超长滤袋局部加密对滤袋表面过滤风速分布的影响

针对超长滤袋表面过滤风速沿其轴向分布极为不均的问题,采用数值模拟方法探究了超长滤袋局部加密对滤袋表面过滤风速分布的影响,为提升超长滤袋袋式除尘器的过滤性能寻求解决方法。结果表明:当超长滤袋未进行局部加密时,滤袋表面过滤风速沿其轴向自上而下呈递减趋势,最大过滤风速高达3.18 m/min(设计过滤风速为1.0 m/min),对应过滤风速分布均匀性指数为0.122,过滤风速分布极不均匀,此时滤袋顶部受到高速气流的冲刷作用明显;当对超长滤袋顶部30%长度滤袋进行局部加密后,滤袋表面过滤风速分布均匀性得到显著提升;当局部加密孔隙率由85%降至60%时,滤袋表面过滤风速分布均匀性指数由0.037先增至0.518后降至0.434,对应除尘效率并不受影响;当局部加密孔隙率取值为65%时,滤袋表面最大过滤风速降至2.1 m/min,此时过滤风速分布均匀性指数达到最大值0.518。

城市大气颗粒物中锑污染研究进展

随着工业化和城市化发展,高强度人类活动及锑化合物的广泛使用使城市大气环境中锑污染日趋严重。进入大气中的锑能长时间驻留并随大气环流进行长距离迁移造成跨区域污染。鉴于锑对人体的潜在毒性及致癌性,城市大气环境锑污染引起学术界和国家相关部门的高度重视,然而目前国内关于大气环境中锑的研究仍处于初期阶段。对城市大气颗粒物中锑的来源、污染特征、源解析等方面进行综述,在此基础上对大气环境中锑污染来源、迁移转化过程研究中的锑同位素应用前景进行展望,为进一步开展城市大气颗粒物锑污染研究、防治和环境管理提供参考。

中国城市PM_(2.5)污染暴露不平等及其驱动因素——基于Theil指数和LMDI分解

聚焦大气污染物PM_(2.5),对2015~2021年污染物浓度进行人口规模赋权,构建中国城市PM_(2.5)污染暴露水平指标,基于GINI系数和Theil指数测度污染暴露不平等,并按城市行政层级、省份进行差异分解;基于对数平均迪氏指数分解法(LMDI),分别对污染暴露水平、不平等程度进行驱动因素分解,探究其变化背后的社会经济因素.结果表明:中国城市PM_(2.5)污染暴露不平等总体温和,GINI系数保持在0.2以内且呈递减趋势.不同行政级别城市间未表现出污染暴露不平等,而省际差异对污染暴露不平等的贡献达68.4%;总体上能源的污染暴露乘数、政府绿色支出能耗强度是PM_(2.5)污染暴露水平的主要抑制因素,对污染暴露水平的驱动贡献超过60%.政府支出结构、支出规模、经济发展和人口因素对PM_(2.5)污染暴露起促增作用,但各因素在不同层级的城市间具有异质性;能源的污染暴露乘数、绿色支出能耗强度对不平等的动态抑制作用弱化,主要依靠能源绿色化的治污策略面临挑战.据此提出更好发挥政府作用,持续降低中国PM_(2.5)污染暴露水平,实现环境公共服务更加均等化的政策启示.

基于毒理基因组学的工业废气颗粒物毒性分析方法及应用

为了解决现有颗粒物毒性检测方法存在的成本高、周期长、过程复杂等问题,引入毒理基因组学分析方法,提出工业废气颗粒物样品预处理方法,基于酶标仪开展毒性测试,利用基因热图分析、应激模式反应和毒性终点深入探究颗粒物的毒性作用机制,验证了方法的可行性,并将该方法应用于某烧结机头电除尘器内4个电场(1号、2号、3号、4号)中颗粒物的毒性变化规律分析.结果表明:①对于有机组分,其主要诱导大肠杆菌细胞发生氧化应激反应和潜在的蛋白应激反应,颗粒物有机组分毒性呈4号电场>3号电场>1号电场>2号电场的特征,4号电场的颗粒物毒性终点最小,为3.01×10^(−10) mg/mL.②对于无机组分,4个电场(1号、2号、3号、4号)主要诱导大肠杆菌细胞分别发生普遍应激、DNA应激、氧化应激和蛋白应激,颗粒物无机组分毒性大小呈4号电场>2号电场>1号电场>3号电场的特征,4号电场的颗粒物毒性终点最小,为8.44×10^(−6) mg/mL.研究显示,基于毒理基因组学的工业废气颗粒物毒性分析方法不仅具有准确性,还能更加全面地阐述潜在的毒性模式,实现了工业废气颗粒物毒性的快捷可靠分析,可为后续相关研究提供理论支撑.

