兰州市3种主要污染物大气环境容量季节差异及排放总量控制

基于气象数据与大气污染物网格化排放清单,利用ADMS-Urban大气扩散模型,模拟了兰州市3种主要大气污染物ρ(PM_(10))、ρ(NO_(2))和ρ(SO_(2))日均值的空间网格分布,结合线性规划模型反推得到污染物各季节的大气环境容量,采用指南推荐的修正A值法验证了该大气环境容量的准确性及合理性.基于兰州市2015年3种主要大气污染物排放量,估算了各行政区县3种主要大气污染物的剩余大气环境容量,提出以大气环境容量作为基准的总量控制目标值,并基于各行政区县2015年的排放水平提出了削减目标和对策.结果表明, ADMS-Urban模拟得到的ρ(PM_(10))、ρ(NO_(2))和ρ(SO_(2))分别为108.9、37.8和35.4μg/m^(3),与2017年实际监测值的相对标准偏差在20%以内.基于模拟的质量浓度值,估算得到3种大气污染物的年大气环境容量D(PM_(10))、D(NO_(2))和D(SO_(2))分别为3.81×10^(5)、1.68×10^(5)、5.14×10^(5)t/a,各区县的大气环境容量由大到小依次为永登县>皋兰县>榆中县>红古区>西固区>城关区>七里河区>安宁区;环境容量由大到小的季节差异为夏季>春季>秋季>冬季.与2015年排放的3种主要污染物相比,兰州市全部区域整体大气环境容量均有剩余, SO_(2)的剩余量最大,其次为PM_(10)和NO_(2);各行政分区的大气环境容量中SO_(2)均有剩余, PM_(10)除永登、榆中以外的各行政区已无剩余大气环境容量,包括红古、西固、城关和七里河区的NO_(2)已无剩余大气环境容量.以大气环境容量、2015年排放量及空气质量二级标准为基准,兰州市整体仍需削减PM_(10)和NO_(2)的排放量为5.53×10^(4)和1.41×10^(4)t/a.

焦化污染区春季VOCs的污染特征及其控制策略

在对介休焦化区和方山对照区春季大气挥发性有机化合物(VOCs)污染特征进行分析的基础上,利用等效丙烯浓度(PEC)法和最大增量反应活性(MIR)法量化了VOCs的臭氧生成潜势(OFP),利用分数气溶胶生成系数(FAC)法和二次有机气溶胶(SOAP)法计算了VOCs的二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP),采用健康风险评价法对可能会威胁人体健康的VOCs组分进行了风险评估.在此基础上,结合熵值法和正定矩阵因子(PMF)源解析模型对VOCs的优先控制物种和优先控制污染源进行了判别.结果表明,介休焦化区VOCs污染严重,总VOCs(TVOCs)浓度是方山的2.7倍.介休焦化区VOCs组成具有明显的烷烃占比低而芳香烃和烯烃占比高的特点.介休的OFP、SOAFP与健康风险都远高于方山,分别是方山的3.0、8.9和8.8倍,对介休OFP、SOAFP和健康风险影响最大的物种分别为乙烯、甲苯和苯,削减烯烃和芳香烃的排放是控制介休二次生成与健康风险的有效途径.焦化源(32.4%)是介休VOCs的主要来源,其次为汽油型尾气源(29.0%)和溶剂使用源(16.9%),其中焦化源是介休一级控制污染物苯和乙烯的主要来源,贡献高达74.1%和98.9%,汽油型尾气源(52.0%)和溶剂使用源(31.3%)是一级控制污染物甲苯的主要来源.

