兰州市大气降尘和土壤中水溶性离子的研究

为了解大气降尘中水溶性离子的污染特征,采集了兰州市大气降尘和表层土壤样品,分析其中的F~-、Cl~-、NO_3~-、NO_2~-、PO_4~(3-)、SO_4~(2-)、Li~+、Na~+、NH_4~+、K~+、Ca~+、Mg~+,12种水溶性离子的含量。结果表明兰州市大气降尘中水溶性离子以SO2-2+4和Ca的含量最高,土壤中水溶性离子以SO_4~2和Na~+的含量最高,SO_4~(2-)、Na~+、Ca~(2+)、Cl~-、NO_3~-这五种离子是兰州市大气降尘和土壤中的主要水溶性离子;降尘中的F~-、Cl~-、NO--3、NO-2、SO24、Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+),9种离子的含量均远高于土壤中同种离子的含量。相关性分析的结果显示,除七里河某大型车站和安宁某住宅小区采样点大气降尘和土壤中的水溶性离子含量相关性不显著外,其他七个采样点大气降尘和土壤中的水溶性离子含量在0.01水平显著相关。因子分析的结果表明,兰州市大气降尘中的水溶性离子主要来源于土壤和生物质燃烧、工业污染、交通污染,其贡献率分别为37.2%、34.0%、20.0%。     

福州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征研究

为研究福州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子组成与污染特征,于2015-2016年分四个季节对8个点位进行PM_(2.5)样品采集,分析了PM_(2.5)的质量浓度和9种水溶性无机离子SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、Cl~-、NH_4~+、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)成分。分析表明,研究期间福州市大气PM_(2.5)浓度的日均值为35.1μg/m~3,呈现春、冬季节高,夏、秋季节低的特征;水溶性无机离子浓度总和占PM_(2.5)浓度的47.1%,其中SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+的浓度Cl~-、Na~+、K~+、Ca~(2+)的浓度Mg~(2+)、F~-的浓度。离子平衡分析显示,阴离子相对亏损。二次离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+,简称SNA)占水溶性无机离子浓度总和的81%以上,相关性分析表明,NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在。各季的NO_3~-/SO_4~(2-)比值均小于1,呈现冬季高、夏季低的特点,表明固定源排放是福州PM_(2.5)的主要影响因素。对非海盐离子贡献的分析表明,海盐源对PM_(2.5)的影响较小,人为活动是主要来源。     

应用高分辨率在线大气与气溶胶检测系统监测分析南京北郊PM_(2.5)中水溶性离子特征

利用在线大气与气溶胶检测系统(MARGA)仪器在线观测资料,分析了南京北郊春季大气水溶性离子浓度时间变化特征、水溶性离子之间相关性及其影响因子,为外绝缘设备污秽放电现象和放电机理研究、防污闪措施的制定提供有效参考。结果表明:(1)水溶性离子浓度顺序为NO_3~-SO_4~(2-)NH_4~+K~+Cl~-Mg~(2+)Na~+Ca~(2+),NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+是水溶性离子的主要成分;白天水溶性离子浓度大于夜间离子浓度,且白天离子浓度变幅大于夜间离子浓度变幅。(2)主要水溶性离子之间具有较好的同源性,水溶性离子中阴离子主要与NH_4~+结合;水溶性离子主要为细粒子,且NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-对空气污染影响较大。(3)风速和风频越大,风对水溶性离子的稀释作用越强,离子浓度下降越快;降水对水溶性离子具有清除作用,沉降率随降水量、持续时间的增大而增大;二次离子的主要生成方式是液相氧化反应;湿润空气有利于Cl~-、Na~+、K~+、Mg~(2+)溶解,增大离子浓度,但使Ca~(2+)浓度减小;温度升高有利于离子扩散。     

临安本底站PM_(2.5)和PM_(1.0)中水溶性无机离子的污染特征

长江三角洲在经济高速发展的同时,经历了较为严重的大气污染,受到了越来越多的关注.本研究于2009年4月(代表春季)、7月(代表夏季)和10月(代表秋季)在临安区域本底观测站使用低流量大气颗粒物采样器(FRM Omni sampler,BGI Inc.,USA)同步采集了PM_(2.5)和PM_(1.0)样品,并用离子色谱(IC)分析了样品中的水溶性无机离子(阴离子:F~-,Cl~-,NO_3~-,SO_4~(2-);阳离子:Na~+,NH_4~+,K~+,Mg~(2+),Ca~(2+)).结果表明:临安区域本底站PM_(2.5)和PM_(1.0)中水溶性无机离子总浓度夏季最低.NH_4~+、SO_4~(2-)和NO3-是最主要的无机离子,在PM_(2.5)中占水溶性无机离子总浓度的比值分别为78%(春季),85%(夏季)和80%(秋季),在PM_(1.0)中占水溶性无机离子总浓度的比值分别为78%(春季),83%(夏季),79%(秋季).NH_4~+和SO_4~(2-)的摩尔比均2,表明SO_4~(2-)完全被NH_4~+中和,可能主要以(NH4)_2SO_4的形态存在.PM_(2.5)和PM_(1.0)中NO_3~-/SO_4~(2-)质量比的变化范围分别为0.31~0.84和0.44~0.63,说明临安市以固定源污染为主.     

