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.     

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。     

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。     

植被恢复对土壤水溶性阴离子浓度的影响

选择陕西省吴起县和礼泉县退耕还林还草样地土壤为研究对象,并以农用地土壤作为对照,利用离子色谱法测定土壤水溶性F~-、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、NO_2~-和PO_4~(3-)等六种阴离子浓度,研究了农地退耕后土壤水溶性阴离子的变化特征.研究结果表明:六种阴离子中,SO_4~(2-)和NO_3~-浓度较高,而Cl~-、NO_2~-、F~-和PO_4~(3-)离子浓度相对较低.除F~-、NO_2~-和PO_4~(3-)外,农地退耕后,两个样区表层土壤水溶性阴离子含量明显提高.多元统计分析表明,环境因子可解释有关土壤阴离子含量47%的变异,且F-主要受海拔和纬度的影响,而Cl~-、NO_3~-、NO_2~-和PO_4~(3-)受植被类型的影响显著.     

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.     

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.     

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。     

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%。     

煤矿地下水化学特征分析及涌水水源判别模型建立

在煤矿的开采过程中,矿井水害是常见的煤矿地质灾害之一,准确掌握地下水化学特征对指导煤矿防治水工作具有重要的实际意义。基于袁店二井煤矿各含水层水质化验资料(离子含量、pH值和矿化度),绘制出各含水层的Piper三线图、Durov图,得出了各含水层的水质类型以及各水化学参数的变化规律。对各离子进行谱系聚类分析,明确了各离子的来源。在上述研究基础上,建立了相应的涌水水源判别模型。研究结果表明:袁店二井煤矿地下水阴离子主要为HCO_3~-和Cl~-,阳离子主要为K~++Na~+,水化学类型以HCO_3~-·Cl--Na~++K~+型为主;其离子主要来源于可溶的钠钾盐以及难溶的碳酸盐岩。比对建立的水源判别模型,对1022工作面集中风巷处水样进行判别,得出1022工作面集中风巷涌水水源为煤系砂岩水。通过此项研究,为以后的矿井防治水工作提供一定的指导作用。     

水稻幼苗对几种无机元素离子吸收的研究

水稻(品种:光辉)幼苗吸收k~+、NH_4~+、NO_3~-、H_2PO_4~-与这些离子在吸收液中的浓度关系是非常简单的。K~+、H_2PO_4~-、No_3~-的吸收与它在吸收液中的浓度具有显著的正相关。NH_4~+的吸收不受吸收液中的NH_4~+和其它离子的显著影响。从整体来看,离子吸收又是平衡的。     

三氮迁移转化过程中的质量不守恒问题及其数值模拟方法途径

通过实验研究证明:N_(NH)_4~+→N_(NO)_2~-→N_(NO)_3~-,即三氮迁移转化过程中的质量不守恒问题很显著。因而建立这种三氮转移动力学耦合数值模型用于地下水污染预测是不可靠的。较好的途径是依据水文地球化学条件不同而选择NH_4~+或NO_3~-弥散-吸附迁移模型,以及NH_4~+→NO_3~-转移模型用于地下水污染预测。     

蚌湖涨水前后水体中主要离子的变化特征及其来源分析

蚌湖是鄱阳湖的一个边缘湖泊,每年丰枯水位变化较大,研究蚌湖涨水前后湖水主要离子的变化及其来源分析对鄱阳湖的水环境保护有重要意义。分别采集4月(涨水前)和5月(涨水后)的水样,分析其中的主要阴阳离子及NH_4~+和NO_3~-浓度变化特征,并运用阴阳离子三角图和~(15)N同位素的方法分析它们的来源。结果显示,蚌湖涨水前后主要阴阳离子都是HCO_3~-,Ca~(2+)和Na~+,主要受碳酸盐岩的控制,涨水前离子浓度较高,涨水后大量河水输入湖泊,离子浓度与相邻河流的离子浓度相近。蚌湖NH_4~+和NO_3~-的浓度和~(15)N同位素值在涨水前后差异较大,显示涨水前氮污染主要来自于湖泊内部的氨化和硝化作用,涨水后主要来自于径流带来的农业、生活和养殖废水的混合污染。湖泊的水化学离子特征对于水环境条件的变化有较好的响应。     