唐山市大气颗粒物和O_(3)多尺度变化及影响因素

采用KZ滤波法、多元逐步回归法和小波相干性分析法,从不同时间尺度探究了唐山市2015~2022年间PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)的演变特征,并有效区分和定量估算了污染源排放和气象因素对污染物浓度的贡献,揭示了气象因素对污染物不同尺度的影响,以及颗粒物和O_(3)之间的协同作用机制.结果表明:研究期间唐山市颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)的浓度长期分量均呈现显著下降趋势,季节分量和短期分量均呈现不同程度的周期波动.O_(3)浓度长期分量变化幅度较小,其季节分量和短期分量均在每年5~7月之间有明显变化趋势.颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)浓度的长期分量变化主要由源排放因素控制,且源排放贡献占90%以上,而O_(3)浓度的长期分量变化则由源排放和气象因素共同控制,且其贡献比例约为2:3.气象因素温度、相对湿度、地表垂直风速和降水量对PM_(2.5)主要表现为小时间尺度的正向作用和大时间尺度的负向作用.温度和短波辐射强度对O_(3)主要呈正向影响,而PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)之间存在小时间尺度的正向影响和大时间尺度的负向作用.

我国6个典型城市大气能见度及其影响因素研究

采用线性相关性分析、分类变量分析等统计学方法,分析了巴彦淖尔、石家庄、廊坊、郑州、武汉、广州六市2019—2020年的PM_(2.5)与气象观测数据,研究了PM_(2.5)浓度与大气相对湿度对大气能见度的影响。结果表明:六市大气能见度年变化规律虽存在较大差异,但最低值均出现于每年12月—次年2月,且年变化规律基本一致;气象条件、相对湿度、PM_(2.5)浓度对能见度的影响明显,其中相对湿度通过改变PM_(2.5)物化性质间接影响能见度,与能见度相关程度相对较弱。PM_(2.5)浓度与能见度的线性相关性良好,以幂函数为主;整体上,相对湿度与PM_(2.5)浓度对大气能见度影响呈协同作用,相对湿度越大的城市对PM_(2.5)的控制要求越高。此外,PM_(2.5)浓度高于平台点时,大气能见度基本不随PM_(2.5)浓度增加而继续降低,只有PM_(2.5)浓度低于突变点时,大气能见度才会随PM_(2.5)浓度降低而显著提升,各市能见度突变点与平台期点所对应PM_(2.5)浓度差异较大。

高海拔隧道施工粉尘运移特性及通风系统布置研究

为了降低高海拔隧道掘进机(Tunnel Boring Machine, TBM)在施工过程中产生的粉尘污染并进一步提高通风除尘效果,进而改善作业人员工作环境,研究以某高原TBM施工隧道为研究对象,利用流体仿真模拟软件Fluent对长压短抽方式下不同送风风管、除尘风管位置和抽压比参数进行计算,并将模拟结果与经验公式进行比较,分析粉尘在隧道内的运移特性。研究结果显示:长压短抽通风系统下的粉尘会在风流作用下向除尘风筒一侧运动,其中大部分粉尘会经过除尘风筒排出隧道外,小部分粉尘会在除尘风筒与隧道壁处形成聚集,且隧道内的机械设备对粉尘扩散有阻碍作用;当送风管口在距离掘进面约17 m时,隧道后程粉尘质量浓度较大,在距掘进面20 m处,隧道内的沿程粉尘质量浓度较小;当除尘风管在距掘进面12 m时,隧道内沿程粉尘质量浓度相对较大,作业环境恶劣。其中,作业人员集中区域的粉尘质量浓度最高,可达65.44 mg/m3,在距掘进面6 m位置处时,隧道环境较好。与抽压比为0.5相比,抽压比为0.8时隧道沿程粉尘质量浓度降低50%,除尘效果达到最佳。研究结论可为类似高原地区大断面TBM施工通风方案设计提供科学参考。

