华北平原地区HCFC-142b排放清单建立及环境影响分析

选择华北平原地区作为研究对象,采用排放因子法建立该区域2000~2060年HCFC-142b排放清单,探讨了其空间分布特征,并对不同行业开展了排放结果的敏感性分析.结果显示,该地区2000~2019年HCFC-142b累计排放量为34.0kt.其中,江苏、山东和河南是排放量最大省份,累计排放量分别为595.1t、267.6t和196.5t.XPS泡沫排放最大,其次是ICR行业,两个行业对排放结果最敏感的因子分别是初始排放因子和设备废弃率.排放预测显示,在《蒙特利尔议定书》管控下,该地区2020~2060年的累计减排潜力为151.9kt(9.9kt CFC-11-eq;350.9mt CO_(2)-eq).

太原市不同功能区环境空气中挥发性有机物特征与来源解析

采集太原市3个不同功能区夏季和冬季环境空气样品,使用色谱-质谱仪测定挥发性有机物(VOCs)的组成,分析VOCs浓度变化和日变化特征,计算臭氧生成潜势(OFP),利用特征比值法和正定矩阵因子分析法(PMF)研究环境空气中VOCs的来源.结果表明,观测期间太原市环境空气中VOC总浓度变化范围为(36.27—210.67)μg·m-3,夏季和冬季VOCs化合物平均质量浓度为49.73μg·m-3和205.19μg·m-3,冬季环境空气中VOCs浓度是夏季VOCs的4.13倍;VOCs日变化受到机动车排放和光化学反应显著影响,且夏季影响大于冬季;夏季OFP最大的物种为烯烃类化合物,冬季OFP最大的物种为芳香烃类化合物.太原市环境空气中VOCs主要包括五类污染源,分别为燃煤源28.10%、机动车源27.41%、挥发源22.90%、液化石油/天然气源14.90%和植物源6.69%;不同功能区主要污染源存在差异,太原市夏季工业交通区最主要排放源为燃煤源,居民商业混合区和居民交通区受燃煤源和机动车排放源共同影响,冬季太原市燃煤源是环境空气中VOCs的最主要污染源.

晋城市环境空气中BTEX变化特征及来源

采集晋城市夏季和冬季环境空气样品,测定苯、甲苯、乙苯、间,对-二甲苯和邻-二甲苯(BTEX)的质量浓度,探讨晋城市环境空气中BTEX日变化特征,运用特征比值法分析BTEX来源,计算BTEX的臭氧和二次有机气溶胶生成潜势,讨论其环境影响。结果表明:观测期间,晋城市夏季和冬季环境空气中BTEX质量浓度分别为10.52μg·m^(−3)和23.60μg·m^(−3),冬季和夏季环境空气中质量浓度较高的BTEX化合物为苯和甲苯;两个季节日变化峰值均出现在08:00—10:00时段,谷值出现时段存在差异,日变化受机动车排放、光化学反应和边界层影响。夏季X/E值为2.41,冬季X/E值为3.02,夏季受区域传输影响较冬季大,受本地排放影响较冬季小。夏季B/T值为0.95,冬季B/T值为1.46,表明夏季晋城市BTEX主要排放源为机动车源和燃煤源,冬季BTEX主要来自于本地排放的燃煤源;夏季和冬季观测期间,间,对-二甲苯臭氧生成潜势分别为47.51μg·m^(−3)和33.26μg·m^(−3),甲苯臭氧生成潜势分别为15.48μg·m^(−3)和27.89μg·m^(−3),间,对-二甲苯二次有机气溶胶生成潜势分别为0.34μg·m^(−3)和0.24μg·m^(−3),甲苯二次有机气溶胶生成潜势分别为0.24μg·m^(−3)和0.43μg·m^(−3),甲苯和间,对-二甲苯为臭氧生成潜势和二次有机气溶胶生成潜势较高的BTEX物种。因此,夏季控制机动车排放和燃煤排放,冬季控制本地燃煤排放,特别是控制甲苯和间,对-二甲苯的排放是降低晋城市环境空气中BTEX浓度、改善臭氧污染和二次有机气溶胶污染的有效手段。