常见共存离子对镍离子浮选的影响

通过浮选、沉淀、沉降等实验,查明了常与镍离子共存的Mn~(2+),Ca~(2+),Na~+,Cu~(2+),Fe~(2+),SO_4~(2+),Cl~-,CO_3~(2-)等对镍离子浮选的影响和影响机理。指出,电解质对镍离子浮选的影响因捕收剂不同而异;Na~+,Ca~(2+),Mn~(2+)等阳离子因促进沉淀物聚结对丁基黄原酸镍浮选有利,Cu~(2+)与镍离子竞争捕收剂,Fe~(2+)含量超过30ppm时因氧化生成氢氧化铁沉淀产生抑制作用;Cl,SO_4~(2-)对浮选没有影响;CO_3~(2-)将减弱阳离子对丁基黄原酸镍聚沉作用的发挥。     

背斜构造区岩溶槽谷水文系统的离子特征与水-岩反应研究

采取了19组典型的背斜构造区岩溶槽谷水文系统的水样基于水文地球化学基础理论,采用主成分分析、相关性分析和离子比例系数分析方法,对区域内的离子特征和水-岩反应进行研究。结果表明,水体中的阳离子相对丰度Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,其中Ca~(2+)为优势离子均值为101.64 mg·L~(-1);阴离子相对丰度HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-,其中HCO_3~-为优势离子均值为237.62 mg·L~(-1)。提取特征根大于1的两个主成分(FACl和FAC2),与FACl密切相关的是Ca~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-、Mg~(2+)、Na~+,FACl贡献率达49.681%,反映的是水-岩作用,说明水-岩作用是区域水体离子的控制性因素,以方解石(CaCO_3)、白云石[CaMg(CO_3)_2]为主的碳酸盐矿物,石膏(CaSO_4·2H_2O)、硬石膏(CaSO_4)等硫酸盐矿物以及蒸发岩的水-岩作用是区域水体离子的主要来源。与FAC2密切相关的是NO_3~-、K~+、FAC2贡献率为21.320%,反映的是人类作用,说明人类活动对区域内水体离子具有一定影响。另外,K~+对FACl、FAC2载荷分别为0.430、0.776,说明K~+来源相对较为复杂,水-岩作用与人类作用对钾离子均有一定的贡献。     

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.     

水体中营养盐离子及溶解性有机质对磺胺二甲基嘧啶光解的影响

为了评价水体中溶解性离子对污染物光解过程的影响,本研究考察了水中营养盐离子(NO_3~-、NH_4~+和PO_4~(3-))以及溶解性有机质黄腐酸对磺胺二甲基嘧啶(SMZ)光解的影响.研究结果表明,SMZ在水体中的紫外光解过程符合准一级动力学模型,不同溶解性离子对SMZ紫外光解动力学过程会产生不同程度的影响.NO_3~-对SMZ光解的影响具有两面性,随着NO_3~-质量浓度的增加,SMZ光解120,min时SMZ的降解率先增大后减小;由于NH_4~+具有光稳定性,共存NH_4~+对SMZ光解影响很小;PO_4~(3-)离子抑制SMZ降解,随着PO_4~(3-)离子质量浓度的增加,SMZ光解速率显著降低.水体中溶解性有机质对SMZ光解的影响也存在两面性,其中黄腐酸质量浓度低(1,mg/L)时对SMZ光解起促进作用,但随着质量浓度的增加(10,mg/L),反而对SMZ的光解显现出抑制作用.HPLC-MS分析表明,紫外光解过程中SMZ可能发生了脱硫、开链和分子重组.由此可见,当水体污染富营养化严重时,水体中有机污染物的光解去除过程也受到不同程度的影响.     