2022年末安徽一次大气重污染过程特征及成因分析

综合利用多源数据,应用HYSPLIT4轨迹分析、颗粒物区域传输分析等方法对2022年末安徽一次大气重污染过程变化特征及成因进行分析。结果表明:污染前期,受弱冷空气影响,有利于污染物输送至安徽地区;污染期间,地面处于弱气压场,混合层厚度较低,存在持续性逆温,且地面风速小、相对湿度较高、基本无降水,不利于污染物的扩散和清除,受区域输送叠加本地污染排放累积共同影响,污染程度加剧;2023年1月2日地面以东北、偏东风为主,风速增大、相对湿度下降、混合层厚度抬升,扩散条件转好,污染程度减轻。在此次污染过程中,山东、江苏、河南对安徽累积的区域输送贡献率占比为48.5%,高于安徽本地污染的贡献率(21.4%)。

基于ELPI+研究南昌碳气溶胶粒径分布与肺沉积表面积

掌握气溶胶及碳组分的粒径分布有助于识别来源和探讨形成机制,肺沉积表面积(LDSA)是气溶胶颗粒在人体呼吸道肺泡区沉积的健康风险评估重要指标。2017年12月-2018年11月,利用荷电低压颗粒物采样分析仪(ELPI+)研究南昌室内、外气溶胶和碳组分的粒径分布与LDSA,结果显示,采样期间环境空气混合受体点、道路旁、打印室、学生宿舍的主要空气颗粒物分别为核模态与积聚模态、爱根核模态与核模态、核模态、积聚模态。室外、室内空气颗粒物中有机碳(OC)粒径分布特征相似,为单峰型,峰值出现在0.256~0.382μm;颗粒物中元素碳(EC)的粒径分布在室内呈单峰型,在室外呈多峰型;不同微环境颗粒物OC/EC比值的粒径分布大多呈“L”型,打印室内不同粒径颗粒物OC/EC比值无明显差异,近似呈“—”型。室外空气颗粒物中优势碳组分是OC_(2)、OC_(3)、OC_4和EC_(1),主要源于燃煤排放和机动车尾气,室内空气颗粒物的优势碳组分是OC_(1)、OC_(2)、OC_(3),主要源于香烟燃烧和室外空气渗透。不同微环境颗粒物的LDSA有差异,室外混合受体点、道路旁和室内打印室、学生宿舍的LDSA日均值分别为49.0、10.9、29.9和31.0μm^(2)/cm^(3);在有明显贡献源(如打印机工作或香烟燃烧)的室内环境中,特别是香烟燃烧的影响下,短时间内颗粒物LDSA非常高,超过环境空气颗粒物LDSA的最高值;道路旁空气中小于100 nm颗粒的LDSA占比高,存在香烟燃烧的室内100~600 nm粒径颗粒物的LDSA占比高。

民用燃烧源排放PM_(2.5)中多环芳烃的光化学氧化过程

利用潜在气溶胶质量氧化流动反应器(PAM-OFR)测定了不同民用燃烧源新鲜和老化母体多环芳烃(pPAHs)及含氧多环芳烃(oPAHs)的排放量.结果表明,大气光化学氧化后,pPAHs的排放因子下降了29.5%~82.9%,而oPAHs呈现上升趋势.这表明pPAHs主要通过民用燃烧源直接排放到大气中,可被视作一次有机气溶胶(POA),oPAHs由大气中的有机物光氧化生成,被视为二次有机气溶胶(SOA).生物质燃烧过程中pPAHs老化排放因子的平均下降率(73.2%)明显高于煤(56.2%),表明与煤相比生物质燃烧排放的pPAHs在光化学氧化中更具发生化学反应的潜力,从而生成氧化程度更高的物质.研究还表明大气光化学氧化过程会导致oPAHs/pPAHs比值有明显的增加,这说明了pPAHs与·OH反应生成oPAHs的二次反应机理.