计及水约束的太阳能冷热电联供系统运行优化研究

以上海某酒店的太阳能“冷-热-电”联供系统为研究对象,构建以运维成本最低为目标,以能源供需平衡、设备功率限制和用水定额限制为主要约束的系统协同运行优化模型,探究不同用水定额下系统的最优运行方案。结果表明,用水定额对设备出力和系统总成本均有不同程度的影响。在牺牲系统经济性的前提下,可在一定程度上减少系统的耗水量,有效保护水资源。

有机胺CO_(2)吸收液催化解吸研究进展

有机胺CO_(2)捕集技术由于高再生能耗限制了其大范围工业应用,而有机胺CO_(2)吸收液催化解吸技术可通过降低显热、汽化热和反应热,实现有机胺高效再生及高纯CO_(2)低温解吸。综述了有机胺CO_(2)吸收液催化解吸技术的研究进展,分析了有机胺CO_(2)吸收液解吸催化剂的特点与催化剂作用下有机胺CO_(2)吸收液催化解吸的机理,并对有机胺CO_(2)吸收液催化解吸技术的未来发展进行了展望。

汾河平原典型城市秋冬季PM_(2.5)中二次无机离子生成机制与影响因素研究

本文对2020年11月至2021年1月汾河平原典型城市(晋中市、太原市和三门峡市)大气PM_(2.5)进行采集并分析。结果表明,观测期间汾河平原典型城市PM_(2.5)平均浓度均超过国家二级标准限值。各城市WSIIs浓度在PM_(2.5)中占比均在37%以上,SNA浓度在WSIIs中占比均在78%以上。三门峡市、晋中市SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)主要通过非均相氧化反应生成,太原市SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)的生成受气相和非均相氧化反应的双重影响。各城市颗粒物整体呈碱性。三门峡市大气中NH4+主要以NH4Cl、(NH_(4))_(2)SO_(4)和NH_(4)NO_(3)形式存在,晋中市和太原市NH4+则主要以(NH_(4))_(2)SO_(4)和NH_(4)NO_(3)形式存在。汾河平原典型城市WSIIs组分的主要来源是二次源,其次为燃煤源、移动源、扬尘源和生物质燃烧源。

基于31P-NMR技术循环冷却水系统污垢中有机磷提取方法研究

循环冷却水系统内污垢中有机磷组分的准确定性定量分析是系统调控药效的重要基础。液相磷谱核磁共振(31P-NMR)由于高灵敏度、高精度和对样品的低破坏性,逐渐被用于水环境中磷分析。建立有效的污垢中有机磷提取方法对成功利用31P-NMR进行测试至关重要。以有机磷提取量为评价指标,对提取剂种类、提取时间及提取垢量进行优化。结果表明,当提取垢量为0.4 g,提取剂为0.25 mol/L NaOH+0.05 mol/L EDTA溶液,体积为25 mL,提取时间为20 h时,颗粒态有机磷提取效果最好,其质量浓度可达26.60 mg/L;提取物的31P-NMR结果中m(磷酸单酯+正磷酸盐)∶m(膦酸盐)约为4∶1,与原配水有机磷比例一致。所建提取方法准确,提取效果好,且操作简便,为31P-NMR精准分析循环冷却水系统中颗粒态有机磷奠定了基础。

华北土石山区不同密度油松人工林土壤含水量及其时间稳定性剖面分布

了解不同密度油松人工林对土壤含水量(soil moisture,SM)及其时间稳定性的影响,对改善区域生态环境、促进生态系统生态服务功能具有重要意义。该研究在华北土石山区北京八达岭林场内分别选取阴、阳坡的高、中、低3个密度等级油松样地,观测0～60 cm土壤深度SM,统计分析不同林分密度对剖面SM的影响,并采用平均相对偏差(MRD)、标准差(STD)和时间稳定性指数(ITS)等指标分析SM的时间稳定性。结果表明:(1)当水分环境条件较好时(如阴坡)密度对SM没有显著影响,只在水分条件较差情况下(如阳坡或平水年)不同密度间SM差异才有一定体现;(2)从SM剖面分布看,密度越高表层(0～20 cm)SM越低;而阴坡次表层(>20～40 cm)和深层(>40～60cm)则SM随着密度增大而增大,表明阴坡油松植被密度的增大并没有引起显著的土壤干旱;(3)高密度STD值更低,SM较为稳定,且该现象在阳坡更明显。总体来看,随着SM增大,阴坡和阳坡ITS不同程度增大,但阳坡较阴坡ITS分布更为分散,ITS均值较大,而阴坡ITS分布更为集中,均值相对较小,进一步证实阴坡密度增大并没有引起显著的土壤干旱。因此,该地区种植密度对阳坡SM及其稳定性影响更明显,阳坡宜采用低密度林分种植。

