上海城区和临安本底站PM_(2.5)的物化特征及来源解析

2008年4月在上海城区(徐家汇)和浙江临安大气污染本底站2个地区同步采集PM2.5样品,利用场发射扫描电镜(FESEM/EDS)和同步辐射相关技术对两地PM2.5的微观形貌、化学元素组成及来源,以及重金属元素Zn的价态进行了分析.结果表明,徐家汇、临安的PM2.5平均质量浓度分别为(131.6±65.2),(83.5±22.9)μg/m3.徐家汇地区PM2.5主要由烟尘、飞灰、矿物质等组成;临安地区PM2.5中主要为不规则形貌颗粒物.上海城区PM2.5中重金属元素的浓度明显高于临安地区样品.同步辐射X射线吸收近边结构谱的结果显示,两地PM2.5中的Zn元素都以ZnSO4为主要存在形式.富集因子法分析19种元素中,除K、Ca外,其他元素在PM2.5中富集程度上海均高于临安地区.

偏振激光雷达在沙尘暴观测中的数据解析

阐述了日本国立环境研究所(NIES)研制的双波长偏振激光雷达的工作原理和主要工作参数,探讨了激光雷达方程在沙尘暴监测中的应用条件,并对激光雷达获取的各种信息进行直观图视化处理.分别用光学强度、后向散射强度、退偏振率、消光系数以及双波长信号比等对沙尘天气的污染特征进行了解析,并对垂直方向沙尘浓度的分布进行了计算.研究表明:退偏振率大于10%时,即可判断为沙尘天气;双波长信号比(P(1 064)/P(532))大于0.4,则表示该期间为沙尘天气;利用消光系数表示气溶胶浓度时,NIES激光雷达观测沙尘气溶胶消光系数超过0.3 km-1(ρ(TSP)约为500μg/m3),且持续时间超过3 h的沙尘天气现象即可判断为一次沙尘事件.根据激光雷达特有物理量对沙尘气溶胶的不同判定标准,对沙尘事件的强度、持续时间、沙尘云厚度以及沙尘天气的污染特征进行了解析和探讨.

日本关东冬季飘尘酸度及其对酸雨形成的影响

利用微量酸碱滴定方法测定日本关东地区冬季高浓度飘尘的酸度，估算了飘尘对酸性降水的缓冲能力，并对飘尘水溶性离子组成进行了分析。结果发现：该地区飘尘的酸性很强，Ｈ＋浓度在２４ｎｅｑ／ｍ３以上，是我国北方城市飘尘的几千倍，这表示该地区大气环境已严重酸化，可能是该地区酸雨形成的主要原因；飘尘的水溶性离子组成与我国飘尘截然不同，飘尘中Ｃｌ－浓度很高，ＳＯ４２－、ＮＯ３－的浓度也较高，说明飘尘主要来自人为源，ＮＨ４＋浓度则占全部阳离子８０％以上，飘尘的这种组成也是非常特殊的。

日本东京湾地区冬季飘尘污染研究

对东京湾地区冬季高浓度飘尘污染进行了分析，研究结果表明，日本某些特定地区也存在着与中国严重污染城市相当的飘尘污染；分析指出高浓度的飘尘污染主要来自于人为污染，其中废弃物焚烧和汽车排气的贡献占重要地位，这与中国大气煤烟型污染截然不同．

日本关东南部冬季飘尘中有机碳和元素碳污染现状研究

气溶胶中常含有一定的碳化合物,其中最主要的为有机碳(OC)和元素碳(EC),它们主要来源于化石燃料燃烧等人为活动,并强烈地影响着气溶胶的污染性质。日本关东平原南部初冬季节常发生高浓度飘尘污染,在对这种污染现象的研究中分析了OC和EC在飘尘中的含量,结果表明OC和EC是飘尘中重要的组成部分,二者之和可占质量浓度的20%左右,这也从一个侧面揭示了飘尘的污染状况和污染来源。

