卫星遥感监测全球和中国区域污染气体NO_2和SO_2时空空变化

卫星遥感技术的发展为连续、大面积监测城市污染气体NO2和SO2提供了重要技术支持。本文基于紫外-可见光高光谱传感器OMI观测数据,分析了近10余年(2004—2014年)全球和中国区域NO2和SO2空间分布特征、长时间序列变化和季节变化特征。结果表明,中国NO2含量的高值主要集中在京津冀及周边、长江三角洲、珠江三角洲、新疆乌鲁木齐、辽宁沈阳、陕西西安等地,SO2主要集中在京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、四川、重庆等地。较2005—2009年,2010—2014年NO2高值范围有所扩大,河北、山东、河南、安徽、新疆乌鲁木齐等地NO2含量有所上升,而珠江三角洲、上海等地NO2含量有所下降。与NO2时空变化不同,较2005—2009年,2010—2014年SO2高值区范围有所缩小,且河北、山东、河南、安徽、江苏、上海、重庆、贵州、珠江三角洲等地SO2含量有所降低。全球范围内,中国东部、美国东部、荷兰、德国、意大利、南非等地NO2含量较高,中国中东部、美国东部、南非、印度等地SO2含量较高。较2005—2009年,2010—2014年美国东部、中国珠江三角洲、中国上海、日本、西班牙、葡萄牙、意大利北部、迪拜等地NO2含量下降明显,而2010—2014年中国东部地区和乌鲁木齐、波兰大部、伊朗德黑兰、伊拉克巴格达、科威特、沙特利雅得、印度新德里、印度巴朗格伊尔及周边、孟加拉国达卡、智利圣地亚哥等地NO2含量却有不同程度的上升。较2005—2009年,2010—2014年中国华北大部、重庆和贵州大部、珠江三角洲、长江三角洲,以及美国东部、南非姆普马兰加及周边等地的SO2含量有所下降,而秘鲁利马、秘鲁南部等地SO2含量出现增长。全球7大主要城市近10年NO2和SO2含量比较结果显示,中国石家庄NO2含量均值最高,其次为中国北京、俄罗斯莫斯科、南非姆普马兰加、美国纽约、德国科隆、中国乌鲁木齐;南非姆普马兰加、中国石家庄、中国北京的SO2总量明显高于美国纽约、德国科隆、俄罗斯莫斯科;中国北京、中国乌鲁木齐、美国纽约、德国科隆、俄罗斯莫斯科城市NO2含量高于SO2。     

合肥市高新区大气SO2与O3和NO2污染特征及来源分析

采用长光程差分吸收光谱系统对合肥市高新区大气SO₂,O₃,NO₂进行连续观测，分析气体污染特征和可能存在的污染源.日变化显示，夜间SO₂质量浓度较高，日间质量浓度低.NO₂呈单峰单谷型，交通晚高峰对NO₂质量浓度有一定影响，全日质量浓度持续偏高(35～45μg/m³)且变化较小，存在其他重要的氮氧化物排放源.O₃有明显的日变化，日间质量浓度高，在午后16:00出现最大值；夜间质量浓度低，凌晨出现最低值.冬季大气边界层低，不利于污染扩散，NO₂和SO₂质量浓度保持较高水平，而夏季光解反应剧烈，湿沉降明显，污染物质量浓度较低，O₃质量浓度表现为春夏季高于秋冬季.污染源分析表明，SO₂高值主要与观测点西北面农村居民生活燃煤及东南侧制药公司和涂料厂的无组织排放有关.低风速下NO₂高质量浓度受观测点附近望江西路的机...     

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NO2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NO_2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NO_2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。     

SnO2(110)表面In掺杂对NO2气敏吸附性能提升的理论研究

为了阐明In的掺杂能提高SnO₂(110)表面气敏性能的反应机制,采用密度泛函理论研究了NO₂分子在In掺杂SnO₂(110)表面的吸附行为. 计算结果表明:In的掺杂可以提高材料表面的导电性,形成具有氧空位的缺陷表面,有利于发生活性氧在表面的预吸附过程. 掺杂的In_5c/SnO₂(110)表面对NO₂表现出良好的吸附性,对NO₂气体的选择性和灵敏度提高的主要原因是In掺杂后氧空位缺陷表面的形成. 此外,活性氧物种的预吸附对材料表面气敏性能的影响取决于NO₂在材料表面的具体吸附位点,其中Sn_5c位点的吸附促使电荷从表面转移到气体分子,导致表面电阻的增大以及氧空位的产生,从而表现出优异的气敏吸附性能.     