三种典型抗生素在氧化石墨烯/壳聚糖复合材料上的界面机理:实验和理论研究

本研究采用改进的Hummers/溶剂热法合成了壳聚糖接枝氧化石墨烯复合材料.氧化石墨烯-壳聚糖材料可以通过低速离心从混合液中分离,因此接枝提升了氧化石墨烯在水中的分离效率.然后通过实验和理论计算研究了氧化石墨烯-壳聚糖对四环素、诺氟沙星和磺胺嘧啶的吸附.在298K和最佳pH条件下的批实验中,氧化石墨烯壳聚糖对四环素、诺氟沙星和磺胺嘧啶的吸附容量分别为597.77、388.99和136.37 mg/g,远优于原始氧化石墨烯.光谱结果表明,抗生素与氧化石墨烯-壳聚糖的官能团(羧基、羟基和氨基)之间的相互作用是吸附过程的主要原因.此外,密度泛函理论计算表明静电相互作用和氢键对抗生素的吸附至关重要;前者对四环素吸附极为重要.该研究将为石墨烯基复合材料去除抗生素提供理论参考,为其在环境修复方面提供有前途的应用.

典型工业城市长治市夏季大气挥发性有机物来源及对臭氧生成贡献

以典型工业型城市长治市为研究对象,采用正定矩阵因子分解法(PMF)对挥发性有机物(VOCs)进行来源解析,基于大气盒子模型(AtChem-MCM)对大气光化学反应过程和臭氧(O_(3))生成敏感性进行了分析.结果表明,长治市烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃分别占总挥发性有机物(TVOC)浓度的57.49%、16.05%、9.17%和17.29%.PMF结果显示,机动车源对VOCs浓度的贡献最高(28.45%),其次为工业源(26.19%)、燃烧源(21.09%)、植物源(12.99%)和溶剂使用源(11.28%).O_(3)生成模拟结果显示日间O_(3)平均净生成速率为23.01×10^(-9)h^(-1),11时O_(3)净生成速率达到峰值(54.32×10^(-9)h^(-1));长治市O_(3)生成对VOCs和NOX均敏感,其中烯烃(1.05)和NOX(0.35)的相对增量反应活性系数(RIR)较高.污染源中工业源(0.072)、溶剂使用源(0.071)和机动车源(0.068)的RIR值相对较高,是对O_(3)生成贡献较大的污染源.工业型城市应加强控制工业源和机动车源排放以缓解O_(3)污染.

阳泉市秋冬季PM_(2.5)水溶性离子污染特征及来源分析

于2017年10月15日~12月23日采集了阳泉市PM_(2.5)样品,使用离子色谱法分析了样品中水溶性离子组分,并利用相关性分析、正定矩阵因子分析法(PMF)及潜在源贡献因子分析法(PSCF)等方法对PM_(2.5)中水溶性离子组分污染特征及来源进行分析。结果表明,采样期间水溶性离子总质量浓度为(22.41±11.53)μg/m^(3),占ρ(PM_(2.5))的34.1%,在污染天气下NH4+、NO_(3)-和SO_(4)^(2-)(三者合称SNA)在水溶性离子中的占比为81%,远高于清洁天(62%),而Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^(-)、K^(+)在污染天气下占比明显下降,污染天气二次无机离子污染较为严重。污染天气下硫氧化速率(SOR)(0.17)和氮氧化速率(NOR)(0.13)明显高于清洁天气SOR(0.11)和NOR(0.06),污染天气二次无机离子转化程度更高。主要污染源对水溶性离子的贡献分别为二次转化(37.4%)、燃烧源(38.2%)及扬尘源(24.4%),其中污染天气下燃烧源和扬尘源对水溶性离子贡献降低,二次转化贡献增加。潜在源区分析表明,SNA主要受到来自东北部和南部地区污染气团短距离传输的影响。