黄河上游兰州段SCCPs污染特征及来源解析

对黄河上游兰州段2023年枯水期和丰水期水环境中短链氯化石蜡(SCCPs)的污染特征、来源和生态风险展开调查.研究区水相、悬浮颗粒相和沉积物中SCCPs浓度水平分别为116.04~1057.74ng/L、1.89~68.93μg/g(干重)和121.65~428.97ng/g(干重).水相中SCCPs浓度丰水期高于枯水期,而悬浮颗粒相中SCCPs浓度枯水期则要高于丰水期,沉积物中SCCPs浓度在主要排污口下游以及河流较缓处枯水期高于丰水期,研究区可能存在丰水期排污量增加的情况;SCCPs同系物以C_(10)、C_(11)组分和Cl_(5-7)组分占比最高.研究区SCCPs污染可能主要源于CPs产品的生产和使用以及大气迁移传输,其污染贡献率分别为67.21%和32.79%.根据加拿大环境部的风险判定标准,研究区河水和沉积物中SCCPs污染暂未构成显著的生态风险,但悬浮颗粒相中SCCPs较高的浓度需得到应有的重视.

兰州城市绿地SCCPs污染来源及人群健康风险

观测了2022~2023年暖、冷季节兰州市主城区绿化用地土壤中短链氯化石蜡(SCCPs)的污染水平、组成特征,并利用主成分分析法、多元线性回归方法对其污染来源进行了解析,运用熵值法进行生态风险评估,并利用暴露评估模型对人群健康暴露风险进行评价.结果表明研究区SCCPs浓度暖季节为19.67~938.15ng/g(平均296.00ng/g),冷季节为61.11~976.20ng/g(平均316.72ng/g),二者对应的氯含量分别为61.49%~64.62%和61.79%~64.21%.碳同系物以C10(35.80%和40.15%)、C11(24.80%和22.52%)为主,氯同系物以Cl7(30.08%和30.00%)、Cl_(8)(23.89%和24.44%)为主.来源解析显示污染可能来源于工业活动、污水处理厂废水和污泥的排放以及废水灌溉.生态风险评价表明土壤中的SCCPs不会对土壤生态造成重大危害,健康风险评价显示不论是儿童还是成人土壤SCCPs的暴露均低于每日可耐受摄入量(TDI).

城镇污泥土地利用与环境影响分析

分析国内外城镇污泥处置方法特点及污泥土地利用的现状和发展趋势,重点介绍了污泥土地利用的方式、效益和环境风险,认为城镇污泥土地利用能够有效改善土壤理化性质,在中国西北黄土地区污泥可广泛用于土地改良、林地绿化和受损土壤修复等方面,但必须注意土地利用过程中重金属、持久性有机污染物和病原菌等有毒有害物质所带来的环境风险.可以通过完善相关法律、法规和技术标准,同时建立完整的"使用、管理、监测和监控"体系,防止污泥土地利用可能带来的环境问题,为城镇污泥在西北黄土地区的土地利用提供科学依据.

校园室内环境空气中环状挥发性甲基硅氧烷浓度水平及其健康风险评价

利用低流量大气采样器采集了大连某高校家庭、男寝、女寝、办公室、实验室中空气样品,分析了样品中4种环状挥发性甲基硅氧烷(cyclic volatile methyl siloxanes,cVMSs):六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、十二甲基环六硅氧烷(D6)的浓度水平、组分特征及其来源,并采用美国国家环境保护局(US-EPA)健康风险评价模型对D5人体健康风险进行了评价。结果表明监测期间室内环境空气中D3、D4、D5与D6检出率均为100%,室内环境总硅氧烷(ΣcVMSs)平均浓度为(12.4±20.7)μg·m^(-3),范围为0.29~78.4μg·m^(-3)。办公室与实验室浓度水平最高的为D3,而女寝与家庭为D5,男寝为D6。由于女寝中个人护理品的频繁使用,女寝空气中Σc VMSs浓度水平分别为男寝、家庭、办公室、实验室的46、80、27、55倍。D5对人体的非致癌危险商值范围为2.14E-04~4.31E-02,对暴露人群尚不存在明显的非致癌风险。

