二氧化氮和有机硝酸酯测量技术研究进展

二氧化氮和有机硝酸酯均是大气中非常重要的痕量气体。二氧化氮的浓度是衡量大气污染程度最重要的指标之一,同时,二氧化氮是对流层臭氧的主要来源,也是导致光化学烟雾和酸雨的重要前体物;大气中的有机硝酸酯具有低温稳定、高温易分解的特性,因此是二氧化氮的潜在源,并且对臭氧的全球分布有一定影响。因此,准确获得环境大气二氧化氮和有机硝酸酯浓度对于研究大气化学过程具有重要意义。早在20世纪五、六十年代,化学发光技术和分光光度技术就被用于环境大气二氧化氮的测量,随着技术的发展,差分吸收光谱技术、激光诱导荧光技术、可调谐二极管激光吸收光谱技术、腔衰减相移光谱技术、腔衰荡吸收光谱技术以及腔增强吸收光谱技术等纷纷被用于测量各种环境下的二氧化氮含量。对大气有机硝酸酯的准确测量在氮循环研究方面具有重要的意义。当前,有机硝酸酯的主要测量技术有气相色谱电子捕获检测以及通过热解转化为二氧化氮进行间接测量等方式。综述了国内外对环境中二氧化氮和有机硝酸酯测量技术研究现状和发展趋势,对现有测量方法的原理和优缺点进行了详细介绍和对比,并总结了各个研究方法在外场观测中的应用。

天津市大气中二氧化氮短期暴露对心血管疾病急救人次的影响

目的探讨天津市大气中二氧化氮(NO_(2))短期暴露对心血管疾病急救人次的影响。方法收集2015-2022年天津市环境空气质量数据、气象数据和急救中心接诊数据。采用基于Poisson回归的广义线性模型,分析大气NO_(2)暴露与心血管疾病急救人次的关系。结果2015-2022年天津市心血管疾病急救人次共计107179人。NO_(2)日均浓度每上升10μg/m^(3),心血管疾病急性发病风险增加1.11%(95%CI:0.42%~1.82%),且存在累积滞后效应。性别分层结果显示,NO_(2)对女性心血管疾病急救人次有影响且存在累积滞后效应,对男性的影响无统计学意义。年龄分层结果显示,NO_(2)对年龄<65岁和年龄≥65岁人群的心血管疾病急救人次均有影响且存在累积滞后效应,对年龄≥65岁人群的影响更为明显。结论大气中NO_(2)污染浓度的升高可能导致心血管疾病急性发病风险的增加,并且具有累积滞后效应。对女性和老年人的影响更为明显。

重庆市2014—2019年二氧化氮(NO_(2))与眼科门诊就诊人数关系的时间序列分析

目的 分析重庆市2014—2019年二氧化氮(NO_(2))质量浓度与眼科门诊就诊人数之间的关系,为治理大气污染、保护眼部健康提供科学依据。方法 收集重庆市2014—2019年大气污染物[NO_(2)、颗粒物(PM_(10)和PM_(2.5))、二氧化硫(SO_(2))、一氧化碳(CO)和臭氧(O_(3))]的日平均质量浓度、气象因素(平均气温和平均相对湿度)及重庆市医科大学附属第一医院眼科门诊逐日就诊人数,基于广义相加时间序列模型分析NO_(2)质量浓度与眼科门诊就诊人数之间的关系及滞后效应。结果 重庆市2014—2019年NO_(2)日平均质量浓度为(40.88±15.06)μg/m^(3),重庆市医科大学附属第一医院眼科日均门诊就诊人数为(198±111)例。NO_(2)质量浓度每增加10μg/m^(3),当天眼科门诊就诊人数增加1.96%(95%CI 0.85%~3.08%)。结论 NO_(2)质量浓度的提高可能增加重庆市居民眼科疾病发生风险,可通过控制环境中NO_(2)质量浓度来改善空气质量,保护人体眼部健康。