我国南方草牧业发展和生态协同研究

随着国内对肉奶的需求日益增长,北方草原因载畜量逼近其生态承载力而难以继续扩大产能。在此背景下,积极推进南方生态草牧业的发展,对保障肉奶供应和缓解北方放牧压力至关重要。然而,南方草牧业发展潜力尚未得到充分的量化评估,其生产生态协调问题也亟待研究。因此,聚焦南方草牧业的生产与生态协同问题,选取我国南方8个省份,从市级尺度评估2000—2020年间的牧草供需状况,并探讨其对生态保育的潜在影响。研究结果表明,南方八省拥有丰富的草地资源,总干草产量高达4.49×10^(11)kg,尤其在云南、贵州与四川西部,这些区域的牧草产量占总量的73.50%。尽管南方草地总体饲草富余,约71%的市域呈现盈余状态,显示出生态草牧业的巨大发展潜力,但草牧业的发展也可能对生态系统服务产生不利影响。以云南省和四川省为例,共25个市域拥有较高的草牧业发展潜力,然而,这些地区生境质量较高,平均值达到0.52,而且在碳储量与产水量方面也表现出色,分别为837.24 g C/m^(2)与515.66 mm。这意味着在这些区域推进草牧业发展的同时,将会削弱其生态系统服务功能。因此,建议对南方草地的生态草牧业进行顶层规划,选择水土保持和生物多样性保育压力小的区域发展草牧业,在生态系统服务重要的区域采取严格保育措施,以实现南方草牧业的生产和生态协同发展。

MOF/COF膜在重金属分离和脱盐领域的研究进展

特定结构的金属/共价有机框架(MOF/COF)及其高效渗透性在分离和脱盐领域引起广泛关注。目前纳米材料与化学结构的研究,促进了具有独特原子厚度、有效支撑和优异机械性能的MOF/COF膜的发展。文章介绍了MOF基膜和COF基膜的设计策略、性能和在环境领域的应用,特别是膜在去除重金属离子和海水淡化领域应用。同时提出了MOF膜和COF膜及膜分离技术在未来发展中遇到的机遇和挑战,为膜材料的合理设计和应用研究提供了未来的方向。

汾河平原城市秋冬季PM_(2.5)中碳质组分特征及来源解析

碳质组分是PM_(2.5)中的重要组成部分,对气溶胶辐射强迫、全球温室效应、能见度和人体健康等方面都有重要影响,因此对其特征及来源进行分析具有重要意义.本研究以汾河平原城市为研究对象,采集2020年11月—2021年1月PM_(2.5)样品,采用热/光分析仪分析PM_(2.5)中的碳质组分,并通过PMF模型对该地区碳质组分的来源进行解析.结果表明,采样期间PM_(2.5)浓度较高的为晋中(82.1μg·m^(-3)),运城(79.6μg·m^(-3))和临汾(74.4μg·m^(-3));有机碳(OC)浓度较高的为运城(11.2μg·m^(-3))和临汾(11.0μg·m^(-3)),元素碳(EC)浓度较高的为晋中(6.0μg·m^(-3))和运城(4.7μg·m^(-3)).各城市二次有机碳(SOC)浓度较高的为运城(3.0μg·m^(-3)),三门峡(2.5μg·m^(-3))和临汾(2.5μg·m^(-3)),但三门峡(40.3%)和吕梁(32.4%)的SOC占OC比例较高.相关性分析表明,采样期间汾河平原城市的OC、EC和SOC与污染物SO_(2)、NO_(2)和CO浓度呈显著正相关,说明采样期间汾河平原城市受到燃煤、工业以及机动车排放的影响.源解析结果显示,汾河平原城市碳质组分主要污染源的贡献最大为燃煤源(25.5%),其次是柴油车排放源(22.5%)、汽油车排放源(22.3%)和扬尘源(18.3%),生物质燃烧源(11.4%)贡献最小.燃煤源是汾河平原城市碳质组分的主要贡献源,是该地区的重点管控源;此外机动车对汾河平原城市碳质组分的影响不容小觑,尤其是柴油车.本研究从浓度特征、城市变化及来源解析等方面揭示了汾河平原各城市碳组分的污染特征和污染来源情况,为在区域层面对PM_(2.5)的控制提供了数据支撑和管控思路.