基于高分辨率在线气溶胶监测仪数据分析南京北郊冬季PM_(2.5)中水溶性离子污染特性

于2017年1月~2月在南京北郊利用MARGA在线监测仪采集大气细颗粒物(PM_(2.5))测量气溶胶中的无机离子质量浓度,分析各离子的变化特征及来源。研究表明,南京北郊冬季总水溶性无机离子质量浓度平均值为(48.47±25.44)μg/m~3,8种无机离子质量浓度高低顺序为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Cl~-(K~+、Ca~(2+))Na~+Mg~(2+),其中二次无机离子(NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-))是最主要的水溶性离子。各水溶性无机离子的日变化特征存在差异,其中SO_4~(2-)和Cl~-的日变化较为显著,变化特征为日间高夜间低。NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-)三者在大气中的结合方式为(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3,主成分分析结果显示,南京北郊冬季大气的污染物来源主要为化石燃料燃烧,另外生物质燃烧和二次转化、矿物粉尘对大气污染也有贡献。     

北京城区灰霾期间大气PM_(2.5)中水溶性离子污染特征及来源研究

为了解北京城区灰霾期间PM_(2.5)中的水溶性离子的污染特征及来源,于2014年1月9日至2014年1月17日在首都师范大学对大气PM_(2.5)样品进行了连续采集,并利用离子色谱法对样品中的水溶性离子进行了分析.结果表明,PM_(2.5)中的水溶性离子质量浓度的日均值为(113.40±77.46)μg·m-3;10种水溶性离子(F~-,NO_2~-,SO_4~(2-),NO_3~-,Cl~-,NH_4~+,Ca~(2+),Na~+,Mg~(2+)和K~+)的总浓度的平均值为(65.34±50.06)μg·m~(-3),其中水溶性离子总量约占PM_(2.5)质量浓度的57%.重污染期间水溶性离子表现出爆发性增长,NO_3~-和SO_4~(2-)的增长率分别为7.57μg·h-1和8.12μg·h-1.结合气象因素发现当温度偏高,气压较弱,相对湿度较高,风速小且以偏南风为主时,PM_(2.5)及其中的水溶性离子质量浓度都维持在较高水平.主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)结果也表明,随PM_(2.5)质量浓度逐渐增加的过程中,污染来源为人为二次污染、化石燃料燃烧、交通排放和工业排放,同时还可能存在生物质燃烧和粉尘及废物焚烧的共同影响.     

基于阴离子特征分析的冬枣产地鉴别

为了考察阴离子用于农产品产地鉴别的可能性,利用离子色谱测定了黄骅、沾化和大荔冬枣及土壤中多种阴离子的含量,并对数据进行了方差分析、偏相关分析、逐步判别分析(SDA)和径向基人工神经网络分析(RBF-ANN).结果表明,冬枣中F~-、Cl~-、NO_2~-、PO_4~(3-)、SO_4~(2-)和C_2O_4~(2-)在不同产地间存在显著性差异,与土壤中阴离子具有显著相关性.逐步判别分析中,上述6种阴离子的判别能力较强,所建判别方程可以准确地鉴别冬枣的产地.RBF-ANN的分析进一步证实了,6种阴离子所建模型的准确率高于全部阴离子的分析结果,Br~-对产地鉴别有一定的干扰作用,鉴别准确度降低.研究结果证实了阴离子结合统计学算法可以建立有效的冬枣产地鉴别模型,选择合适的产地因子是提高产地鉴别模型准确度的关键步骤.     