兰州市大气OPAHs污染特征及潜在来源分析

对兰州市冬季(2016-12-01~07)和夏季(2017-08-03~10)大气气相和颗粒相(PM_(1.0)、PM_(2.5)和PM_(10))中含氧多环芳烃(OPAHs)进行观测,结果显示:Σ8OPAHs(气相+颗粒相)的浓度范围为1.83~19.28ng/m^(3),平均浓度为(6.45±3.43)ng/m^(3).冬季是夏季的2.06倍.冬季颗粒相OPAHs在2.5~10和<1.0μm粒径段均具有较大占比,而夏季则主要赋存于PM_(1.0)中.9-芴酮(9-FLU)、9,10-蒽醌(9,10-ANT)和苯并蒽酮(BZA)为OPAHs中最主要的几种单体物质,其占比为51.8%~94.9%.气粒分配机制研究结果表明:OPAHs在气粒两相间的分配以吸收机制为主导.基于浓度权重轨迹分析法(CWT)对兰州市大气中OPAHs的潜在污染源区进行了分析,发现其潜在污染源区在冬季主要位于当地及其西北方向位于新疆和青海境内的部分地区,而夏季则主要位于该研究区域的东南方向(定西市、天水市等)和东北方向(宁夏回族自治区中卫市).

新疆博斯腾湖地区大气PM_(10)中多环芳烃的污染特征、来源及健康风险评价

为了解中国西部干旱区域博斯腾湖地区大气颗粒物中多环芳烃(PAHs)的污染水平和健康风险,本研究于2016年采暖期和2017年非采暖期,在该地区博湖县和周边的塔中采集了可吸入颗粒物(PM_(10))样品,使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定PM_(10)中美国环境保护署(USEPA)优先控制的16种多环芳烃(PAHs)的浓度,分析其污染特征、来源及其对人群的健康风险。结果表明,博湖县采暖期大气PM_(10)中PAHs浓度显著高于非采暖期,分别为47.63±29.00 ng/m^(3)和3.24±1.05 ng/m^(3);塔中地区在采暖期和非采暖期未表现出明显的季节差异,且污染水平较低,分别为2.13±0.90 ng/m^(3)和1.89±0.23 ng/m^(3)。研究区大气PM_(10)中PAHs以中高环为主,采暖期以荧蒽(Flua)、芘(Pyr)、苯并[b]荧蒽(BbF)和[艹屈](Chr)为主要污染单体,非采暖期以菲(Phe)、荧蒽(Flua)、茚并[1,2,3-cd]芘(IcdP)和苯并[g,h,i]苝(BghiP)为主。源解析结果表明,燃烧源对博湖县和塔中PAHs贡献最大,分别为82.54%和61.13%。轨迹分析表明新疆北部和塔里木盆地西部排放的PAHs可通过大气传输对博斯腾湖地区造成影响。健康风险评估结果表明,博湖县采暖期大气PM_(10)中PAHs对各类人群的终生致癌风险(ILCR)值均处于10^(-6)~10^(-4),对人体具有潜在致癌风险。

公路隧道内运动汽车尾气污染扩散数值仿真研究

利用计算流体力学(CFD)方法,结合标准k-ε湍流模型、Mixture混合多相流模型和动网格技术,数值仿真了公路隧道内运动汽车的尾气污染扩散,结果与实验测量值吻合较好。表明,在没有其他通风方式的公路隧道内,运动汽车排出的污染物主要分布在近地面;运动汽车后方会形成1条高速风带,对隧道内污染物纵向扩散具有关键作用。

水中四环素污染现状及其处理方法研究进展

四环素是畜禽饲养业中生产量和临床使用量最大的抗生素,被不断排入水体并在水中持续存在,成为一种新兴污染物,其环境残留存在潜在危害。研究人员对此展开了大量研究工作,探究其在环境中的分布、迁移、累积和代谢转化。本文综述了水中四环素的污染现状及其物理、化学和生物处理方法,并针对现有技术的不足展望了今后在该领域研究中亟待解决的一些问题。

