CuO/MXene的制备及NO_(2)的气敏性能

为了提升氧化铜(CuO)基气体传感器的传感性能,成功地采用水热法合成了CuO纳米材料并使用乙醇分散制样法合成了CuO/MXene复合纳米材料。通过实验分析和测试了其在不同温度下对低浓度NO_(2)的响应。结果表明,在掺杂MXene之后,传感器的性能得到了提升,且该传感器的最佳工作温度为110℃。在110℃下对低浓度的NO2响应迅速,其响应时间为10 s。经过测试发现该传感器具有优异的稳定性和特异性。

基于目标反射光的大气NO2夜间遥测系统研究

针对夜间大气NO2的连续和准确测量问题,搭建了一套基于目标反射光的大气NO2夜间探测系统。该系统主要由发射单元和信号接收单元构成,其光源采用波长为445 nm的3.5 W大功率半导体激光器。根据NO2气体在440~450 nm之间的激光差分吸收特性,确定NO2的激光探测波长为λon=444.8 nm和λoff=446.7 nm。首先针对半导体激光器波长及光强对温度与电流的敏感性进行了研究,由此确定波长及光强与温度、电流之间的定量关系;再根据建立的定量关系,通过控制半导体激光器温度稳定的同时改变电流实现激光波长的调节,并在探测过程中消去调节波长带来激光光强变化的影响;然后基于构建的系统开展NO2样气实验,计算了NO2差分吸收截面拟合值。在系统参数确定的基础上,分别于安徽大学与科学岛(中国科学院合肥物质科学研究院园区)开展外场实验,成功获得两观测点近地面NO2夜间浓度信息,并将其分别与国控站点数据以及科学岛长光程差分吸收光谱技术(LP-DOAS)数据进行对比,发现本系统的观测数据与国控站点的数据以及LP-DOAS的数据变化趋势呈现出较好的一致性,决定系数分别为0.902与0.891,验证了本系统的准确性和可靠性。此外,还开展了NO2垂直分布探测实验,成功获得了不同高度的NO2浓度值,证明了该系统在NO2垂直分布探测方面的可行性。

2013~2014年北京市NO_2时空分布研究

根据2013~2014年北京市NO2监测数据,对比分析了全年及重污染日NO2时空分布特征.结果表明：2013年NO2平均浓度为56μg/m3,2014年北京市NO2年均浓度为56.7μg/m3.年均及重污染日NO2月均浓度均呈波浪型分布,日变化呈双峰型分布;空间分布上北部及西部山区NO2浓度明显低于中心城区及南部地区.NO2浓度与PM2.5、CO、NO呈正相关关系,与O3、OX无明显相关性;全年NO2光解速率峰值平均在0.105/min左右,重污染日光解速率峰值平均在0.026/min左右;全年及重污染期间,氮氧化速率分别为0.142±0.061、0.190±0.036;高浓度NO2既有利于O3生成,又对重污染的形成起到了促进作用;重污染日特定条件下北京市NO2的两种转化机制以转化为NO3-过程为主导.经计算2000~2014年北京市机动车的保有量与NO2浓度的相关系数R为-0.84,机动车NOx排放量对北京市NO2浓度的变化有显著的影响.

中国NO_2的季节分布及成因分析

利用OMI卫星观测的对流层NO2柱浓度和113个重点城市地面ρ(NO2)监测数据,结合753个监测站降水资料以及中国气象局气象信息综合分析处理系统(MICAPS)气压场数据,研究了中国NO2的季节分布特征及其影响因素.结果表明:卫星遥感数据和地面监测数据同步显示了中国NO2浓度冬季峰值、夏季谷值的季节分布特征;月降水量与地面监测的ρ(NO2)呈负相关,相关系数为0.71.气压场平均结果表明,边界层气压场的特征是影响NO2浓度季节分布的另一个主要因素.

