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.     

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。     

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。     

应用BLM研究Cd对大型溞的急性毒性

生物配体模型(biotic ligand model,BLM)能够用于重金属生物有效性和毒性的预测,为了考察水质参数作用下重金属Cd对大型溞的生物有效性和毒性,引入均匀实验设计方法对水质参数(Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+、pH)的不同水平进行优化组合。结果表明:7个不同均匀实验设计组中Cd对大型溞的LC_(50)有较大差异,LC_(50)变化范围为352.46~10 626.59μg·L~(-1)。毒性试验中Ca~(2+)、Mg~(2+)和pH对Cd的毒性有较强的抑制作用。由生物配体模型结合Cd对大型溞毒性试验数据得出半致死累积量(LA_(50))后,分别求得7个均匀设计组中阳离子(Cd~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+和H~+)与大型溞生物配体结合的平衡常数,其中lg K_(BL-Cd)(Cd与生物配体结合的平衡常数)变化范围为8.34~8.47 L·mol~(-1)。利用BLM预测Cd对大型溞的LC_(50),LC_(50)预测值与实测值之比在1.04~1.27,预测结果与试验结果有较好的一致性。     

银川市环境空气PM_(10)和PM_(2.5)中无机元素污染特征及来源

根据银川市1个国控环境空气质量监测点,采集4季PM10和PM2.5样品,测试样品及19种无机元素的质量浓度,分析了各无机元素的污染特征及来源。研究发现,银川市PM_(10)和PM_(2.5)中地壳元素Si、Ca、Al、Fe、Mg、K和Na质量浓度占无机元素总质量浓度的93%,是主量元素;无机元素质量浓度季节变化表现为春季高,夏、秋和冬季低;冬季PM_(10)和PM_(2.5)污染严重,但无机元素贡献值低,其中,人为污染元素Mn、Cu、Zn、As、Cd和Pb富集因子较高,说明银川市环境空气颗粒物具有复合型污染特征。因子分析结果表明,银川市环境空气颗粒物中无机元素主要来源于土壤尘、城市扬尘、燃煤尘等。     

严重雾霾期大气PM2.5和PM10中水溶性离子污染特征

为掌握雾霾期大气PM2.5和PM10中水溶性离子污染特征,采集东北某市2013年10月20~31日发生严重雾霾期间大气PM2.5和PM10样品,分析颗粒物样品中9种水溶性离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+和Ca2+)的质量浓度.结果表明:各水溶性离子均表现为夜间质量浓度大于日间质量浓度,其在雾霾期PM2.5中的昼、夜质量浓度比为1.68;NO3-、SO42-、NH4+等3种离子质量浓度较高,雾霾期PM2.5中质量分数分别为11.03%、8.3%和7.39%,PM10中也有类似结果.K+和Ca2+在PM2.5和PM10中,雾霾期和非雾霾期质量分数变化不大.根据各离子比值,可以判定雾霾期固定源对颗粒物污染的贡献更大,说明雾霾期城市气象因素对大气颗粒物污染影响较大.对比2009年10、11月水溶性离子数据发现移动源污染贡献在增加.     

毛细电泳法测定水中的铵和10种金属离子

水体铵和重金属离子的污染加剧,其准确快速测定非常重要。采用高压毛细电泳方法,进行水中铵测定的干扰因素实验,并利用F检验和t检验进行了测定水中铵的毛细电泳法和纳氏比色法之间的显著性检验,并且进行了测定Mg~(2+)、Ca~(2+)的毛细电泳法和滴定法之间的显著性检验。结果发现:采用15mmol/L咪唑+2mmol/L乙醇酸的水溶液为流动相,在2mmol/L 18-冠-6醚存在下,K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Li~+、Cr~(3+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Ni ~(2+)、Pb~(2+)和Hg~(2+)对水中NH_4~+的测定不干扰;K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Li~+、Cr~(3+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(3+)、Ni ~(2+)、Pb~(2+)和Hg~(2+)实现了相互分离。进而得到测定水中NH_4~+工作曲线为:y=-3.567x+22.53(R2=0.999),线性区间为:0.2~175.0mg/L,定性检测限为0.05mg/L,回收率为101.2%,相对标准偏差RSD为0.21%。测定10种金属离子的回收率为97%~101%,检测限为0.01~0.10mg/L,相对标准偏差RSD为0.2%~3.1%。经计算发现毛细电泳法与纳氏比色法测定水中NH_4~+无显著性差异,测定Mg~(2+)、Ca~(2+)的毛细电泳法和滴定法之间无显著性差异。建立了同时测定水中铵和10种金属离子的毛细电泳法,该法干扰少、操作简单、重现性好、灵敏度较高、准确度较高而且线性较宽。     