基于萘基团的Zn~(2+)“关-开”荧光探针

合成了一种新Zn~(2+)的荧光探针2-羟基-苯甲酸(2-羟基-萘-1-基亚甲基)-酰肼(P3),该探针Ag~+,Al~(3+),Bi~(3+),Cd~(2+),Co~(2+),Cr~(3+),Cu~(2+),Dy~(3+),Eu~(3+),Fe~(3+),Hg~(2+),K~+,Mg~(2+),Mn~(2+),Na~+,Ni~(2+),Pb~(2+),La~(3+),Sm~(3+),UO_2~(2+),Th~(4+)和Zr~(4+)等多种离子的存在下,对Zn~(2+)具有很好的选择性。探究了探针P3识别Zn~(2+)的最佳条件,建立了一种荧光检测Zn~(2+)的方法。其结果表明在pH值为7. 36,φ(CH_3OH)=10%及φ(H_2O)=90%的体系中,Zn~(2+)浓度在1～9μmol/L范围内,探针的荧光强度与Zn~(2+)的浓度呈现良好的线性关系(y=40. 333x+10. 323,R~2=0. 99),其检出限0. 045 6μmol/L。同时,研究了P3与Zn~(2+)的作用模式,提出了荧光机制。     

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).     

基于灰色关联度分析宝鸡市地下水水化学特征

目的研究宝鸡市地下水水化学指标间的内在关联度,揭示地下水水化学的基本特征。方法按照《地下水环境监测技术规范》采集地下水水样,室内测定各水化学指标,运用灰色关联度理论分析宝鸡市地下水水化学特征。结果 1)宝鸡市地下水总硬度与Ca2+的关联度优于Mg2+,引起本区地下水的总硬度变化的主要因素是Ca2+,属钙硬型地下水类;2)总碱度与HCO3-的关联度非常密切,相关系数达0.968(P<0.01);3)地下水矿化度与主要离子的关联度按HCO3-,Ca2+,K++Na+,Mg2+,SO24-,Cl-依次减小。结论宝鸡市地下水水化学指标间存在一定的关联度。     

丰台区PM_(2.5)中二次水溶性无机盐离子浓度分析

在2019年3月至2020年2月间,每月的10-16日和雾霾天气利用采集器将空气中的PM_(2.5)富集在石英纤维滤膜上,送地方机构进行检测.研究北京市丰台区大气污染中二次水溶性离子(SNA)SO_4^(2-)、NO_3(2-)、NO_3^-和NH_4-和NH_4⁺浓度的变化,为丰台区大气污染的研究和治理提供数据支撑.结果表明SO_4+浓度的变化,为丰台区大气污染的研究和治理提供数据支撑.结果表明SO_4^(2-)、NO_3(2-)、NO_3^-和NH_4-和NH_4⁺三种离子在2019年3月至2020年2月之间各月份浓度有显著差异,且均在2月份产生峰值.但只有NO_3+三种离子在2019年3月至2020年2月之间各月份浓度有显著差异,且均在2月份产生峰值.但只有NO_3^-的浓度在不同季节间差异明显(P<0.05).由NO_3-的浓度在不同季节间差异明显(P<0.05).由NO_3^-/SO_4-/SO_4^(2-)的春秋冬季比值均>1,夏季比值<1.可见,SO_4(2-)的春秋冬季比值均>1,夏季比值<1.可见,SO_4^(2-)、NO_3(2-)、NO_3^-和NH_4-和NH_4⁺浓度各月份之间的差异具有统计学意义,但只有NO_3+浓度各月份之间的差异具有统计学意义,但只有NO_3^-在不同季节间浓度变化明显.丰台区春秋冬季以流动源污染为主,夏季流动源污染不明显.