焦作市春季大气降水化学特征及来源研究

为研究典型矿业城市焦作市春季大气降水水化学特征及来源信息,选取具有代表性的采样点5个,采集大气降水水样30个,测试大气降水中主要离子成分.研究表明,焦作市降水阳离子的浓度变化规律为NH_4~+Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+,阴离子的变化规律为SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-F~-. NH_4~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-是降水中主要的离子占离子总量的87.08%,且降雨对其有一定的冲刷作用.降水中Ca~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-贡献比率变化表明随着降雨时间的持续NO_3~-酸化的作用逐渐增强,Ca~(2+)的中和作用也逐渐增强.相关性分析表明典型碱性阳离子Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)和典型致酸阴离子SO_4~(2-)、NO_3~-的相关性显著.在降水过程中发生酸性物质与碱性物质间的中和反应,硝酸盐和硫酸盐是降水中主要的致酸物质,NH_4~+、Ca~(2+)作为主要的阳离子,对降水中的酸性物质有着较强的中和能力.富集因子表明Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+绝大部分来自地壳源,Cl~-的42.6%来自海洋源,57%来自人为源;SO_4~(2-)和NO_3~-来自人为源的输入.     

兰州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子特征及其季节性差异

于2013年非采暖期(秋季)和采暖期(冬季)分别对兰州市代表性功能区(城关居民区和西固工业区)大气PM_(2.5)中的6种水溶性无机离子进行了观测研究.结果表明:兰州市大气PM_(2.5)中Na~+、K~+、NH_4~+、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)的质量浓度具有明显的季节性差异,采样期间平均质量浓度分别为1.17、1.45、10.75、5.92、13.09、15.46μg/m~3,水溶性无机离子在PM_(2.5)中所占的平均比例为37.01%,非采暖期平均质量浓度分别为0.91、1.23、9.57、3.74、11.56、14.69μg/m~3;采暖期平均质量浓度分别为1.44、1.67、11.93、8.10、14.62、16.23μg/m~3;采样期间6种水溶性无机离子的质量浓度均为采暖期大于非采暖期,西固工业区高于城关居民区(K~+除外).NO_3~-/SO_4~(2-)的比值表明兰州市大气污染正由煤烟型向汽车尾气型特征转换.兰州市大气PM_(2.5)中的NH_4~+与SO_4~(2-)主要以(NH_4)_2SO_4方式结合.     

基于阴离子诱导吲哚醌基比色传感器光学输出信号的分子逻辑门构建

为了拓展分子逻辑器件中的阴离子识别体系,以较少用于阴离子受体设计的吲哚醌为信号报告单元,设计合成了基于质子转移的新型阴离子受体Host,分别测试在F~-、Cl~-、Br~-、I~-、HSO_4~-、H_2PO_4~-、NO_3~-和AcO-等阴离子的作用下,主体化合物Host紫外-可见吸收光谱的变化.结果表明,主体化合物Host在412 nm处有最大吸收,加入F~-、AcO~-和H_2PO_4~-后,最大吸收发生明显红移,在448 nm处产生新的吸收峰,其他阴离子未引起Host的此种变化,即它能够特异性地识别F~-、AcO~-和H_2PO_4~-.在此基础上,以F~-、AcO~-、H_2PO_4~-和HSO_4~-为输入信号,以Host在412 nm和448 nm处的吸收为输出信号,基于阴离子‘输入’诱导Host紫外-可见吸收光谱的变化,结合布尔逻辑规则,分别构建了OR、NOR及互补的INH/IMP分子逻辑门.     

古浪县降水中的化学成分及来源分析

通过对古浪县2013年5月-2014年7月降水样品的采集和离子浓度的测定,运用相关分析、富集因子对古浪县降水样品的化学成分和离子来源进行分析.结果表明,古浪县降水的p H值变化范围为6.52~8.45,pH值加权平均值为7.49.降水样品的电导率为30~685μS/cm,加权平均值为157.97μS/cm,其中离子浓度的大小为C(SO_4~(2-))C(NO_3~-)C(Ca~(2+))C(Na~+)C(Cl~-)C(K~+)C(Mg~(2+)),SO_4~(2-)、NO_3~-是降水中的高浓度离子.古浪县降水的化学成分主要受陆源物质以及人类活动的影响.     