基于车载便携式DOAS对工业园区SO_2,NO_2和苯的走航观测

介绍了自行研发的便携式DOAS系统,该系统基于差分吸收光谱技术(differential optical absorption spectroscopy,DOAS),并结合了光纤光谱仪和多次反射池技术。通过采用SO_2标准气体和NO_2标准气体对系统的精确度及稳定性进行测试,利用该系统对铜陵市某工业园区的SO_2,NO_2和苯等污染成分开展了走航观测实验。结果表明,在整个测量期间,以上污染气体在近污染厂区显示了较高的浓度值,SO_2的最高浓度为5 023.2μg·m^(-3),NO_2为2 195.2μg·m^(-3),苯为162.5μg·m^(-3)。在吸收光程为12.6m时,系统对SO_2,NO_2和苯的最低检测限分别为67.0,169.9和30.6μg·m^(-3)。该便携式DOAS系统可为工业园区气体泄漏、无组织排放等气态污染物的应急性及监督性监测和评估提供便捷、有效的技术手段。

临安冬夏季SO_2、NO_2和O_3体积分数特征及与气象条件的关系

对临安大气本底站2003—2004年冬、夏季二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)进行了分析。结果表明:冬季NO2和SO2平均体积分数分别为19.48×10-9和35.74×10-9,而夏季的平均体积分数分别为4.81×10-9和8.12×10-9,冬季高于夏季;O3在夏季的平均体积分数为33.55×10-9,略高于冬季的25.44×10-9;夜间NO2和SO2体积分数比白天高,并且NO2呈明显的单峰单谷型分布,O3也呈单峰型但峰值出现在白天。NO2、SO2体积分数存在着明显的"假日效应",假日比非假日低,周五高于假日和非假日;但O3体积分数没有明显的假日效应。降水对SO2有明显的清除作用,但对NO2的清除作用不明显。与风向对比发现,夏季高体积分数的NO2、SO2都受到NW、WNW风的影响,冬季则分别受NE和SW、SSW风的影响;而O3受风向的影响较复杂,与局地光化学反应有关。

基于卫星数据研究兰州市NO_2时空分布特征以及冬季NO_x排放通量

搭载在EOS AURA卫星上的OMI探测器由于其较高时空分辨率在大气痕量气体（O3,NO2,SO2）探测中得到广泛应用.利用2010～2012年OMI NO2柱浓度数据产品重构了兰州市以及周边地区NO2柱浓度分布,分析了其时空变化特征,并利用西南风场下NO2空间分布特征采用拟合方法研究了NOx冬季排放通量以及寿命.研究表明,NO2柱浓度空间分布呈现以兰州市为中心,浓度向四周扩散的特征;兰州市NO2柱浓度的年变化特征为12月达到最大浓度,8月达到最小浓度;2010～2012年NO2寿命分别为10.6,9.9,9.1h,NOx冬季排放通量分别为175.3,183.7,179.9mol/s.其排放通量与兰州环境公报提供的氮氧化物排放通量数量级之间具有较好的一致性,说明利用卫星数据估算兰州的NOx通量方法的有效性。

京津冀地区大气NO_2污染特征研究

京津冀都市圈作为全国主要的重化工业基地,区域性大气污染问题成为关注的焦点。NO2作为二次颗粒物及光化学污染物的重要前体物,了解其在时空尺度的污染特征对于保护公众康健及大气污染综合治理具有重要意义。本研究主要基于OMI遥感反演数据并结合部分地面监测数据,研究了2005—2013年京津冀NO2区域污染特征。结果表明:京津冀NO2柱浓度总体呈现逐年升高的趋势,年平均增长速率可达5.69%。在空间格局上呈东南平原区高、西北山区低的特征,平原的年均柱浓度是山区的3倍多;平原区存在两大NO2高值区域,分别为北京-天津-唐山区域和石家庄-邢台-邯郸区域;9年内,NO2高值范围不断扩大,且呈现明显的连片趋势。各城市大气NO2在9年内的增长趋势也表现出明显的空间差异性。其中石家庄、唐山、邢台等NO2重度污染区域的增长速率最大,衡水、沧州、秦皇岛、廊坊等中度污染区域的增长速率次之,承德、张家口等轻度污染区域的增长速率最小。京津冀NO2柱浓度具有显著的季节变化特征,总体表现为秋冬高、春夏低,但山区与平原区差异较大。人口密度、能源消耗、机动车排放等人为因素与京津冀NO2污染密切相关,不同城市的首要影响因素却不同。北京NO2柱浓度变化主要受机动车排放影响,天津、唐山、石家庄、邯郸、邢台地区主要受工业燃煤的影响,其次为机动车排放。人为因素对平原区NO2柱浓度的影响作用始终占据主导地位,对山区的主导作用从2006年开始突显。此外,京津冀平原区NO2重污染中心的形成还受到特殊地形和不利的气象条件影响。2008奥运年,京津冀空气质量得到迅速且有效的改善,说明北京及周边省市联合开展大气污染治理及监管工作的有效性及必要性。