混凝土自修复菌Bacillus sp.芽孢生产和萌发条件的优化

对一株混凝土自修复菌Bacillus sp. B8芽孢生产条件进行优化,研究芽孢萌发的影响因素.芽孢生产的单因素实验表明,最适接种量为1×10~7m L~(-1);最适碳源和氮源分别为淀粉和酵母粉,相应的最适质量浓度分别为0. 5 g/L和2 g/L;一定质量浓度的Mg~(2+)(0. 24 g/L)和Mn~(2+)(4. 8 mg/L)有利于芽孢生成.在单因素实验的基础上利用正交实验对各影响因子进行了优化,结果表明,接种量和酵母粉浓度是影响芽孢产量的显著因子,在接种量、淀粉、酵母粉、Mg~(2+)和Mn~(2+)浓度分别为1×10~7m L~(-1)、5、5、0. 48和4. 8×10~(-3)g/L时,芽孢产量达到1. 54×10~9m L~(-1),比优化前提高150倍.此外,芽孢萌发实验表明,芽孢萌发时间约为4 h;最适萌发剂为肌苷,最适质量浓度为2 g/L,最适pH值为10;金属离子Na~+能促进芽孢萌发,但Ca~(2+)对芽孢的萌发有严重的抑制作用.在实验中首次发现一定质量浓度的Na~+能消除Ca~(2+)的抑制作用,最适质量浓度为24 g/L.     

烟道气固碳脱硫与海水脱钙的耦合研究

利用海水和碱源的碱性与烟道气中二氧化碳和二氧化硫的酸性,实现了海水脱钙和烟道气固碳脱硫两者的耦合.加入碱源氧化镁,向海水中通入模拟烟道气,控制每次实验的通气时间,每次实验结束后研究溶液中Ca~(2+)、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、HCO_3~-等离子的变化趋势,并结合固相XRD图谱分析推测实验过程中的反应机理.结果表明:随着通气时间的增加,Ca~(2+)浓度逐渐减小,脱钙率高达87.6%,固碳率先增加后降低,最高可达48.2%,通过Ca~(2+)、Mg~(2+)、CO_3~(2-)、HCO_3~-离子的变化趋势并结合XRD峰图可推测出,Ca~(2+)先与CO_2反应生成CaCO_3,而MgO与水结合生成Mg(OH)_2,随CO_2的通入,Mg(OH)_2不断提供OH~-促进二氧化碳的电离.但随着CO_2继续增多,少量CaCO_3会转换为Ca(HCO_3)_2而溶解,使脱钙率下降.     

天然水分析中的九项连测

天然水的常规分析中,要测定PH值、CO_2、CO_3~(2-)、OH~-、HCO_3~-、Cl~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+)等项目,一般取数份水样,进行各项测定,如分析流最程(Ⅰ)     