煤烟对人群淋巴细胞DNA损伤的干预性研究

目的:根据不同种类的煤烟对人体淋巴细胞DNA损伤程度的不同,研究煤烟对人体健康的潜隐性影响。方法:为期18个月的人群干预试验。以使用普通原煤为生活燃料的农村家庭妇女作为试验对象,其中一组妇女改用固硫型煤为试验组,另1组妇女仍然使用普通原煤为对照组。选择彗星试验检测实验对象外周血淋巴细胞的DNA损伤程度。分别于试验前、实验12月和18月时测定1次。结果:试验组的彗星细胞率〔COMET(%)〕降低,对照组变化差异无统计学意义。结论:用固硫型煤代替普通原煤作为生活燃料,可降低淋巴细胞DNA的损伤程度,对维护人们的身体健康,具有积极的作用。

煤烟对机体抗氧化系统功能影响的干预研究

目的通过研究不同种类的燃煤煤烟对机体抗氧化系统功能的影响,探讨不同种类的燃煤对人群健康的作用。方法选择重庆市郊某乡村以普通煤为生活燃料的家庭主妇进行人群干预试验,其中干预组改用固硫煤作燃料,对照组仍用普通煤。两组均检测干预前、中、末3个时期人体外周血中的丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量。结果试验末,干预组MDA由干预前的3.43 nmol/L降为干预18个月时的2.44 nmol/L,显著低于干预前,也显著低于对照组。干预组GSH-Px和SOD在干预期间无显著变化。Hotelling-T2检验结果显示,干预组的抗氧化系统功能与干预前相比,差异有统计学意义。结论用固硫型煤代替普通原煤作为生活燃料,可减少机体的氧化损伤,对维护人体的健康有积极的作用。

离子液体混合溶剂预处理后孟宗竹的热解

使用1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)和1-丁基-1-甲基吡咯烷氯化物([Bmpy]Cl)与水并添加固体酸催化剂Nafion?NR50组成的混合溶剂对孟宗竹进行预处理比较研究,分析了处理后孟宗竹的成分含有量、结晶结构和表面形貌等变化。把处理后的孟宗竹应用于热解研究中,通过TG-DTA和GC-TCD的分析,发现[Bmim]Cl离子液体的混合溶剂处理后的孟宗竹更易于热解反应;此外热解产物更多地从焦炭转化成气体产物;其中添加固体酸的混合溶剂预处理后的1.0 g孟宗竹样品中,在热解反应后焦炭含量为0.19 g,低于未处理样品的0.24 g;生成约0.12 g气体产物大于未处理样品的0.04 g。并探讨了离子液体混合溶剂作为一种新型前处理溶剂应用于生物质热解研究中的潜力和问题。

云南宣威肺癌高发区固体燃料燃烧排放颗粒的物理化学特征

在云南宣威肺癌高发区采集了固体燃料(煤炭、木材)燃烧排放的大气颗粒物样品,利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、能量色散X射线光谱仪(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDX)对796个颗粒物进行了分析.根据颗粒物的显微特征和化学元素组成,将其分为矿物颗粒物、飞灰、烟尘集合体和未识别颗粒物4类.采用P(X)值法将矿物颗粒物进一步分为富Si、富S、富Ca、富Fe、富Ti、富Al、富Na和其他8种不同类型,其中富Si、富Ca、富Fe、富S分别占燃煤颗粒物和生物质颗粒物的44.47%,20.49%,8.85%,1.22%和55.91%,17.27%,6.36%,2.27%.化学元素分析结果显示:颗粒物中Al,Fe,Ca,Mg等地壳元素的质量浓度较高,重金属化学元素的质量浓度较低;煤炭燃烧排放的颗粒物的化学元素分析结果与单颗粒分析结果之间存在较好的正相关关系(R2=0.63).