红花荷等植物对SO_2和NO_2的抗性

为探讨红花荷等24种园林植物抗SO2和NO2污染能力,以2～3年生实生苗为材料,通过人工气候室的盆栽实验,研究不同质量浓度SO2和NO2混合气体对园林植物苗木叶片相对含水量(RWC)、叶绿素相对含量、细胞膜质透性、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性和可溶性蛋白含量的影响。结果表明,随SO2和NO2浓度的增加,园林植物叶片细胞膜质透性和膜质过氧化产物变化规律基本一致,呈上升趋势;而SO2和NO2胁迫对叶片超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白质含量的影响规律不明显。采用隶属函数值法和聚类分析法对各指标测定值进行综合评价可知,黄槐和小叶紫薇抗污染能力强;红花荷、木棉、腊肠树、广宁红山茶、杜鹃红山茶、深山含笑、铁刀木和大花紫薇抗污染能力较强;红千层、澳洲火焰木、无忧树和穗花棋盘抗污染能力中等;红花羊蹄甲、红花风铃木、仪花、蓝花楹和黄花风铃木抗污染能力较弱;而美丽异木棉、复羽叶栾树、本地火焰木、宫粉羊蹄甲和樱花抗污染能力弱。

天津夏季低层大气O_3和NO_2浓度垂直分布

利用2007年8月8—24日天津255 m气象铁塔上连续17 d的φ(O3)和φ(NO2)及同期气象观测数据,分析了φ(O3)和φ(NO2)(以小时平均值计)的日变化和垂直分布规律及其与气象因子之间的关系.结果表明:天津市近地层φ(O3)分布具有明显的日变化和垂直分布特征,昼夜差异显著;一般情况下,φ(O3)日均值在220 m高度处最大,120 m处次之,40 m处最小;φ(O3)与温度和风速呈正相关,而与相对湿度呈负相关.φ(NO2)日变化多为双峰型,白天较低;φ(NO2)垂直差异较小,夜间稳定层使NO2产生局地积累,低层大于高层;φ(NO2)与温度和风速呈负相关,与相对湿度的关系比较复杂,白天呈正相关,夜间呈负相关.

山东省近10年对流层NO_2柱浓度时空变化及影响因素

利用OMI卫星对流层NO2柱浓度产品研究了近10年山东省NO2时空格局及影响因素,结果表明：对流层NO2柱浓度波动较大,10年柱浓度年均值增幅为28.5%,其中2011年浓度最高;对流层NO2柱浓度空间变化显著,2005～2009年四、五级高值仅出现在经济发达的内陆城市,2010～2012年四、五级高值范围显著扩大至中西部大范围地区,尤以2011年最为严重,2013～2014年,四、五级高值范围呈逐步缩小趋势;夏季丰富的降水对NO2具有显著湿沉降作用;山东省近10年地区生产总值不断攀升、机动车保有量大且增幅快、秸秆焚烧火点个数多,这些人为排放是对流层NO2柱浓度升高的主要影响因素。