水泥窑协同处置分类生活垃圾生命周期成本及边际减排成本分析

水泥窑协同处置分类生活垃圾是对水泥生产进行原料替代和燃料替代的有效方法,但目前缺乏对其经济可行性的评估。本文采用情景设置法,对协同处置和常规熟料生产和垃圾处置的生命周期成本进行比较分析,并以协同处置的能源节省量和污染物减排量为基准,研究了CO_(2)、SO_(2)、NO_(x)、CH_(4)、CO等五种气态污染物的边际减排成本。结果表明:在水泥窑中处置分类生活垃圾的生命周期成本最低;与常规熟料生产相比,生命周期成本下降了2.16%。按2020年我国水泥产量23.9亿吨,技术推广比例3.5%计算,可节约成本7.36亿元。协同处置五种污染物的边际减排成本都为负值,到2035年,若能实现35%的技术推广比例,可为企业带来2.2E+10元的经济效益。

燃煤电厂烟气湿度控制对颗粒物采样结果的影响研究

为探究超低排放改造后燃煤电厂高湿烟气对低浓度颗粒物采样结果的影响,利用扩散干燥管控制湿度,可降低因蒸气凝结而产生的颗粒物转移损失。在实验室搭建烟气发生装置模拟电厂高湿烟气,研究相对湿度对低浓度颗粒物测量结果的影响,并对循环流化床燃煤电厂高湿烟气中低浓度颗粒物进行现场测试。结果表明,在电厂使用常规采样方法采集到的TSP、PM10和PM2.5质量浓度分别为2.73 mg/m^(3)、2.18 mg/m^(3)和1.69 mg/m^(3),控制烟气相对湿度在95.1%~96.4%后,所采集到的TSP、PM10和PM2.5质量浓度分别为相对湿度98.2%时的1.36~1.65倍、1.24~1.96倍和1.03~2.20倍。水溶性离子NH_(4)^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)为采样电厂颗粒物中主要组成部分,约占总离子数的88.3%~99.7%。经扩散干燥管控制湿度后,采集到的颗粒物中TSP、PM_(10)和PM_(2.5)水溶性离子总质量浓度分别为采用传统方法时的1.72倍、1.82倍和1.74倍。实验证明了燃煤电厂颗粒物采样中使用扩散干燥管控制烟气湿度可降低凝结损失,提高颗粒物的采集效率和测定结果的准确性。

我国童装中邻苯二甲酸酯赋存特征及健康风险

为了解我国市售童装中邻苯二甲酸酯污染特征,选择了21种常见品牌的童装,采用Agilent 7890A/5975C气相色谱质谱联用仪,对其中16种PAEs(phthalate esters,邻苯二甲酸酯)进行测定,并应用美国国家环境保护局推荐的方法评估了其健康风险.结果表明,我国市售童装中w(∑16PAEs)(16种PAEs的总含量)为2.97~40.0 mg/kg,平均值为11.0 mg/kg.其中,w(DEHP)[DEHP为邻苯二甲酸(2-乙基已基)酯]、w(DBP)(DBP为邻苯二甲酸二正丁酯)和w(BBP)(BBP为邻苯二甲酸丁基苄酯)三者之和为1.73~26.7 mg/kg,未超出GB 31701—2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》规定的限值;DIBP(邻苯二甲酸二异丁酯)、DBP、DEHP和DNOP(邻苯二甲酸二正辛酯)是含量较高的四种单体,四者之和占w(∑_(16)PAEs)的53.9%~96.8%(平均值为82.5%),可能与童装加工过程的人为添加有关.童装中DMP(邻苯二甲酸二甲酯)、DEP(邻苯二甲酸二乙酯)、DIBP、DBP、BBP、DEHP、DNOP和∑7PAEs的非致癌风险值均远小于1.0,对儿童无明显非致癌风险,但DEHP的致癌风险值接近10-6,应引起重视.