福建三明市春季PM2.5中有机碳、元素碳和水溶性离子特征分析

2014年3月13日至4月20日在福建三明市利用PM_(2.5)中流量采样器采集大气中PM_(2.5)膜样品,测定了PM_(2.5)的质量浓度,并用热/光碳分析仪和离子色谱分析了其组分变化特征.结果表明,三明市观测期间PM_(2.5)的平均质量浓度为73.61±0.73μg/m~3,有机碳(OC)和元素碳(EC)的平均质量浓度分别为7.26±1.00和5.63±0.27μg/m~3,水溶性离子中SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和Na~+的质量浓度分别为18.08±12.19、4.18±3.56、2.77±1.16和2.73±0.23μg/m~3,总和占总水溶性离子的87.76%.结合后向轨迹分析了福建三明市的污染物来源特征.该地区OC/EC的平均比值小于2,SOC(二次有机碳)生成量很少,主要以一次有机污染物为主,OC、EC与K~+的相关性分析表明OC、EC与K~+的来源相近,可以判断OC、EC绝大部分来源是生物质燃烧产生的污染物.在水溶性离子分析中,观测期间NO_3~-/SO_4~(2-)为0.159±0.02,表明三明市主要以固定源为主,机动车辆等移动源贡献较少.     

青岛海滨大气PM_(2.5)与PM_(10)观测

2007年5～10月在黄海海滨青岛的观测表明大气PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度呈同步变化,且变化范围较大.海陆风转换对海滨空气质量有重要影响:海风输送时空气较洁净,而陆风输送通常导致空气质量变差.PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度与相对湿度(RH%)呈显著反相关,可能与RH%较高时多为海风输送有关.海风输送条件下较高的RH%和细粒子吸湿增长可能导致了此时PM_(2.5)对PM_(10)质量载荷的贡献率(64.7%)小于在海风/陆风混合输送和陆风输送条件下的贡献率(70.9%和77.5%).PM_(2.5)占PM_(10)质量载荷的72.3%,表明细粒子贡献显著.整个观测期PM_(10)未"达标"(PM_(10) 24 h均值 < 150 μg m~(-3),空气质量"良")的观测日仅占14 7%;但PM_(2.5)未达到美国EPA标准(PM_(2.5) 24 h均值 < 35 μg m~(-3)的观测日约为68.6%,表明大气细颗粒物PM_(2.5)的达标任务尚很艰巨.     

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.     

杂质对氯化钾芒硝转化法制取硫酸钾的影响

试验研究了杂质MgCl_2、NaCl和CaSO_4对氯化钾芒硝转化法制取硫酸钾过程的影响。试验指出,杂质MgCl_2对反应过程中K~2和(SO_4)~(2-)转化率及产品纯度的影响比较大。随着母液的循环,Mg~(2+)在溶液中积累至大约2.3％时,将以软钾镁砜(K_2SO_4MgSO_4·6H_2O)结晶析出。Na~+和Ca~(2+)对过程的影响较小。用化学纯和工业纯氯化钾与硫酸钠为原料制取硫酸钾的试验指出。由于工业纯原料含有Mg~(2+)、Na~+和Ca~(2+)等杂质,致使工业纯原料制得的硫酸钾产品纯度降低4～5％,K~+离子产率亦降低约4％。     

吉林市采暖期空气质量演变特征调查研究

利用吉林省吉林市环境保护监测中心发布的实时大气环境监测数据,对吉林市采暖期间空气质量演变特征进行研究.分析了吉林市大气中可吸入颗粒物PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2及O_3月均质量浓度变化趋势、演变特征及在不同功能区的变化规律.结果表明:吉林市大气污染物的浓度具有明显的时空演变特征,采暖期污染物浓度主要受冬季燃煤的影响,主要污染物为颗粒物.空气质量依功能区不同差异不明显,工业区的污染状况相对较复杂.     

UV法测聚羧酸减水剂吸附量的误差问题及其分析

以惰性矿物蒙脱土为吸附对象,研究紫外-可见分光光度法(UV法)测定聚羧酸减水剂PCE吸附量的误差问题。结果表明,在210nm波长,UV法在0.50~4.00g/L范围其吸光度与PCE浓度呈线性关系。体系中的Ca~(2+)离子会明显减小PCE的吸光度,从而导致计算出的吸附量偏大。在Ca~(2+)离子浓度<40mg/L时,UV法测定PCE吸附量的偏差与Ca~(2+)离子浓度成正比,最大测定偏差高达5%,由此计算出蒙脱土对PCE的吸附量偏差最大可达17.9%;Ca~(2+)离子浓度>40mg/L后,体系偏差维持在5%基本不变。通过测定体系中的Ca~(2+)离子浓度,可以对PCE吸附量测定偏差进行校正。     