中国环渤海地区SO_2和NO_2干沉降数值模拟及影响因子分析

利用耦合了Wesely大叶阻力干沉降模型的嵌套网格空气质量预报系统NAQPMS,对环渤海地区SO2和NO2的干沉降敏感因子、干沉降通量、空气质量进行模拟分析.结果表明,大气稳定度、太阳辐射、季节、下垫面类型为干沉降的主要敏感因子.大气越稳定,干沉降速率越小.太阳辐射越强,干沉降速率越大.SO2早秋干沉速率最小,冬季最大;NO2春、夏、早秋、晚秋的干沉降速率大致相同,冬季最小.SO2的干沉降速率在水面上较大,在沙漠上较小;NO2的干沉降速率在农田上较大,在水面上较小.由于不同敏感因子的共同作用,使得环渤海大部分地区SO2干沉降通量密度为0.05~0.25 g/（m2 s）,NO2干沉降通量密度均为0.05~0.30 g/（m2 s）,高值区均主要分布在河北南部、山东西北部以及辽宁中部的部分地区.干沉降通量密度从大到小依次为秋季、春季、冬季和夏季,白天干沉降通量密度普遍大于夜间,且在渤海海面上也有一定的干沉降通量.由于干沉降、源排放、输送等作用的共同影响,使得环渤海地区SO2平均浓度为（5~20）10-6,NO2平均浓度大致在（20~60）10-6,高值区主要出现在河北南部、山东西北部以及辽宁中部的部分地区.夏季个别地区浓度较高,大部分地区浓度较低,春、秋、冬3季大部分地区浓度较高.

差分吸收光谱法监测NO_2浓度技术研究

差分吸收光谱(DOAS)是利用气体分子对光谱具有特殊吸收这一特性来测量气体浓度的一种测量技术.本文介绍了DOAS法的基本测量原理,分析了DOAS的数据处理方法,并用DOAS法进行了不同情况时NO2气体浓度测量的实验研究。

光谱法与传统荧光法测量北京大气NO_2浓度及其对臭氧生成效率的影响

利用腔衰减相移式NO2光谱仪(CAPS)和传统化学荧光法(CL)同时测量北京2012年8月21—29日大气NO2浓度变化.对比两种仪器的NO2浓度,两种仪器结果在白天光化学反应较强期间偏差较大,最高可达25%.结合O3以及NOy观测计算了臭氧生成效率(OPEx),结果显示CAPS仪器结果计算得出的OPEx比CL小40%.对比低浓度和高浓度O3时期,前者差异小于后者,说明准确的NO2浓度测量对OPEx的计算至关重要,在O3污染期间尤为重要,是影响臭氧敏感性控制指标的一个显著因素.

北京市大气SO_2、NO_2和O_3的激光雷达监测实验

目前监测网中大部分SO2、NO2和O3监测设备为地基点式仪器。该种设备不能获得大气SO2、 NO2和O3的空间分布信息。 SO2、NO2和O3的空间分布数据在习惯上一般是通过球载探测仪来获取。但通过球载仪获得的数据时间和空间分辨率都较差。中科院安徽光机所已开发研制完成了车载测污激光雷达系统。该系统能进行大气SO2、NO2和O3进行三维空间扫描测量。利用该系统2001年12月27日至2002年 1月27日期间于北京市进行了大气SO2、NO2和O3的监测实验,首次给出了北京市近地面层大气SO2、 NO2和O3的激光雷达测量数据。测量数据与地面仪器的监测数据进行了比较,结果表明车载测污激光雷达系统的测量数据是合理可靠的。

云南13种乡土绿化树种对SO_2、NO_2气体反应的研究

采用人工模拟熏气的方法,研究了13种云南乡土绿化树种对城市SO2、NO2有害气体的反应。结果表明:云南红豆杉、长梗润楠、翠柏、滇润楠、麻栗坡含笑、南亚含笑、山玉兰对SO2气体的抗性弱,而云南含笑、脉叶虎皮楠、川滇三角枫对SO2气体的抗性最强,灯台树、川滇三角枫净化SO2的能力较强,其净化量分别为300mg.kg-1、700 mg.kg-1。NO2浓度为1.0 mg.m-3时,长梗润楠、云南含笑、云南拟单性木兰、云南红豆杉、麻栗坡含笑、灯台树叶片的N净化量依次为2 000 mg.kg-1、1 100 mg.kg-1、1 700 mg.kg-1、2 300 mg.kg-1、1 200 mg.kg-1、13 100 mg.kg-1。经综合比较:川滇三角枫对SO2气体具有较好的抗性和净化能力,而对NO2气体具有较好的抗性;云南含笑、云南拟单性木兰、脉叶虎皮楠等树种对SO2、NO2气体具有较好的抗性和净化能力。