二氧化氮浓度时空预测:一种区间二型直觉模糊神经网络方法

空气中二氧化氮浓度的高低对环境保护和公共健康具有重要影响。目前二氧化氮浓度预测方法在表征时空关联性方面存在不足。鉴于此,提出了新的使用区间二型直觉模糊神经网络时空预测二氧化氮浓度的方法。首先,阐述了该区间二型直觉模糊神经网络框架,引入可变系数加权其隶属部分和非隶属部分的输出,并采用随机向量泛函链接神经网络作为规则后件;然后,为确定网络结构和参数,采用分层聚类算法得到模糊规则库,并通过最小二乘法优化网络后件的输出权值;最后,使用2018年1月至3月采集的北京市二氧化氮浓度真实数据进行数值验证。实验结果表明,与现有方法相比,该方法在短期和长期时空预测方面均取得了较高的预测精度和效率。

氮掺杂二氧化铈的制备、性能及应用研究现状

氮元素掺杂对CeO_(2)物化性能有显著影响,氮掺杂后CeO_(2)表现出优异的光催化、热催化和电化学性能,但目前关于氮掺杂CeO_(2)的研究相对较少,缺乏对现有氮掺杂CeO_(2)研究成果的系统总结与梳理。为此,总结了目前制备氮掺杂CeO_(2)的主要方法、讨论了氮掺杂对CeO_(2)物化性能的主要影响、分析了目前氮掺杂CeO2的主要应用场景、展望了未来氮掺杂CeO_(2)需开展的主要研究工作。

电催化二氧化碳与含氮小分子共还原的缺陷与界面工程

化石燃料的大量燃烧和利用造成日益严重的能源危机、全球气候变暖和环境污染,已成为人类面临的严峻挑战.因此,迫切需要开发可持续的能源存储和转换技术.其中,将二氧化碳(CO_(2))、氮气(N_(2))、硝酸盐(NO_(3)^(-))和亚硝酸盐(NO_(2)^(-))等广泛分布的小分子和环境污染物转化为高附加值的化学品和燃料受到了广泛关注.然而,工业合成方法通常需要高温高压等极为苛刻的条件并消耗大量的能量(如Haber-Bosch和Bosch-Meiser方法分别用于合成氨(NH3)和尿素),这加剧了能源危机和环境污染.因此,在常温常压下,由可再生的电能驱动的电化学催化小分子转化为高附加值化学品被认为是最有前途的能量储存和转化技术之一,它为缓解日益严重的环境问题和能源危机提供了契机.本文系统地总结了近年来在常温常压下电催化CO_(2)与含氮小分子(N_(2),NH_(3),NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-))共还原合成高附加值的含氮肥料(如尿素)和化学品(如酰胺和胺等)的研究进展,尤其是缺陷化学和界面工程与催化活性/选择性之间的构效关系.首先,根据空间尺寸和来源介绍了缺陷的分类,阐述了界面和缺陷之间的内在联系,总结了掺杂、刻蚀、热处理等缺陷构建方法,以及电镜法和谱学法等缺陷表征手段.其次,系统地介绍了通过构建空位(尤其是氧空位)、异原子掺杂、设计单原子催化剂及双原子催化剂等缺陷设计策略来提升电催化碳-氮(C-N)偶联反应合成含氮有机物性能的最新研究进展,阐明了不同缺陷结构对催化剂电子结构和反应物/中间体吸附特征的调控作用.此外,归纳了构建金属/金属界面、金属/碳界面和金属间化合物(合金)等界面工程策略对电催化性能的调控.通过总结经典案例,重点强调了影响目标产物催化性能和选择性的关键因素和描述符.最后,针对目前电催化C-N偶联反应中存在的反应过程复杂、催化机理不明确、副反应严重、目标产物催化活性和选择性较低等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)采用机器学习、分子模拟计算、密度泛函理论计算等预测并筛选高效的缺陷和界面工程的电催化剂,并对可能的活性位点和反应路径进行预测;(2)优化催化剂制备过程,实现催化剂中不同缺陷和界面的可控合成;(3)发展先进的原位表征技术监测电催化剂表面上的动态变化和识别反应过程中产生的中间体,结合理论计算对电催化C-N耦合反应的催化机理和反应路径进行深入地理解.综上所述,本文系统地总结了通过缺陷和界面工程调控催化剂结构并提高电催化C-N偶联反应合成含氮有机物的策略,并对该领域目前存在的挑战和未来的发展前景进行了展望,为促进电化学C-N偶联反应的工业化应用提供借鉴.

