长江三角洲地区臭氧生成过程分析

建立了二维空气质量模式模拟长江三角洲地区臭氧体积分数,模拟结果和实测值吻合较好。并以常熟地区为例分析了臭氧生成过程。结果表明:干沉降对大气臭氧有明显的去除作用,平均为2 1μL (m3·h);水平输送过程对臭氧的影响和化学臭氧生成速率P(O3)具有明显的日变化特征;总体来说,水平输送对臭氧有净的去除,平均为1 9μL (m3·h);化学生成过程则增加臭氧体积分数,净生成速率为5 3μL (m3·h),表明该地区大气有较强的氧化性;计算了该地区的臭氧生成效率,结果表明1分子NOx从排放到去除期间可以生成7 5分子O3。

臭氧污染对不同品种小麦磷素吸收与分配的影响

利用中国稻—麦轮作O3-FACE(Free-air O3concentration enrichment)试验平台,研究了小麦(Tritcium aestivumL.)品种的物质积累、磷素的吸收与分配对大气臭氧浓度增加的响应。结果显示,大气臭氧浓度增加50%对供试小麦根和地上部的生物量积累影响差异较大,显著降低了扬麦16、烟农19和嘉兴002的产量,降幅为13.2%～35.7%,但对扬麦15和扬幅麦2号的产量无显著影响。臭氧增加导致5种小麦根系和地上部植株中磷含量呈下降趋势,而籽粒中磷含量却无显著变化。臭氧污染降低了磷在小麦根和籽粒中的积累量,促使小麦植株中磷由根部向地上部转移,增加了籽粒中磷所占比重。高臭氧浓度下扬麦16、烟农19和嘉兴002的磷偏生产力降低9.0～23.8(kg/kg,P2O5),磷素利用率显著降低8.2%～20.2%,但扬麦15和扬幅麦2号的磷素偏生产力与利用效率变化不明显。以上结果表明,臭氧污染具有改变小麦物质分配,影响土壤磷素在土壤-植物系统周转的潜在风险。

非甲烷挥发性有机物(NMHCs)对北京大气臭氧产生的影响

以2005年北京大气中臭氧(O3)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和NMHCs观测资料为基础,分析了夏季O3及其前体物的变化特征以及O3产生的影响因素。结果表明,北京夏季大气中O3体积分数较高,最高φ(O3)为199.79×10-9。按丙烯等量体积分数计算,大气中NMHCs体积分数以苯乙烯体积分数最高。AHC占总NMHCs的大部分,而AHC中以R-AROM最高。大气氧化剂OX产生率随着NOx的增加而递增,平均产生率为12.5×10-9h-1,而O3产生效率平均为4.0。O3净产生率在正午12:00最大,O3产生的过程中以过氧氢自由基的光化学生成反应为主。敏感性试验发现,大气中O3体积分数主要受NMHCs体积分数的控制,其中以R-AROM和R-OLE对大气中O3产生的贡献最大。

北京近交通主干线地区的臭氧生成效率

2004年9月27日至10月4日一冷锋系统途径北京并带来了大风和降水天气，为了解冷锋过境前后北京近交通主干线地区臭氧生成效率的变化，利用此期间北京外场观测资料和箱模式计算了臭氧生成率及生成效率．结果表明，臭氧生成率可由观测结果进行求算，表达式为Q·∑Zi·Ki·[VOCi]／KOH＋NO2·[NO2],臭氧生成效率（OPE）变化范围为1．5～6．0，均值约为3．0，冷锋系统过境前、后OPE变化不显著．削减近交通主干线地区的VOCs排放量能有效降低该地的臭氧浓度．

北京市郊区夏季臭氧重污染特征及生成效率

为研究北京郊区夏季O_3(臭氧)重污染过程特征及O_3生成的光化学敏感性,基于2016年夏季在北京郊区开展的针对O_3及其相关污染物的强化观测试验(7月23日—8月31日,共计40 d),分析了观测期间O_3浓度[以φ(O_3)计]变化特征、O_3重污染过程主控因素与O_3敏感性化学特征.结果表明:观测期间φ(O_3)超标时有发生,最大小时φ(O_3)为151.1×10^(-9),其中有15 d的φ(O_3)最大8 h滑动平均值(O_3-max-8h)超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值,占观测天数的37.5%;不同O_3重污染过程成因有所不同,城市烟羽传输的污染物对郊区O_3重污染过程影响显著(观测期间臭氧重污染过程:过程1,7月27—29日;过程3,8月9—11日;过程4,8月16日;过程5,8月21—24日),区域光化学污染对郊区O_3重污染过程也有贡献(观测期间O_3重污染过程2:8月4—6日);结合后向气流轨迹进一步辅助说明了不同重污染过程中O_3的来源不同.研究还发现,观测区域存在反"周末效应"现象,说明观测区域周末受人为影响较为明显;基于观测数据计算的OPE(O_3生成效率)分析了O_3光化学敏感性表明,在有OPE值的22 d内NO_x控制区和VOCs控制区出现的概率(41%)相等,即观测区域O_3对NO_x和VOCs均敏感;此外还发现,在O_3重污染过程中光化学敏感性会随其反应进程发生改变,由NO_x控制区逐渐转变为VOCs控制区.