西安PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物分子特性和来源季节差异

利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbon,OC)和元素碳(Elemental Carbon,EC)的质量浓度由高到低依次为:冬、秋、春、夏,且南北郊差异不显著。PM_(2.5)中水溶性有机碳(Water-Soluble Organic Carbon,WSOC)质量浓度为3.50~17.29μg/m^(3),冬季WSOC质量浓度最高。四季的WSOM中均含有紫外光类腐殖质和可见光类腐殖质。秋、冬和夏季类富里酸的荧光强度占比最大。WSOM的E_(2)/E_(3)、E_(3)/E_(4)和AAE值由高到低依次是:冬、春、夏、秋。SUVA 254和MAE_(3)65值均在冬季最高,夏季最低。冬季WSOM的相对分子质量和腐殖化程度较小,分子苯环取代程度最大,光吸收能力对光吸收的波长依赖性较强;秋季WSOM的相对分子质量较大,腐殖化程度较强,光吸收的波长依赖性较弱;夏季WSOM的芳香化程度和光吸收能力及春季WSOM分子苯环取代程度最弱。碳组分质量浓度、UV 254、α350和荧光强度两两呈显著正相关(p<0.01)。WSOM的荧光指数(Fluorescence Index,FI)、生物源指数(Biogenic Index,BIX)和腐殖化指数(Humification Index,HIX)值分别为1.51~2.15、0.88~1.46、1.18~3.19。冬季WSOM的自生来源最高,夏季WSOM的陆源来源比例相对较大。西安市污染气团主要来自于陕西省区域气团传输。西安市四季PM_(2.5)碳组成及WSOM的荧光组分、分子特性和来源存在季节差异,但北郊和南郊的紫外荧光光谱特性和来源差异不显著。

考虑平均辐射温度的室外作业人员热应激研究

为了准确预测室外高温环境下作业人员的热应激水平,研究了作业人员核心温度和最大允许暴露时长的影响。基于平均辐射温度和代谢率的计算方法对预测热应激(Predicted Heat Strain,PHS)模型进行改进,研究不同平均辐射温度和代谢率对作业人员的核心温度的影响,并分析了直肠温度和出汗量确定的最大允许暴露时长的变化规律。结果显示:人体核心温度随平均辐射温度和代谢率的增加而增大,当代谢率≥419 W/m^(2)时,人体核心温度随作业时间快速上升并达到阈值;代谢率和平均辐射温度对出汗量确定的最大允许暴露时长影响较小,直肠温度确定的最大允许暴露时长随着代谢率的增加而显著降低。研究结果可为室外高温作业人员热安全评估提供指导。

黄河流域气溶胶时空异质性及影响因素分析

基于大尺度黄河流域的长时序气溶胶光学厚度(AOD)的分析较少,且因素分析也集中在气象条件方面,针对该问题,搜集了MODIS气溶胶产品数据,基于地理加权回归模型(GWR)分析了整个黄河流域的时空变化特征,定量探讨了地理环境、自然气象和社会经济对AOD的综合影响。结果表明:黄河流域AOD整体为下降趋势,由2001年的0.38下降至2020年的0.22。AOD的变化具有明显的季节性,春夏季高于秋冬季,这可能是气温、大气扩散条件和植被覆盖等因素共同作用的结果;从空间分布角度来看,研究区AOD为自西向东呈现梯度递增分布,与流域DEM分布趋势相反,说明地形与气溶胶之间有密切关联。基于GWR模型的研究结果表明:地形植被对整个黄河流域AOD影响程度最大,其次为社会经济、自然气象。针对黄河流域内重点城市的研究结果表明:不同城市气溶胶光学厚度的月际变化有较大差异,流域上游城市西宁、银川和包头的AOD水平较低,冬季AOD最高,夏季AOD最低,而中下游城市夏季AOD最高,冬季最低。