上海春季大气颗粒物中致敏悬铃木花粉蛋白的分布特征

选择上海大气颗粒物中悬铃木致敏花粉蛋白Pla a3为研究对象,利用生物工程手段表达Pla a3蛋白,并利用该致敏蛋白免疫大鼠,制备出单一致敏原的抗体.通过酶联免疫吸附测定法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA),检测分析上海大气颗粒物中Pla a3的分布特征.结果表明:颗粒物中总蛋白质量浓度在<1.1μm的粒径段内最高,为2.53.0μg/m^3;Pla a3蛋白主要分布在>7.0μm的粒径段内,其平均质量浓度为7.5 pg/m^3,但在<1.1μm粒径段内的质量浓度最低.在上述分析结果基础上,将进一步探讨颗粒物中主要有害组分与致敏蛋白分布之间的关系.

燃煤烟气对实验动物潜隐性损害的研究

目的 探讨燃煤烟气 (主要是SO2 )对健康的潜在危害作用。方法 将实验家兔分别喂养在燃烧固硫煤、普通煤及不烧煤 (空白对照 )环境中 ,连续观察 90d ,监测 3种实验环境中SO2 的浓度 ;实验前、实验中 (45d)、实验后 (90d) 3次测定家兔的外周血淋巴细胞的DNA损伤情况 (彗星试验 ) ;实验结束时 ,作支气管和肺的病理切片观察。结果 普通煤组 2 4hSO2 平均浓度为 13 0 4mg/m3 ,是固硫煤组的 4 86倍(2 6 8mg/m3 ) ,是空白对照组的 31 80倍 (0 4 1mg/m3 )。普通煤组和固硫煤组家兔的淋巴细胞DNA损伤率有随时间和SO2 浓度增加而逐渐增加的趋势 ,实验 90d后 ,彗星细胞阳性率普通煤组为 10 36 % ,固硫煤组为 5 4 2 % ,空白对照组仅为 1 73% ,彗星细胞阳性率与SO2 浓度存在一定的非线性剂量 -效应关系(R2 =0 784 ,P <0 0 1)。病理结果表明 ,普通煤组有 1例家兔支气管上皮重度鳞形化生伴不典型增生细胞。结论 燃煤烟气能引起细胞DNA损伤 。

固硫型煤与普通煤对人体鼻咽部影响的比较

目的 :比较固硫型煤与普通煤对人体鼻咽部健康的影响。方法 :采用现场干预试验 ,实验组给予固硫型煤 ,对照组仍用普通煤 ,追踪观察 10个月。结果 :实验组与对照组实验前后在性别、年龄构成上均衡 ;χ2检验、logistic回归分析、典型相关分析均显示实验组人群鼻咽部患病有显著降低。结论 :使用固硫型煤相对与普通煤能够显著降低人群鼻咽部的患病 ,建议推广固硫型煤。

离子液体与水混合溶剂应用于微晶纤维素溶剂液化研究

将离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)、水、固体酸催化剂组成的混合溶剂应用于微晶纤维素的预处理过程中,并尝试把经过预处理的微晶纤维素应用于随后的溶剂液化的研究中,对经过混合溶剂处理后的微晶纤维素进行表征分析。通过测定纤维素的聚合度、官能团基变化、热重分析、结晶结构和表面结构等对微晶纤维素结构进行比较分析。通过对苯酚溶剂液化的基本表征、残渣物的结晶结构以及生成物相对分子质量的变化了解了混合溶剂对微晶纤维素的处理效果。结果表明,通过混合离子液体[BMIM]Cl和水并且添加固体酸催化剂形成新的混合溶剂体系对微晶纤维素进行预处理,发现溶剂在保留纤维素主要葡萄糖单元的同时能够有效地降低聚合度。聚合度从未处理时的190降到样品[B]Cl(10)的165和样品[B]Cl(10)+NR50的151。混合溶剂对非结晶或低结晶物质具有一定的溶解能力,并且对高结晶性纤维素部分的氢键结构起到破坏作用和造成整体结晶结构的歪曲。在随后的液化过程中,处理后的纤维素液化效率有所提高,在反应2 min时,固体酸加混合溶剂处理的微晶纤维素液化残渣率为19%,而未处理的液化残渣率29%。表明使用了混合溶剂添加固体酸的溶剂体系对加速液化的效果更佳,预处理对最终液化生成物的性质影响不大。