水厂失效生物活性炭更换比例的生产性试验

臭氧-生物活性炭工艺的处理效能随时间整体呈现下降趋势,需要定期进行活性炭的更换或再生。以生物活性炭池已运行10年左右的X、Z水厂为研究对象,分别采用了100%和50%的更换比例,并进行2.5年的连续对比运行,以探究适宜的更换比例。研究结果表明,100%更换的活性炭池具有较好的净化效果,运行前半年,对水中TOC、阿特拉津以及三卤甲烷的去除率可达40%~50%、60%~70%、70%左右,且较高的更换比例有利于延长更换后生物活性炭的使用时间,100%和50%更换比例的活性炭池在使用2.5年后碘值分别降低至600、200 mg/g左右。旧生物活性炭的存在有利于强化新活性炭的挂膜,并且增加挂膜成熟后微生物的丰度和生物多样性。实际操作中,活性炭的更换比例应以保证水厂水质安全为前提,综合考虑经济成本及长效利用确定更换比例。

基于观测的臭氧污染研究方法

总结了国内外研究中常用的基于外场观测的臭氧污染成因分析方法。区域传输和本地生成的相对贡献以及臭氧与前体物的非线性关系是研究臭氧污染和制定控制对策的两个关键科学问题。基于对观测数据的分析,常见的量化区域传输和本地生成贡献的方法包括背景点测量法、TCEQ区域背景臭氧估算法和主成分分析区域背景臭氧估算法;用于诊断臭氧光化学生成机制的方法包括光化学指示剂比值法和基于观测的化学模型。本文对上述方法的原理和应用情况进行了总结,并对其优缺点和适用条件进行了评述,以期为环境监测资料的深入科学分析提供参考和借鉴。

基于臭氧-流化冰的水产品保鲜系统设计及其保鲜效能率研究

为了更好地衡量一种保鲜方式在节能和保鲜两个方面的综合效果,本文定义了一种新的评判指标——效能率,即制备单位保鲜工质消耗的能量所能达到的保鲜效果。其间利用自主设计的臭氧-流化冰水产品保鲜系统,从保鲜效果、制冰系统性能系数(COP)和耗冷量三个方面,对比计算了冰箱、碎冰、过冷水、臭氧-流化冰四种保鲜方式,并基于此引出了效能率的评价方法。研究结果表明,相比于其他三种保鲜方式,臭氧-流化冰组的保鲜效果最好且效能率最高。

臭氧生成效率(OPE)相关研究进展

大气光化学系统的非线性特征增加了O3控制的复杂性,因此各种有助于O3控制对策制定的指标研究备受关注,臭氧生成效率(OPE)就属于这样一种指标。对OPE相关的主要研究成果进行了综述,回顾了OPE定义及计算方法的演变,总结了OPE的空间和季节变化研究结果,分析、讨论了影响OPE的几个主要因素,指出了OPE研究中存在的问题和未来需要加强的方面。我国OPE研究非常缺乏,鉴于我国城市和区域O3污染形势,建议开展多点位、长时间的OPE观测研究,并结合模式研究深化对我国O3问题的认识,寻找有效的O3控制对策。

北京城区夏季O_3化学生成过程

选取2007年7月1日—8月31日中的21个晴空日,利用观测资料和光化学箱模式计算了北京城区测点的O3生成速率G(O3)和O3生成效率OPE.结果表明,21个晴空日中G(O3)日最高小时值分布在(18～82)×10-9h-1之间;在O3污染和非污染日G(O3)最高值的平均水平无显著差异,且与Ox浓度之间不存在一致的对应关系,表明O3化学生成过程不能全面解释地面O3浓度的累积,物理传输过程对测点O3实测浓度有显著作用;各个化学过程对G(O3)的贡献率对比结果显示,HO2在NO向NO2的转化中贡献最大;OPE值分布在2.8～5.8之间,总体水平为4.1±0.1;OPE值与NOx浓度之间为非线性关系,OPE值随NOx浓度的增加而减少,表明消减测点附近VOCs排放能有效降低O3浓度.