陕西省环境气象条件评估指数时空变化特征研究

基于陕西省10地市2015—2020年PM_(2.5)浓度实况监测数据和气象条件评估指数EMI,统计分析EMI和PM_(2.5)相关性及近年EMI的时空分布特征,定量评估气象条件变化及综合治理措施对陕西环境空气质量的影响。结果表明:陕西省2015—2020年EMI可较好地表征和评估气象条件变化导致的PM_(2.5)浓度变化。2015—2020年EMI呈线性降低趋势,气象条件持续向好。月EMI均呈明显的单谷分布特征,EMI冬半年大,夏半年小。各区域EMI总体上呈关中高、陕南次之、陕北最低的分布特点,关中中部、东部EMI最大。EMI正距平百分比高值区主要分布在关中地区,各年关中均有60%以上面积正距平,其中2016年冬季关中83.0%面积正距平,37.5%面积正距平超过100%。2020年陕西省各区域环境空气质量较2015—2019年均有明显改善,全省PM_(2.5)浓度较前5 a平均降低24.8%,全省气象条件改善使PM2.5浓度较近5 a降低16.4%,排放变化使得PM_(2.5)浓度较前5 a平均下降9.4%,可见,近年陕西省大气污染综合治理措施成果显著,环境质量明显改善。

城市工业源挥发性有机物排放总量分配方法研究

VOCs是近阶段中国大气污染防治的关键污染物,总量控制是行之有效的污染控制手段。此研究基于利税贡献、治理成本、减排潜力、污染贡献建立了城市工业源VOCs总量分配指标体系,基于各指标的内涵与熵权法分析提出分配系数,率定了15个重点行业VOCs治理成本,建立的总量分配技术应用于苏州市。结果显示,到2025年,苏州市化工、装备制造、电子3个行业分配VOCs总量占比最高,分别占13个重点行业总量的17.9%、12.2%、11.2%。此方法综合考虑经济效益与环境污染贡献等因素影响,优化了工业源VOCs总量分配方法,有助于完善总量控制体系和提高污染控制效果。

全球海滩重金属污染的研究进展

海滩粗颗粒沉积物中的重金属污染问题常被忽视,但是日益增强的人类活动造成了海滩沉积物重金属不同程度的污染,对海滩及周边的动植物和人类产生严重的损害,并降低了海滩质量和旅游及生态价值,这一问题受到越来越多人的关注。因此要及时了解海滩重金属污染的程度、范围、生态风险及其检测方法。本文在查阅全球海滩沉积物重金属污染的大量数据基础上,总结了海滩重金属在全球范围内的污染程度及分布特征,阐明了海滩重金属的污染评估结果及生态风险,揭示了海滩重金属的来源及其在沉积物中的扩散规律,并分析了海滩重金属污染的检测方法以及存在的问题。研究结果将对有效治理海滩污染、保护生态环境及健康发展旅游经济提供重要参考。

改性碳纳米管接枝氯磺化间位芳纶纳米纤维膜的制备及性能研究

将多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWCNTs)与间位芳纶(Meta-Aramid,PMIA)进行复合有利于增强PMIA力学性能,近年来已成为研究热点,但MWCNTs分散性差、结合力差还易脱落,限制了其应用。利用氨基改性碳纳米管(MWCNTs-NH_(2)),同时将PMIA进行氯磺化改性(PMIA-SO_(2)Cl),使PMIA-SO_(2)Cl与MWCNTs-NH_(2)通过—SO_(2)Cl与—NH_(2)偶联在一起,并采用超声波辅助溶液共混的方法,制备MWCNTs-NH_(2)/PMIA-SO_(2)Cl悬浮液。采用静电纺丝法,制备MWCNTs-NH_(2)/PMIA-SO_(2)Cl纳米纤维膜。结果显示,PMIA-SO_(2)Cl与MWCNTs-NH_(2)的偶联作用明显增强了MWCNTs在PMIA基体中的稳定性,与改性前相比,改性后悬浮液中MWCNTs分散更均匀,平均粒径更小。与MWCNTs/PMIA及MWCNTs-COOH/PMIA相比,改性后MWCNTs-NH_(2)/PMIA-SO_(2)Cl纳米纤维膜的力学性能与过滤性能均显著提高。