济南城区大气PM2.5、PM1.0的污染特征及大气传输

为研究华北平原PM_2.5、PM_1.0的污染特征,于2014年10月至2016年6月在济南城区使用中流量采样器对大气颗粒物样品进行采集,利用离子色谱、碳气溶胶分析仪测定了颗粒物中的水溶性无机离子成分和碳组分。结果表明:济南城区冬季大气细颗粒污染较重,二次离子SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺是PM_2.5、PM_1.0最主要的水溶性无机离子,且更易富集在PM_1.0中。有机碳和元素碳的质量浓度表现为春夏低,秋冬高;二次有机碳的质量浓度在冬季明显升高,且大多分布在粒径>1 μm的颗粒物中。72 h后向气流轨迹表明,来自河北、内蒙古的长距离传输与山东地区的局地传输对济南大气中PM_2.5和PM_1.0的离子质量浓度有重要影响。济南冬季的消光系数高达789.13 Mm^-1, PM_2.5中的二次粒子NH₄⁺、SO₄^2-和NO₃^-与消光系数的相关性较高,是使大气能见度降低的主要因素。     

上海浦东地区冬季大气PM2:5 和PM10 污染特征分析

为了解上海浦东地区冬季大气PM_(2.5)和PM_(10)污染特征和状况,以上海第二工业大学作为监测点进行了为期3个月的连续自动监测,并对污染物进行了分析。结果表明,监测时段内该地区空气污染情况较为严重,PM_(2.5)和PM_(10)日均浓度均超过我国现行的国家空气二级质量标准浓度限值。根据污染物形态和成分分析结果,综合气象、地理因素可见:该地区大气颗粒物污染以外部输入为主,本地道路扬尘、汽车尾气等对其也有较大的贡献;污染物中含有多种重金属元素,对空气质量和人体健康危害较大。     

壳聚糖的微波化学改性及其阻垢应用

利用微波合成了羧甲基壳聚糖,并对其阻垢性能进行了研究.静态阻垢实验结果显示:羧甲基壳聚糖对Ca~(2+)、Sr~(2+)、Ba~(2+)均有阻垢效果,推荐阻垢应用参数如下:当体系中[Ca~(2+)]≤480 mg/L,[Sr~(2+)]≤260 mg/L,[Ba~(2+)]≤840 mg/L时,羧甲基壳聚糖用量分别为18 mg/L、10 mg/L、16 mg/L.     

污泥脱水滤液水质对以鸟粪石形式回收磷的影响

为了研究污泥脱水滤液水质对以鸟粪石(MgNH_4PO_4·6H_2O)形式回收磷的影响,利用六联搅拌机模拟序批式搅拌反应器.结果表明:保持各试验均在搅拌转速为200 r/min,反应历时为180 min,沉淀历时为60 min条件下运行,在无需加入任何药剂的情况下,经搅拌后,污泥脱水滤液pH值升高,但还不足以生成鸟粪石沉淀;当PO_4~(3-)初始浓度为4.00 mmol/L时,虽然90%以上的PO_4~(3-)会以磷酸盐形式从污泥脱水滤液中沉淀下来,但须将污泥脱水滤液中Mg~(2+)初始浓度提高到5.00 mmol/L才能抑制Ca~(2+)与PO_4~(3-)的结合,使PO_4~(3-)、Mg~(2+)和NH_4~+回收浓度比接近3种离子在鸟粪石晶体中的化学计量比(1:1:1),即以鸟粪石形式回收的磷最多;当污泥脱水滤液在pH值为10.0～10.5条件下反应时,鸟粪石产量最高;污泥脱水滤液浊度越高,Mg~(2+)回收物质的量浓度越低,相应鸟粪石产量也越低.