水中双氯芬酸污染现状及其处理方法研究进展

双氯芬酸是我国水环境中广泛存在的一种有机污染物,由于其具有毒性且难自然降解,具有较高的潜在危险性,已受到研究者广泛关注。目前,对双氯芬酸的去除研究主要是物理吸附和化学氧化法,同时也有少量生物降解法。本文综述了目前国内外对水中双氯芬酸的处理方法,希望能够为以后双氯芬酸处理的工程实践提供技术支持。

水中诺氟沙星污染现状及其处理方法研究进展

近年来,药品与个人护理品带来的环境污染问题日益突出。诺氟沙星作为一种有效抗菌药品被广泛应用于临床治疗,其环境残留对人类安全健康带来了巨大的风险和潜在危害。对此,研究人员展开了大量相关研究工作,探究其在环境中的分布、迁移、累积和代谢转化。本文综述了水中诺氟沙星的污染现状及其处理方法,并针对现有技术的不足展望了今后在该领域研究中亟待解决的一些问题。

山西介休焦化区PM_(2.5)重金属污染特征、关键毒性组分与来源

在对介休焦化区和方山对照区大气PM_(2.5)样品中11种重金属元素污染特征进行分析的基础上,结合正定矩阵因子(PMF)源解析,借助健康风险评价法和体外细胞毒性测试实验对可能会威胁人体健康的关键毒性组分及其来源进行了判识.结果表明,介休焦化区PM_(2.5)及其负载的重金属元素污染超标严重,且均是冬季>秋季>夏季>春季,所有元素的总非致癌和致癌风险分别是方山的2.80及2.10倍.介休焦化区除Cr的年均污染浓度低于方山对照区外,Pb、Cd、Zn、As、Mn、Sb的浓度分别是方山的15.9,9.80,9.00,7.40,7.00和4.20倍,其中Mn、As、Cd、Pb等元素具有较高的非致癌风险,Pb同时具有较高的致癌风险.介休焦化区重金属元素共有5大主要来源,燃煤及焦化源的贡献最大(37.7%),其次为其他工业源(29.6%)和钢铁冶炼源(20.4%).燃煤及焦化源对非致癌和致癌风险的贡献高达38.8%和44.9%,且是唯一1种与细胞氧化应激和炎性因子指标(ROS、TNF-α和IL-1β)均有显著正相关关系的污染源.方山对照区除As外所有元素的致癌和非致癌水平均处于可接受范围内,燃煤源对健康风险和细胞毒性的贡献最大.

河谷型城市风场及污染物扩散的CFD数值仿真

为研究河谷型城市地形及其引起的风场和污染物扩散的复杂问题,利用CFD(计算流体力学)方法和复杂地形网格生成技术,建立河谷型城市风场及大气污染分布的数值仿真模型,实现CFD方法在复杂地形空气运动和污染物扩散方面的应用.分别使用LES(large eddy simulation)模型和mixture模型研究兰州市地面风场特征和污染物扩散形态,计算得到的污染物分布结果与实测结果分布一致.结果表明:复杂地形对空气运动的影响很大,如风速因山体屏障作用会呈现带状分布特征,山体后侧易出现弱风区域;同时,风场会密切影响污染物扩散,决定了污染物扩散形态,如幅散能够影响污染物扩散范围及污染水平.而给定西北风条件下,如地面以上10 m、风速为5 m/s、不受地形阻挡情况下,工业区污染物浓度被稀释10倍,约扩散2.2 km;山体阻挡会抑制污染物纵向扩散,表现在山体阻挡情况下污染物稀释100倍时的扩散长度约为相对平坦区域的1/3.此外,不同的入口风向会引起空气运动与山体相互作用发生变化,进而会使得地面风速、局部风场存在差异,造成污染物扩散及分布形态差异.研究显示,CFD方法可行,模型可靠,可以用来研究地形对风场和污染物扩散的影响.