城区飞散致敏花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应研究

城市大气颗粒物污染和致敏花粉的污染已经对人群健康和城市空气质量产生了较为严重的影响.这2种污染物的协同生物效应正在成为大气环境科学、环境毒理学、免疫学等学科研究的前沿和热点研究领域.以上海大气中的细/超细颗粒物和日本关东地区致敏花粉(柳杉)为例,阐述了大气细/超细颗粒物的表征以及花粉致敏的过程.在研究中,观察到了日本柳杉花粉壁附着有直径<0.7μm的含变应原蛋白的微粒(Ubisch body),并用ELISA法揭示了日本关东地区大气颗粒物中含变应原蛋白的颗粒主要分布在<1μm的粒径范围内;而在上海大气颗粒物中,化学元素总量的最大值出现在细/超细粒径颗粒物(0.3～0.18μm)范围,污染元素S和Pb的质量浓度在超细(纳米尺度)/细颗粒物中比在其他粒径范围颗粒物中要高,另外还发现在上海大气颗粒物中有植物花粉的存在.城市大气颗粒物中的主要组分,柴油机车尾气颗粒物(DEPs)与飞散花粉之间存在协同生物效应,但其机制和过程还不清楚,在最新研究成果的基础上并结合国内外相关研究领域的进展,对飞散花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应的研究进行了总结并提出今后研究的方向.

宣威街道尘中重金属的分布特征及其健康风险评估

云南肺癌高发区(宣威)的环境污染与人群健康之间的关系一直是环境科学研究领域的热点之一.本研究采集了宣威市电厂及其上风向地区和下风向地区的街道灰尘,利用ICP-MS对样品中的重金属元素进行了分析;利用富集因子法对样品中的重金属污染及来源进行探究;并运用美国环境保护署(US EPA)发布的人体暴露风险评价方法对样品中重金属元素的健康风险进行了评估.结果表明,宣威街道尘土中Al、V、Ni、Co、Zn和Cd等金属元素的质量浓度明显呈"电厂>来宾>倘塘"的特征;V、Cd、Cr、Cu、Mn、Co、Ni、Pb、As和Zn等10种重金属的含量明显高于云南省土壤背景值,显示宣威市地表灰尘重金属污染较为严重;宣威街道中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属主要来源于电厂排放的燃煤颗粒物.健康风险评估的结果表明,宣威街道灰尘中10种重金属元素对儿童的非致癌风险大于成人,手-口摄入是灰尘重金属暴露的主要途径;宣威街道尘土中Cd、Cr、Ni、Co和As等5种致癌重金属存在潜在的致癌风险;Cr是威胁儿童健康的主要污染因子.

宣威肺癌高发区燃煤排放颗粒物中铁的价态及其氧化性

云南宣威地区的高肺癌死亡率被认为是与居民室内燃烧烟煤有关.为探明宣威地区高肺癌死亡率的原因,在宣威4个不同区域采集了原煤样品并在室内利用一套自行设计的烟气采集装置对所采集的原煤样品模拟当地燃烧条件进行了燃烧,获取燃煤排放颗粒物样品.使用BCR连续提取法(community bureau of reference,BCR)获取原煤、底灰和燃煤排放颗粒物中铁的赋存形态及分布特征,用高效液相色谱(HPLC)检测燃煤颗粒物在替代肺液(surrogate lung fluid,SLF)中产生·OH水平的变化.结果显示,原煤中存在大量的可氧化态铁,经过燃烧后,飞灰颗粒物中生物可利用的铁(酸可提取态、可还原态、可氧化态)占了很大的比重(46%~78%);燃煤颗粒物24 h所产生·OH的量在不同粒径颗粒物之间存在一定差异,在细粒径段(<1μm、1.1~2μm、2~3.3μm)和粗粒径段(3.3~7μm、>7μm)均表现为·OH的量随粒径减小而增加;同时,燃煤颗粒物中可氧化态Fe的含量与产生·OH能力具有一定的线性相关性(R2=0.32).