臭氧污染对不同品种小麦养分吸收与分配的影响

近地层臭氧(O3)污染会危害植物生长,势必间接影响氮素吸收利用.本研究利用开放式臭氧污染(Free-air O3 conc entration enrichment,O3 FACE)研究平台,研究了大气O3浓度增加(比周围大气高50%)对长江三角洲地区5个冬小麦(Tritcium aestivum L.)主栽品种(扬麦15、扬麦16、烟农19、扬幅麦2号和嘉兴002)的物质积累、氮素吸收与分配的影响.结果显示,O3浓度升高对秸秆和籽粒的影响远大于根系.烟农19、嘉兴002和扬麦16的产量因O3浓度升高而减少,而扬麦15和扬幅麦2号产量则变化不大.扬幅麦2号与嘉兴002的秸秆干物重因O3浓度升高而显著增加,扬麦15与烟农19分别呈增大与降低趋势,而扬麦16则无变化.表明O3污染对小麦干物质积累与分配的影响存在品种差异.O3浓度升高影响氮素在小麦根、秸秆和籽粒中的含量与分配趋势,但影响程度因品种而异.O3浓度升高导致扬幅麦2号的总吸氮量显著增加30.6%及烟农19的总吸氮量呈增加趋势,并使嘉兴002的总吸氮量显著降低34.8%及扬麦16总吸氮量呈降低趋势,但扬麦15的总吸氮量则不受影响.除扬麦15外,O3浓度升高具有减少籽粒氮占总氮比例的趋势,表明小麦响应O3污染对氮素吸收与分配调整机制存在品种差异.扬麦16、烟农19和嘉兴002的氮肥偏生产力因O3浓度升高而显著降低,而扬麦15和扬幅麦2号则无明显变化.扬麦16和嘉兴002的氮肥利用率因O3浓度升高显著降低,而扬幅麦2号呈增加趋势,扬麦15、烟农19呈降低趋势.综合来看,小麦扬麦15抗O3污染能力强于其它品种,而嘉兴002则最易遭受臭氧污染危害.评价O3污染对小麦干物质与产量的形成与分配、氮素在植物-土壤系统周转的影响应综合考虑品种差异.

上甸子本底站臭氧生成效率的观测研究

2008年3月26日～10月9日在北京上甸子大气本底站开展了O3、NOx、NOy、CO等气体的现场观测和VOCs采样观测.利用观测数据,首次取得该本底站臭氧生成效率(OPE),研究了OPE与NOx和VOCs的关系,探讨了HNO3干沉降对OPE的可能影响及订正方法.结果表明,观测期间逐日OPE值的变化范围为0.2～21.1,平均值为4.9±3.6;晴天的总体OPE值为4.3±1.5;OPE值随NOx浓度的变化基本符合抛物线关系,当NOx<14×10-9时,OPE随NOx的增加而增加;当NOx>14×10-9时,OPE随NOx的增加而减少;芳香烃和OVOCs与OPE存在密切的正相关关系.HNO3等NOx氧化产物的干沉降对计算的OPE有显著影响,导致计算结果偏高.利用北京市区和上甸子的NOy/CO值可以对观测期间的OPE值进行初步订正,但订正方法尚不够严谨,结果需要进一步验证.未订正的OPE计算值可认为是实际OPE的上限.

Fenton/MBR/臭氧组合工艺处理丁苯橡胶废水

丁苯橡胶生产废水具有环状有机物多且成分复杂、可生化性差、高难降解性等特点。采用催化氧化/MBR/臭氧组合工艺处理某丁苯橡胶生产企业废水,运行结果表明,该工艺运行稳定,出水水质可达到天津市《污水综合排放标准》(DB 12/356—2008)的二级标准。

基于观测数据的石家庄交通干线附近臭氧光化学敏感性分析

为确定石家庄东部郊区交通干线附近O_(3)生成光化学敏感性,利用2019年1月1日—2020年10月31日在线观测的NO_(x)、NOy和O_(3)等数据计算并分析了O_(3)生成效率(OPE)及O_(3)光化学敏感性的NO_(x)临界浓度.结果表明:①交通干线附近O_(3)光化学敏感性存在季节差异,春季主要受VOCs控制,整体OPE为2.6±0.3,夏、秋季节主要受NO_(x)与VOCs协同控制,整体OPE分别为5.3±0.4和5.1±0.8;②NO_(x)体积分数>11×10^(-9)时,O_(3)生成主要为VOCs控制;NO_(x)体积分数介于6×10^(-9)~11×10^(-9)时,O_(3)生成主要受VOCs与NO_(x)协同控制;NO_(x)体积分数<6×10^(-9)时,O_(3)生成主要为NO_(x)控制;③O_(3)生成敏感性存在日变化特征,10:00之前O_(3)生成主要受VOCs控制,10:00—11:00是O_(3)生成由VOCs控制转变为VOCs和NO_(x)协同控制的过渡时段,12:00之后O_(3)生成主要由VOCs和NO_(x)协同控制,且午后14:00—16:00之间NO_(x)对O_(3)控制比例凸显.因此,石家庄O_(3)治理不但要重视NO_(x)与VOCs排放源的协同管控,尤其午后还需要对NO_(x)排放源进行分时段精细化管控.