基于SPAMS的兰州市PM_(2.5)来源季节性差异

基于单颗粒物气溶胶质谱仪(SPAMS)分析兰州市四季的大气细颗粒物(PM_(2.5))粒径分布及化学组分的在线连续监测数据,获取并分析具有正、负离子质谱信息的颗粒物共1 148 062个,利用基于Matlab软件的自适应共振神经网络分类算法(ART-2a),将具有正、负离子质谱信息的PM_(2.5)按组分归为9类;根据兰州市PM_(2.5)源谱对PM_(2.5)进行来源解析,最终归为8类来源:扬尘、生物质燃烧、餐饮、汽车尾气、燃煤、工业工艺源、二次无机源和其他源.结果表明,兰州市PM_(2.5)粒径主要分布于0.2~1.2μm,冬、春、夏、秋季的平均粒径分别为0.598 5、0.554 5、0.646 2和0.607 6μm;四季中占比最高的PM_(2.5)类型均为不同类型的含碳颗粒:冬(OCEC, 43.53%)、春(OC, 18.64%)、夏(EC, 22.36%)、秋(OCEC, 21.18%);冬、春、夏、秋季PM_(2.5)最大的贡献源均为汽车尾气,占比分别为35.11%、27.20%、30.80%和22.72%.四季中9类PM_(2.5)中都含有^(18)NH_(4)^(+)、^(96)SO_(4)^(-)、^(97)HSO_(4)^(-)、^(46)NO_(2)^(-)、^(62)NO_(3)^(-)等二次组分,含有这些组分的PM_(2.5)数量占总PM_(2.5)数量的比例较高,表明兰州市即使在冬季也存在一定程度的大气光化学反应.

宁东基地大气PAHs污染特征及呼吸暴露风险

利用主动观测技术对宁东能源化工基地大气PM2.5、PM 1.0和气相中的PAHs浓度水平、族谱特征、时空分布及来源进行研究,并基于该观测数据对居民呼吸暴露健康风险进行评估.结果表明,宁东基地大气PM2.5、PM 1.0及气相中∑1 6PAHs浓度范围分别为:17.95~325.12ng/m、12.66~311.96ng/m和26.33~97.88ng/m,年均浓度分别为(99.42±117.48)ng/m、(78.88±100.58)ng/m和(57.89±47.39)ng/m.宝丰基地冬夏季大气PM2.5、PM 1.0和气相中∑1 6PAHs浓度水平均明显高于英力特;宝丰和英力特基地冬季大气PM2.5、PM 1.0中∑1 6PAHs浓度水平均明显高于夏季浓度.宁东基地大气中∑1 6PAHs的浓度水平要高于国内外其他城市,大气PAHs污染较为严重.源解析表明夏季宁东基地PAHs的主要排放源是工业煤燃烧和机动车尾气,冬季则主要来自工业煤燃烧和木材、薪柴等生物质燃烧排放.宁东基地人群暴露于大气PAHs可能会造成平均冬季每百万人中约有33~2628人罹患癌症,夏季每百万人中约有11~834人罹患癌症的风险.