离子色谱分离—电导/紫外检测测定土壤中常见可溶性无机阴离子

称取 10g新鲜土样,加 C(NaHCO_3)/C(Na_2CO_3)=2.4mmolL~(-1)/1.9mmolL~(-1)的混合淋洗液50ml作为提取剂于研体中,间歇研磨半小时,用布氏漏斗双层滤纸过滤,弃去前10ml,接取后续滤波,再经0.22μm微孔滤膜抽滤。滤液进行离子色谱分离——电导/紫外检测测定F~-、Cl~-、NO_2 ~-、HPO_4 (2-)、NO_3 ~-、SO_4 ~(2-),相对标准偏差为0.8-5.2％,加标回收率为92.0-101.2％。与经典测定方法相比,除 F~-之外,各离子含量的平均相对误差在 5％以内,对氟含量的测定应考虑有机酸根的干扰。     

典型海滨城市与海洋气溶胶中水溶性离子的粒径分布

为研究厦门地区不同粒径颗粒物中水溶性离子的来源及海洋气溶胶对海滨城市大气颗粒物的影响,利用8级大流量MOUDI碰撞采样器分不同季节在厦门大学海洋楼及台湾海峡采集了气溶胶分级样品,并用离子色谱方法对气溶胶中的水溶性离子进行了分析.结果表明:城市点大气气溶胶中水溶性离子总质量浓度表现为春季最高(60.38μg/m~3)、夏季最低(8.76μg/m~3)、秋冬季介于两者之间的季节特征;而海洋气溶胶中水溶性离子质量浓度的季节差异较小(30.77~35.13μg/m~3).城市气溶胶中SO_4~(2-)和NH_4~+呈单模态分布,峰值粒径为0.44~1.0μm;NO_3~-呈双模态分布,峰值粒径分别为2.5~10.0μm和0.44~1.0μm.海洋气溶胶中NH_4~+和SO_4~(2-)的粒径分布规律与城市气溶胶类似,但NO_3~-在细模态(0.44~1.0μm)没有出现峰值,Cl~-和Na~+在大于16μm的粒径段有非常高的浓度,说明海浪飞沫的影响较大,在粗模态中的比例也明显高于城市气溶胶.干沉降速率为颗粒物大小的函数,其中在0.1μm左右的颗粒干沉降速率最小;通过干沉降速率和它们的浓度分布来计算无机氮(NO_3~-和NH_4~+)的沉降通量,估算得到远海颗粒态无机氮的干沉降通量明显超过近海(秋季NH_4~+除外).     

武汉经济技术开发区冬季大气中PM_(2.5)的组成及污染特征

测定了武汉经济技术开发区冬季大气中PM_(2.5)的质量浓度,并用IC和XRF技术对PM_(2.5)中的几种水溶性阴离子和无机元素进行了测定和分析。结果显示:监测周期内,武汉经济技术开发区冬季空气中PM_(2.5)的浓度范围是26.00~321.28μg/m~3,平均值为158.78μg/m~3,大大超过PM_(2.5)的国家空气质量二级标准限值(75μg/m~3);水溶性阴离子是PM_(2.5)的重要组分,PM_(2.5)中4种水溶性阴离子浓度大小顺序为NO_3~->SO_4~(2-)>F~->Cl~-,4种离子总和占PM_(2.5)总量的36.85%,13种无机元素总和占PM_(2.5)总量的25.08%;PM_(2.5)中NO_3~-与SO_4~(2-)的平均比值为1.22,NO_3~-与SO_4~(2-)的相关系数高达0.957 1,表明两者有一定的同源性,同时也说明武汉经济技术开发区冬季大气污染中移动源的贡献大于固定源;元素富集因子分析显示,Ti、Cr、Ni、Zn、As富集程度较高,富集因子均大于10,Ni富集因子大于1 000,Fe和Ni、Fe和Cr的相关系数分别是0.833和0.846,表明这些元素主要受人为污染源的影响。     

上海市地下水矿化度与水化学离子浓度间的耦合关系

为提升上海市地下水环境质量,探讨了上海市经济快速发展时期(2001—2013年)全市潜水含水层及第Ⅱ~Ⅴ承压含水层地下水矿化度与Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,NO_3~-,NO_2~-,NH_4~+,TFe,Mn~(2+)浓度之间的耦合关系,发现各含水层地下水矿化度与不同离子浓度的空间分布之间具有一定规律性,不同含水层矿化度与不同种类离子浓度之间存在显著正相关或者负相关.鉴于矿化度与各水化学离子之间的相互关系在一定程度上反映了地下水的成因,因此,矿化度是反映地下水环境质量演化趋势的优良指标之一.     

铁离子电还原过程的研究

用电位扫描法和旋转电极技术,研究了铁离子在铂电极和玻碳电极上的还原行为.结果表明该还原反应的可逆性明显地依赖于相伴阴离子的本性,在含SO_4~(2-)、NO_3~-、阴离子的溶液中,反应并非完全可逆,当溶液合Cl~-、CN~-离子时,电极反应是可逆的,而在F~-、C_2O_4~(2-)、Cit~(3-)、CNS~-、P_2O_7~(2-)等离子存在时,反应是不可逆的.实验证明,Fe~(2+)离子还原时,电极表面有吸附膜生成,此膜对H~+的放电析出有催化作用.从旋转电极实验求得1.0mol·dm~(-3)KCl溶液中,Fe~(3+)离子的扩散系数D_(Fe~(3+))=(7.9±0.1)×10~(-6)cm~2·s~(-1),标准速度常数k=(2.5±0.2)×10~(-3)cm·s~(-1).     