阳泉市区夏季挥发性有机物污染特征、来源解析及其环境影响

采集阳泉市区夏季3个监测点的环境空气样品,利用气相色谱-质谱/氢火焰离子化检测器(GC-MSD/FID)测定了挥发性有机物(VOCs)的组成,研究了其浓度特征,运用特征比值法和正定矩阵因子分析模型(PMF)解析了VOCs来源,评估了VOCs对O3和二次有机气溶胶(SOA)生成的影响.结果表明,阳泉市区VOCs平均总浓度为(82.1±22.7)μg·m-3,其中烷烃浓度占比最大(51.8%),其次是芳香烃(17.8%)和烯烃(8.0%),炔烃浓度占比最小(3.8%). VOCs呈现双峰的变化特征,分别于08:00~10:00和18:00~20:00出现峰值,在12:00~14:00出现谷值.苯/甲苯和异戊烷/正戊烷的均值分别为2.1±1.3和1.7±0.6,表明环境空气VOCs可能受燃煤排放和机动车排放的双重影响. PMF解析出VOCs来源分别为燃煤源(34.9%)、机动车排放源(18.2%)、汽油挥发源(15.2%)、工业排放源(13.6%)、植物排放源(9.2%)和溶剂使用源(9.0%). VOCs臭氧生成潜势(OFP)均值为156.6μg·m-3,烯烃贡献最大,二次有机气溶胶生成潜势(SOAp)均值为68.7μg·m-3,芳香烃的贡献达到93.4%.总之,燃煤排放对VOCs的贡献较高,因此,控制燃煤源排放是阳泉市区VOCs管控重点,需加快矸石山治理和能源结构调整,同时机动车排放源、汽油挥发源和工业排放源的管控也不容忽视.

长治市沙尘天气污染特征及传输路径解析

以2018年3次沙尘天气为研究对象,分析了PM2.5和PM10浓度、水溶性离子组分、气象条件和气溶胶光学特征,研究了长治市沙尘天气的典型污染特征和传输路径.结果表明:长治市2018年共8d为受沙尘天气影响日,其中4月份最多(5d),这与春季大气环流调整,冷暖空气活动频繁有关.沙尘污染发生前一般受西方或西北方冷空气影响,大气层结不稳定,大气环流转为经向环流,平均风速达4m/s以上;沙尘污染过程中PM2.5/PM10均低于0.3,环境空气中粗颗粒物占比较大,水溶性离子总浓度在PM2.5中占比下降,Ca2+浓度为沙尘污染发生前的4倍以上.冬季沙尘为近地面扩散传输,春夏季沙尘为高空沉降传输,影响范围大,区域传输贡献明显.长治市沙尘重要潜在源区为蒙古国、哈萨克斯坦中部和新疆中北部的荒漠地区,传输路径主要为西北路径和正北路径,其中西北路径为哈萨克斯坦—新疆中北部—内蒙古西部—长治以及新疆中北部—内蒙古西部—长治两条路径,正北路径为蒙古国—内蒙古中部—山西北部—长治.

石墨相氮化碳材料在水环境污染物去除中的研究

水污染是世界性问题,严重影响了人类的身体健康和环境的可持续性。迫切需要一种高效环保的吸附剂材料用于水体污染治理。石墨相氮化碳(g-C3N4)材料具有与石墨类似的层状结构,具有许多优异性质,如大的表面积、高的热稳定性和化学惰性,成为新兴的吸附剂材料。本文主要介绍了g-C3N4基材料在重金属、放射性核素以及有机污染物去除方面的应用。通过批实验、光谱分析、表面配位模型和理论计算等技术系统分析了g-C3N4基材料与污染物之间的作用机理。g-C3N4基材料与污染物之间的相互作用主要归因于表面配位、π-π作用、离子交换作用和静电作用。本文有助于读者进一步了解g-C3N4基材料与污染物之间的作用机理,并且发掘更多的g-C3N4改性材料,将其应用于环境修复领域当中。