一氧化氮、二氧化氮电化学检测气体报警器校准

建立一氧化氮、二氧化氮电化学检测气体报警器的校准方法,评定了校准结果不确定度。介绍了一氧化氮、二氧化氮电化学检测气体报警器的测试原理和应用,分析了该类仪器检定规程和校准规范缺失的问题现状。利用一氧化氮、二氧化氮气体标准物质进行试验,选择仪器的示值误差、测量重复性、响应时间作为主要校准项目。通过试验和参考其他技术规范给出了参考技术指标:绝对误差为±2μmol/mol,或者相对示值误差不大于±10%,满足其中之一即可;重复性不大于3%;响应时间不大于120 s。利用校准案例对校准方法进行验证,结果表明该校准方法切实可行,给出的参考技术指标较为合理。

氮掺杂多孔碳负载甲基化聚乙烯亚胺对二氧化硫的有效吸附

为了解决目前难以大量处理二氧化硫排放的问题,将富含叔胺基团的甲基化聚乙烯亚胺(mPEI)负载到对二氧化硫有一定吸附性的氮掺杂多孔碳(GU-1)上,制备了多种比例的负载产物(n mPEI@GU-1),并考察n mPEI@GU-1对二氧化硫的吸附能力。研究结果表明:在25℃和101.3 kPa的条件下,n mPEI@GU-1对SO 2的吸附量可以达到5.10~7.01 mmol·g^(-1),复合物相比单一组分,吸附二氧化硫的能力有较大提升。随着温度升高,样品对于二氧化硫的吸附性能逐渐降低,符合气体吸附规律,并通过多次重复实验证明了所制备的样品对SO 2具有良好的可逆吸附能力。

农作物种植区一氧化氮及二氧化氮排放通量特征研究

研究针对农作物种植区的含氮元素气体排放问题,对一氧化氮及二氧化氮排放通量特征进行了研究。过程中选取实验区域代表研究所处地区,对地区农作物种植条件和特点进行了分析,通过划分实验样地和对照样地的方式对是否施肥时的农作物种植区气体排放进行对比分析,并设计了相应的气体收集和分析方法。实验结果表明,在观察期间,实验样地的一氧化氮最大通量达到997.19μg·N·m^(-2)·h^(-1);对照样地中第一季农作物种植期间的一氧化氮累积排放量约为0.047 kg·N·ha^(-1);实验样地的二氧化氮最大通量为994.81μg·N·m^(-2)·h^(-1)。说明农作物种植区的含氮元素气体排放主要集中在农作物栽种时间段内。

北戴河环境空气臭氧污染与二氧化氮气体的关系研究

使用北戴河环保监测站二氧化氮与臭氧1小时平均浓度监测数据,分析2014年-2022年臭氧超标前后5小时及超标过程中气体浓度的变化,结果表明:臭氧浓度年均值呈逐年增长趋势,二氧化氮浓度年均值呈逐年减小趋势。臭氧与二氧化氮浓度为线性负相关,相关系数为0.69235。臭氧超标前5小时二氧化氮浓度迅速减小,超标后5小时二氧化氮浓度迅速增加。臭氧污染持续时间越久二氧化氮消耗越多,臭氧污染浓度越高二氧化氮浓度越低,当持续污染时间超过12小时或臭氧浓度大于400μg/m 3,二氧化氮与臭氧浓度的比值将减小到超标初1小时浓度比值的50%以上,臭氧污染时间越长二氧化氮与臭氧浓度的比值增大越明显。