基于地理加权随机森林的长三角PM_(2.5)建模

采用随机森林(RF)和地理加权随机森林(GWRF)对长三角地区2003~2019年的PM_(2.5)浓度及其驱动因素数据进行训练、校验与测试,并探讨它们之间的关系.结果表明:(1)相比RF模型,GWRF模型对PM_(2.5)浓度的训练和预测更优,其各项模型评估指标均优于RF模型,且GWRF模型残差的空间自相关性更低.(2)GWRF模型预测2019年PM_(2.5)浓度分布优于RF模型,与实际观测浓度分布基本一致,但两个模型均存在北部高估南部低估的情况,且高估区域大于低估区域.(3)RF模型在研究PM_(2.5)浓度分布最重要且显著的驱动因子方面是全局性的,而GWRF模型得到干旱、气温、温差、风速以及人类干扰对PM_(2.5)分布的影响是局部性的.在大尺度下,这种局部性的效应对于PM_(2.5)精细化防控更具实际性的指导意义.此外,在全球气候暖干化和区域气候空间异质性的背景下,把干旱融入PM_(2.5)预测并建立具有局部效应的模型有助于环境监管机构及决策者制定防控措施.

硅酸盐/聚四氟乙烯/芳纶针刺毡复合滤袋的制备与性能

为了研发适用严苛高温工业条件下使用的袋式除尘器用针刺毡滤袋,利用乳液浸渍后处理工艺制备了具有热电/压电特性的硅酸盐(Polar Silicate,PS)粉体/聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)涂层复合芳纶针刺毡滤袋,探究了PS粉体粒径及附着浓度对复合滤袋捕集效率及阻力特性的影响规律,研究了复合滤袋机械性能,并通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对复合滤袋进行了微观形貌分析。结果显示:PS粉体粒径对滤袋的阻力影响不大;PS粉体粒径在>21~32μm时,滤袋的过滤效率最大;最优附着浓度为6 mg/cm^(2)时,滤袋对0.3~1μm粒子的过滤效率提升幅度≥12.58百分点,滤袋的品质因数最高;PS粉体/PTFE/芳纶复合滤袋的耐磨性比芳纶针刺毡滤袋提升了19.86%,挺度提升了22.22%,纵向拉伸强度提升了14.07%。研究所制备的复合滤袋能够适应严苛的高温工业环境,可更好地控制工业排放的微细颗粒物。

夏季干旱对大气污染物的影响与驱动因素

利用2022年1月~8月中国300个地级市大气污染物(PM_(2.5),PM_(10),NO_(2)和SO_(2))小时浓度数据及同期气象数据,研究夏季干旱对大气污染物的影响及其驱动因素.研究结果显示:干旱期间和正常期间长株潭城市群PM_(2.5),PM_(10),NO_(2)和SO_(2)浓度累积分布存在显著差异,且3个城市间同类污染物浓度的累积分布模式具有明显一致性.夏季干旱事件对PM_(2.5),PM_(10),NO_(2)和SO_(2)污染具有一定的抑制作用,其NO_(2)分别累积降低45.27μg/m^(3)(长沙),48.53μg/m^(3)(株洲)和13.40μg/m^(3)(湘潭);PM_(10)累积降低了56.30μg/m^(3)(长沙),55.68μg/m^(3)(株洲)和23.73μg/m^(3)(湘潭);PM_(2.5)分别累积降低了36.54μg/m^(3)(长沙),24.48μg/m^(3)(株洲)和37.52μg/m^(3)(湘潭);SO_(2)分别累积降低了2.19μg/m^(3)(长沙),18.51μg/m^(3)(株洲)和4.35μg/m^(3)(湘潭).干旱通过气温,气压,风速和相对湿度4个驱动因素来降低PM_(2.5),PM_(10),NO_(2)和SO_(2)浓度.