张掖市大气颗粒物水溶性离子污染特征、来源

张掖市大气颗粒物中水溶性离子污染特征及其来源相关研究未见公开报道,文章基于2020年秋季至2021年夏季间采集的张掖市大气颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))样本(每种粒径100个以上有效样本),对其中8种主要水溶性离子(Cl^(−)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Na^(+)、NH_(4)^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+))进行分析研究,并利用PMF模型对其来源进行了定量解析.结果显示,SNA(NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))在PM_(2.5)和PM_(10)的水溶性离子中年均占比分别达到63.96%和57.50%,表明大气中存在较高程度的气态前体物排放及大气光化学反应;其中NH_(4)^(+)冬季离子浓度和占比均为四季中最高,推测张掖市冬季存在较高的因取暖导致的非农业如电力、工业等化石燃料燃烧氨的排放;大气酸碱度分析表明大气中PM_(10)和PM_(2.5)均呈碱性,推测与较高水平的Mg^(2+)、Ca^(2+)、NH_(4)^(+)阳离子浓度相关;SOR和NOR值显示大气中SO_(2)和NO_(2)的二次氧化程度较高,同时也进一步表明一次排放是影响张掖市水溶性离子浓度水平的主控因素;NO_(3)^(-)与SO_(4)^(2-)浓度比值为均小于1,表明固定源相较于移动源对大气颗粒物中二次离子贡献更大.张掖市颗粒物中水溶性离子源解析结果显示,PM_(2.5):二次转化源(47.1%)>扬尘源(23.0%)>燃煤燃烧源(17.7%)>生物质燃烧源(12.2%);PM_(10):二次转化源(42.7%)>扬尘源(28.4%)>燃煤燃烧源(17.6%)>生物质燃烧源(11.3%).建议张掖市应首先加强工业点源前体物排放管控,进而加强各类扬尘源(主要包括建筑、道路、堆场和自然扬尘)、生物质燃烧源、燃煤源、机动车尾气源的管控,同时对PM_(2.5)和O_(3)的共同前体物(NO_(x)和VOCs)进行科学减排以达到PM_(2.5)和O_(3)的协同管控.

兰州市污水处理厂中典型抗生素的污染特征研究

以9种磺胺类、4种氟喹诺酮类以及1种氯霉素为目标物,调查研究了它们在兰州市两个生活污水处理厂中的含量水平和去除特性,初步评估了其在受纳水体中的环境风险.结果表明:污水处理厂进水和出水中均有抗生素检出,浓度差别较大,进水中抗生素浓度在nd^55.25μg·L^(-1)之间,出水中浓度在nd^9.78μg·L^(-1)之间,脱水污泥中抗生素的平均浓度高于活性污泥;抗生素在整个污水处理工艺中的去除率为15.39%~100%,生物转化或降解作用是二级处理过程中的主要去除机制;污水处理厂排水增加了受纳水体中抗生素的浓度,是受纳水体中抗生素的来源之一,环境中低浓度、多种抗生素长期残留,存在较大的潜在风险.

蔬菜废弃物基生物炭对铅的吸附特性

以蔬菜废弃物(芹菜)为原料,采用限氧裂解法制备了500℃下的蔬菜废弃物基生物炭,利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、CHN元素分析、FTIR红外光谱、比表面积及孔径分析等方法表征生物炭的物理化学性质,探究生物炭对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性及其影响因素。结果表明,500℃下制备的废弃芹菜生物炭孔隙较少,具有较小的比表面积和丰富的官能团。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果,在初始pH值为5、投加量为0.8 g/L、初始质量浓度为400 mg/L时,其最大吸附量为240.5 mg/g,且投加量、初始质量浓度和体系pH值的影响强烈。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在5 min内达到平衡,吸附过程更符合准二级动力学模型(R^2>0.99),表明其吸附速率主要受化学作用控制。同时吸附速率还受初始质量浓度的影响,初始质量浓度越低,吸附过程越先达到平衡。在试验范围内,等温吸附Langmuir模型和Freundlich模型都适合描述废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程。

污泥施入黄土对植物-黄土胁迫的响应

采用盆栽种植方法,研究黄土中施入不同量的堆肥污泥后对玉米、蚕豆生长和黄土土质的影响,为西北贫瘠黄土开展污泥农用资源化提供科学依据.结果表明:施入1%、5%干污泥能促进玉米、蚕豆株高生长并增加生物量,污泥施入黄土对玉米、蚕豆发芽率有不同程度延缓或抑制作用,污泥施入能明显改善黄土肥力,降低黄土碱性,改良黄土土质.一次施入污泥不多于10%有利于植物生长,污泥在西北黄土地区土地利用是可行的.