氮中一氧化氮、二氧化硫、一氧化碳气体标准物质的研制

介绍了氮中一氧化氮、二氧化硫、一氧化碳气体标准物质的研制过程。以高纯一氧化氮气体、高纯二氧化硫气体、高纯一氧化碳气体、高纯氮气为原料,采用称量法制备了氮中一氧化氮、二氧化硫、一氧化碳气体标准物质,采用与同基体国家一级标准物质比较的方法定值。对原料气中的杂质进行了分析,基于傅里叶变换红外光谱分析仪建立了分析方法,对制备的气体标准物质进行了均匀性和稳定性考察。结果表明:研制的氮中一氧化氮、二氧化硫、一氧化碳气体标准物质均匀性和稳定性良好,浓度特征量值范围为:一氧化氮:200~1000μmol/mol、二氧化硫:200~1000μmol/mol、一氧化碳:1000~5000μmol/mol,相对扩展不确定度为1.5%(k=2)。

基于氧化锌骨架的二氧化氮传感器及其敏感特性增强方法

提出了一种基于结构优化特性优化的α-6T的传感器敏感特性增强方法。通过水热法和有机热蒸发,制备了不同α-6T厚度的α-6T/氧化锌(ZnO)层状复合气体传感器。与单一α-6T传感器相比,优化后的复合传感器具有更高的响应(是单一α-6T的2.14倍)、更快的响应(是单一α-6T传感器的18.81%)。此外,基于形态学特性和异质结理论分析建立了α-6T/ZnO复合薄膜的敏感特性增强机制。研究为基于α-6T的NO_(2)传感器提供一种简单的增强方法。

氮气中二氧化氮气体标准物质的制备

主要介绍了氮气中二氧化氮气体标准物质的研制过程,参照GB/T 5274.1-2018《气体分析校准用混合气体的制备第1部分:称量法制备一级混合气体》称量法制备并定值,通过控制原料气检测、称量过程、制备过程,以及均匀性、稳定性的不确定度达到了研制要求,考察期为1 a。

氮中二氧化硫气体标准物质的研制

简述了采用称量法制备并计算定值,研制氮中二氧化硫气体标准物质。采用自主研制的气瓶自动清洗系统、配气系统和优化的配气工艺流程保证了研制水平。对气体标准物质进行了制备方法学研究、均匀性与稳定性检验,结果表明研制的氮中二氧化硫气体标准物质中二氧化硫的相对扩展不确定度为U=2%,k=2。

通氮蒸馏-自动电位滴定法测定水果制品中二氧化硫残留量

目的:基于国标酸碱滴定法,建立通氮蒸馏-自动电位滴定法测定水果制品中二氧化硫残留量。方法:称取5 g试样,加入250 mL超纯水,在管路保持通氮速率0.2 L·min^(-1)的情况下,加入10 mL盐酸溶液,立即加热蒸馏管至微沸,蒸馏导管通入50 mL 30 g·L^(-1)碳酸钠溶液中,系统蒸馏微沸1.5 h后停止加热,吸收液中加入10 mL盐酸溶液后,插入复合铂环氧化还原电极,保持搅拌速度30%的搅拌状态,用自动电位滴定仪以碘标准滴定溶液滴定,以电位变化阈值50 mV·min^(-1)作为滴定终点。结果:该方法的回收率在82.0%~98.4%,精密度在0.74%~2.68%。干扰试验结果表明该方法可满足含挥发性酸的样品中二氧化硫残留的检测。在置信水平95%的区间范围内,国标酸碱滴定法和本试验方法同时对两种市售水果制品进行二氧化硫残留量的测定,结果无显著性差异。结论:该方法准确度高、自动化程度高、相对安全,可满足日常水果制品中二氧化硫残留的检测需求。

利用近邻因子提高二氧化氮遥感反演浓度的精度-基于随机森林算法

NO_(2)是损害健康和破坏生态的主要大气污染物。本文基于NASA提供的AuraOMI遥感反演NO_(2)浓度,利用采样点8km内的经济、人口、路网和坡度数据,以及气象、植被和高程的点值数据,采用随机森林算法、地理加权回归(GWR)和多尺度GWR方法提高NO_(2)浓度的预测精度。NASA原浓度R2为0.48,以上三种模型把交叉验证R2分别提高到0.74、0.71和0.70,其中随机森林算法的精度最高,该算法的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别只有6.4μg/m^(3)和4.98μg/m^(3),且其速度远快于多尺度GWR,预测精度也高于大部分现有的同等范围研究。在浓度修正方面,局部化经济人口路网因子对预测精度提高的贡献至少为11.24%。此外,基于随机森林算法还给出全国县级城市NO_(2)浓度估计值的分布图。