利用SCIAMACHY遥感资料研究我国NO_2柱浓度及其时空分布

利用SCIAMACHY/ENVISAT 2003—2009年月均观测数据,结合1∶4 000 000行政区划图,得到了近7 a来我国城市级别NO2柱浓度的时空分布和变化趋势,并采用Seasonal Mann-Kendall非参数检验方法对各城市的变化趋势进行了显著性分析.结果表明:我国NO2分布东高西低,NO2柱浓度高值区主要分布在京津冀及环渤海区域、长江三角洲北部及广东省等地区.近7 a来我国北部和中部地区的NO2增长趋势显著,NO2柱浓度平均值最高和增速最快的前20个城市主要分布在江苏、山东和安徽等省的二级城市郊县和小城市.与统计年鉴工业废气排放数据的比较表明,工业废气排放与NO2柱浓度及其时空分布具有较好的一致性.这种新的NO2污染格局应该引起重视并采取有针对性的污染监管措施.

利用卫星数据和全球大气化学传输模式研究中国东部大城市对流层NO_2季节变化原因

利用卫星观测数据(GOME和SCIAMACHY)分析了1996年3月至2008年3月中国地区对流层NO2的分布特征和选定地区对流层NO2的变化趋势,并结合大气化学传输模式(MOZART-2)对中国东部大城市上空对流层NO2显著季节变化的原因进行了分析。研究发现:1)中国地区对流层NO2高值区主要分布在京津冀地区、长江三角洲和珠江三角洲;中国东部污染地区对流层NO2呈现显著的增长趋势,年平均增长值达到0.9×1015cm-2。2)中国东部大城市上空对流层NO2存在明显的季节变化,原因是OH对于对流层NO2的有效清除机制,对流层NO2在冬季出现高值,夏季迅速降低至一年中最低值;在以自然排放源为主的中国西部背景地区,对流层NO2则呈现明显的夏季高冬季低的特征。

国Ⅳ柴油机NO_2及NH_3排放特性试验研究

在CVS全流采样的发动机台架上,按ESC行驶工况对国Ⅳ柴油机进行测试。通过对比有无DOC+POC和SCR排放后处理装置情况下发动机的NO2和NOx排放特性,对NOx排放中NO2的比例和SCR系统的二次污染物NH3的排放进行了分析。研究结果表明DOC+POC可以使NOx中NO2的比例升高,但对大部分工况下NOx的排放量影响较小;采用SCR系统时NO2的比例比DOC+POC系统要低,还造成NH3的排放,尤其是高负荷工况下更为严重。

OMI遥感珠三角城市群NO_2的时空分布特征及人类活动影响分析

基于2005—2013年臭氧监测仪(OMI)遥感反演对流层NO2垂直柱浓度资料,分析珠江三角洲地区(简称珠三角)城市群及其相邻区域NO2的时空分布特征及变化趋势,并探究人类活动对NO2的影响。与地面观测数据对比检验显示,OMI遥感NO2资料可靠性较高。研究发现,珠三角城市地区由于工业生产活跃、汽车拥有量高、能源和电力消费量大,相应的化石能源消耗量大,这导致该地区对流层NO2柱浓度平均值(7.4×1015molec/cm2)约为相邻地区的3倍。与此同时,珠三角地区NO2高污染区域连成一片,城市群效应显著。正弦模型能较好地拟合珠三角及相邻地区NO2的周期性变化特征,NO2浓度高值均出现在冬季,低值出现在夏季。近9年珠三角地区NO2浓度呈下降趋势,与其第二产业产值和汽车拥有量呈较显著的负相关,这表明珠三角地区对氮氧化物排放的治理初见成效。粤东和粤北地区NO2浓度增长趋势显著,与第二产业产值和汽车拥有量存在较好的正相关性,可见工业排放和汽车尾气是这些地区NO2的重要污染源。粤西地区NO2浓度基本不变。