入的水量会对锅炉效率造成约0.5%的损失.     

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.     

TiO2/ML-Ti3C2复合纳米材料的制备及其光催化性能

通过水热技术在二维(2D)多层材料Ti_3C_2 (multi-layer Ti_3C_2, ML-Ti_3C_2)的表面及层间原位晶化和生长锐钛矿相TiO_2纳米球,制备出TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料。采用XRD、SEM、氮吸附等表征技术对TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料进行分析表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,对纯TiO_2和TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料的光催化性能进行了评价。实验结果表明,两种材料的耦合抑制了Ti O_2中光生电子-空穴对的湮灭,延长了复合光催化剂中载流子寿命,拓宽了复合材料的光谱响应范围。在紫外光照射下,以TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料为光催化剂,200 mg/L的MB溶液在20 min内几乎完全脱色,降解率为98.98%。TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料的光催化性能优于纯TiO_2和Ti_3C_2, Ti_3C_2优异的电子传输能力和超强的吸附性能优化了TiO_2的光催化性能。本研究为使用光催化技术处理废水提供了一种新的思路,具有一定的实际应用前景。     

纳米Al2O3改性环氧胶黏剂和钢铁附着机理的研究

通过拉拔法测定纳米Al₂O₃改性环氧胶黏剂和钢铁之间的附着强度,并结合环氧胶的表面能参数测定以及X射线光电子能谱(XPS)分析,对纳米Al₂O₃提高环氧胶和钢铁附着力的机理进行研究.表面能测定结果表明,添加纳米Al₂O₃使环氧胶的极性增加;XPS能谱分析结果表明,当纳米Al₂O₃质量分数达到2%时,环氧胶中形成新的羧基极性基团;进一步研究发现,当纳米Al₂O₃质量分数为1%时未形成新的羧基基团,当纳米Al₂O₃质量分数为8%时单位接触面积上新的羧基基团的数目较2%时少,这与附着强度的变化规律是一致的.因此,纳米Al₂O₃改性的环氧胶黏剂与钢铁的附着强度的增强是由于Al₂O₃与环氧胶的相互作用形成了新的羧基极性基团．     

氧空穴对二氧化钛/磷酸银光催化活性的影响机制

采用磷酸银与具有可见光吸收能力的TiO_2基光催化剂相复合的方法,对带有氧空穴的二氧化钛(TiO_2-OV)的复合磷酸银光催化材料的性能进行了研究.采用光处理法成功制备出了具有可见光吸收能力的氧空穴二氧化钛材料,利用化学吸附法成功制备出了磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂.透射电镜结果显示,磷酸银纳米颗粒均匀分散于氧空穴二氧化钛表面,形成结构完美的复合光催化剂;光催化降解罗丹明B实验结果表明,所制备的磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂的光催化活性明显优于磷酸银光催化材料.     

二维纳米结构——氧化铋纳米片的制备与表征

利用物理气相沉积法,在氩气和氧气保护下将氧化铋粉末在水平管式炉中常压加热至1050℃,然后降温沉积,在硅衬底上得到了大量具有规则矩形外形的二维纳米结构——片状氧化铋.纳米片的长约1200nm,宽约300nm,厚约10～15nm.采用扫描电镜（SEM）,X-ray能谱仪（EDS）、高分辨透射电镜(HRTEM)等测试手段分析了样品的形貌、成分及微结构.研究分析了衬底放置方式对产物沉积量的影响.     

APEC期间河北省大气污染及PM_(2.5)来源变化特征

研究包括京津冀地区在内的13个城市APEC会议前、中、后三时段的大气污染特征,并通过PM_(2.5)采集和成分分析,对不同时段PM_(2.5)的来源进行解析。结果显示:与APEC会议前相比,APEC期间北京、石家庄、承德、廊坊、邢台、张家口、邯郸、唐山、天津、衡水、沧州、秦皇岛和保定的PM_(2.5)分别下降了58.7%、52.9%、50.1%、47.3%、43.5%、36.7%、34.9%、33.4%、29.6%、26.9%、20.2%、19.9%和12.8%,平均降低了35.9%,高于SO2、NO_2和CO的浓度降低比例(分别为17.5%、21.3%和22.0%);与APEC会议前相比,APEC期间邯郸市的NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+分别降低了32.0%、32.9%和39.1%;APEC会议前和APEC期间PM_(2.5)的来源变化不大,会议后,燃煤/生物质燃烧源、冶金、燃油源上升至21.7%、14.0%和20.8%,而扬尘源、工业源、二次源降至12.6%、11.8%和19.2%。     

Pyrolysis Characteristics and Kinetics of the Preparation Process of Sludge-Based Activated Carbon by ZnCl2 Activation Method

To obtain the pyrolysis characteristics and kinetics of preparation process of sludge-based activated carbon by ZnCl2 activation method （i.e.the pyrolysis process of the sludge with ZnCl2 activation）,the characteristic of mass loss and gas products generated during pyrolysis of the sludge with ZnCl2 activation were analyzed by thermogravimetric analysis coupled with Fourier Transform Infrared Spectroscopy （TG-FTIR）.The kinetic parameters were calculated by the Coats-Redfem method and the mechanism models were established.The role of ZnCl2 in the pyrolysis process of the sludge with ZnCl2 activation was also illustrated through the comparison of the pyrolysis characteristics and kinetics of the sludge with and without ZnCl2 activation.The results showed that the pyrolysis process of the sludge with ZnCl2 activation can be divided into four stages including the dehydration of sludge and initial depolymerization of a small portion of organics matters,the decomposition of large molecular organic matters into small molecular intermediates,the further degradation of intermediates and volatilization of ZnCl2,and the decomposition of inorganic minerals and undecomposed organic matters.CO2,CO,CH4,H2O,some aldehydes and carboxylic acids are the major pyrolysis gaseous products.The activation energies and pre-exponential factors are in the range of 28.84-206.42 kJ/mol and 9885.16-8.08× 1011 min-1,respectively.During the pyrolysis of sludge,ZnC12 not only can function as a dehydration agent and inhibit the formation of tar,but also can peptize the organic matters in the sludge,making them easier to be decomposed.