基于改进高斯烟羽模型的二氧化氮泄漏模拟分析

针对因缺乏实际环境因素的考虑而对二氧化氮气体扩散预测不准确的问题,提出可引入降雨量与地形来对气体扩散进行一定的研究分析。以原有高斯烟羽模型为基础,引入雨强以及粗糙度分别代表降雨量与地形来进行改进并进行数值模拟分析。通过对比分析,首先模拟了在同一高度下不同雨强以及不同粗糙度单独对气体扩散的影响;然后再从分别通过对下风向、横风向与气体浓度之间的关系对比;最后,将粗糙度与雨强同时作用并将结果与原模型进行对比分析。根据实验结果发现:降雨量和地势影响了在一定高度上气体扩散浓度值以及扩散范围,对比起传统的高斯烟羽模型,此模拟结果更符合实际。

全自动通氮蒸馏-自动电位滴定法测定酱腌菜制品中二氧化硫残留量不确定度评定

目的:采用全自动通氮蒸馏-自动电位滴定法测定水果制品中的二氧化硫残留量,并对测定结果的不确定度进行分析及评定。方法:试样酸化后在充氮蒸馏条件下释放二氧化硫,用碳酸钠溶液吸收,用碘标准溶液作为滴定液进行全自动电位滴定,根据滴定体积计算二氧化硫含量。通过建立数学模型,分析检测过程引入的不确定来源和数值,计算各影响因素的不确定度分量并得出不确定度报告。结果:在95%置信区间下,扩展不确定度为0.000916 g·kg^(-1),酱腌菜中二氧化硫残留量测定结果为(0.276±0.000916)g·kg^(-1)(k=2,置信区间p=95%)。结论:影响测定结果准确性的主要因素为碘标准滴定溶液的浓度和样品测量重复性,在实验中应加以关注,确保检验结果的可信度。

六甲基二硅氮烷对二氧化硅气凝胶结构和性能的影响

以TEOS-40为硅源,通过酸碱两步法,以六甲基二硅氮烷为改性剂,经CO_(2)超临界干燥制备具有疏水性质的SiO_(2)气凝胶,对其进行比表面积和孔径、微观形貌、光学角、导热、傅里叶红外及热重分析,研究改性剂添加量(0、0.05、0.1、0.2、0.4mol)对SiO_(2)气凝胶结构和性能的影响。结果表明,使用六甲基二硅氮烷作为改性剂制备的气凝胶性能更优。当使用改性剂量为0.2mol时,得到的SiO_(2)气凝胶性能最好,密度0.1056g/cm^(3),疏水性优良,接触角138.2°,BET比表面积1066.1568m^(2)/g,平均孔径18.0705nm。在1um下,微观结构最好,孔径最大,分布最均匀;导热低至0.0194W/m·k,且在350℃之前有良好的热稳定性。

“十三五”南岸区空气中二氧化氮污染分析及预测

通过统计2011-2020年南岸区空气中二氧化氮的监测数据,对“十三五”期间南岸区空气中二氧化氮浓度进行污染分析及预测。结果表明,“十三五”期间,南岸区空气中二氧化氮浓度为37微克/立方米,达到国家二级标准,但大气中二氧化氮浓度年际变化呈上升趋势。大致呈现冬春季高,夏秋季低的趋势,这可能与冬春季的大气条件不利于污染物的扩散有关,特殊的地理位置和气候特征形成的热岛环流、逆温层现象,不利于二氧化氮扩散;机动车尾气排放是大气中二氧化氮的主要来源。灰色预测模型显示,“十四五”期间,南岸区空气中二氧化氮浓度将超过国家二级标准,值得生态环境管理部门予以关注。