一种含有2-吡啶基噻吩的噻唑小分子的合成及其对HSO3–的识别

以1-乙基碘化-2-甲基苯并噻唑为原料,合成了一种新的噻唑衍生物(化合物1),并通过~1H NMR和MS谱表征了其结构.以检测水溶液中HSO_3~-为目的,利用紫外-可见光谱研究了Cl~-,Br~-,NO_3~-,H_2PO_4~-,CO_3~(2-),HCO_3~-,ClO_4~-,SO_4~(2-),Ac~-,HS~-,HSO_3~-等常见阴离子对化合物1光谱的影响.结果表明:化合物1识别HSO_3~-,响应时间快、检测限低(0.21μmol·L~(-1));化合物1也能识别HS~-,其检测限为2.5μmol·L~(-1),但需较长的反应时间.因此,在短时间、低浓度下,HS~-对HSO_3~-的识别无明显干扰,此新的噻唑衍生物可用于快速选择性检测HSO_3~-.     

用自变量、因变量的双重筛选回归分析法研究气溶胶水溶离子的组成

在北京冬季气溶胶中,水溶物占TSP的9.6％,其中SO_4~(2-)4.1％,Ca~(2+)、Mg~(2+)2.1％,NO_3~-1.1％,Cl~- 1.0％,NH_4~+ 0.6％,K~+ 0.3％,Na~+、F~-均为0.2％。在气溶胶的水溶物中,阴阳离子基本平衡。40组阴阳离子的当量浓度之比的平均值为1.26±0.25。用自变量、因变量双重筛选回归分析法计算了数据。结果表明,一种离子不只构成一种化合物,硫酸盐主要以钠盐、铵盐为主,钙、钾盐其次,硝酸盐主要以钾盐、铵盐存在,氯化物主要是钠、钙、钾盐,氟化物主要是钠、铵盐、其次是钾盐。分析双通道采样器的样品可知NH_4~+主要存在于<2.5μ的细粒子中,SO_4~(2-)、NO_3~-、Na~+,NH_4~+、K~+五种离子占<2.5μ的细粒子质量浓度的13.5％。     

春节期间燃放烟花爆竹对白银市区PM_(2.5)及水溶性离子的影响研究

为了解春节期间烟花爆竹燃放对白银市空气质量及PM_(2.5)中水溶性离子的影响,在白银市区环境空气自动连续监测站进行样品采集,用离子色谱(IC)法对PM_(2.5)中四种水溶性阴离子(F~-、Cl~-、NO~(3-)、SO_4~(2-))和五种水溶性阳离子(Na~(2+)、NH4+、K+、Mg~(2+)、Ca~(2+))进行了分析和研究。结果表明,白银市区春节期间由于燃放烟花爆竹, PM_(2.5)质量浓度日均值比非燃放期间上升了27.3%,PM_(2.5)中部分水溶性离子浓度也迅速上升。在所测9种水溶性离子中上升幅度最大的为Cl-,比非燃放期的平均浓度上升了435%;二次离子中浓度增加最显著的为NO3-,比非燃放期的平均浓度增加了57.7%。PM_(2.5)质量浓度和水溶性离子浓度受气象污染物扩散条件影响显著,不利于扩散的市区中心老城区和冬季明显高于新城区和其他季节。     

载银活性炭去除饮用水中溴酸盐的效能研究

通过序批实验对比研究了载银活性炭(Ag-AC)和母炭(AC)对水中溴酸盐的去除效果,并考察了pH值、初始BrO_3~-浓度以及水中阴离子对Ag-AC去除溴酸盐的影响。结果表明:与母炭(AC)相比,Ag-AC对溴酸盐的去除显示出更优的效果,去除效率比母炭提高了一倍;pH值对于Ag-AC去除BrO_3~-的吸附容量有较大影响,在酸性条件下较高,在碱性条件下较低。初始BrO_3~-浓度越高,载银活性炭对BrO_3~-的吸附容量越大;水中阴离子也会影响BrO_3~-的去除,其对溴酸盐去除的影响的强弱顺序为NO_3~-SO_4~(2-)CO_3~(2-)PO_4~(3-)Cl~-≈Br~-F~-。