基于NiO纳米薄膜的NO2传感器

以四水合乙酸镍(NiC₄H₆O₄·4H₂O)、氨水(NH₃·H₂O)和乙二醇甲醚(C₃H₈O)为前驱体,采用溶胶–凝胶提拉涂膜法制备NiO纳米薄膜,考察了提拉速度与涂膜层数对NiO纳米薄膜形貌结构与NO₂气敏特性的影响.结果表明,在提拉速度为400μm/s,涂膜层数为2层的条件下可获得表面形貌均一、疏松多孔的NiO纳米薄膜,其主要由直径为20~30nm面心立方结构的NiO晶体颗粒构成.气敏检测结果表明,NiO纳米薄膜呈现p型半导体特性,在工作温度150℃条件下对NO₂表现出良好的响应-恢复特性与可逆性,并对其气敏机理进行了探讨.     

Bi5O7I-Bi2O2(OH)(NO3)纳米复合纤维的制备与光催化性能研究

采用溶剂热法制备Bi₅O₇I-Bi₂O₂(OH)(NO₃)纳米复合纤维,采用X射线衍射、微观形貌分析、紫外-可见光漫反射光谱、 N₂吸附-脱附、荧光光谱、电化学性能测试等手段对制得的复合样品进行表征,并进行光催化降解罗丹明B活性测试。结果表明：Bi₅O₇I纳米纤维表面负载有少量的Bi₂O₂(OH)(NO₃)纳米片,与Bi₅O₇I和Bi₂O₂(OH)(NO₃)相比,复合样品光催化降解罗丹明B活性明显提高,最佳复合样品的表观降解速率常数分别是纯相Bi₅O₇I和Bi₂O₂(OH)(NO₃)的1.29、 2.48倍,并且重复使用性良好;Bi...     

基于La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ/Ag双相复合敏感电极的NO2传感器研究

为了提高NO₂传感器的敏感性能,采用自分相法制备La_0.8Sr_0.2Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF)和LSCF+0.050Ag, LSCF+0.075Ag, LSCF+0.100Ag双相敏感电极,并以YSZ为固体电解质,制备阻抗谱型NO₂传感器,研究Ag的掺杂量对传感器性能的影响。结果表明,与Z′,Z″,|Z|相比,θ作为响应信号时传感器的响应恢复时间更短、响应信号更稳定;以θ为响应信号,基于LSCF,LSCF+0.050Ag, LSCF+0.075Ag和LSCF+0.100Ag敏感电极的传感器在450℃最佳工作温度下的灵敏度分别为11.12°,11.28°,13.62°和9.56°/10,其中LSCF+0.075Ag表现出更高的灵敏度,表现出优异的重现性和长期稳定性;此外,传感器对CH₄,CO₂,H₂,CO和NH₃表现出优异的抗干扰性能。...     

Pt掺杂ZnSnO3纳米立方体对ppb级NO2的敏感强化研究

采用简易的一步水热法优化合成出不同Pt浓度掺杂的钙钛矿型ZnSnO₃纳米立方体（ZSNCs）,并利用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS等表征手段对所制备材料的晶体结构、微观形貌、表面特性等进行了详细的分析表征。研究发现,所制备的Pt掺杂ZSNCs纳米立方体形貌均一,边长约为 400 nm,引入的Pt以PtO和PtO₂的形式均匀负载在ZSNCs纳米立方体的表面上。以所获Pt掺杂ZSNCs纳米立方体为敏感材料制备出气敏元件,并详细研究了其气敏特性。结果表明,Pt掺杂可有效提升ZSNCs纳米立方体对NO₂的敏感能力,当Pt掺杂浓度为1%（Pt/Zn摩尔比）时,ZSNCs纳米立方体对NO₂具有最佳的气敏特性。在125℃的最佳工作温度下,1% Pt掺杂ZSNCs纳米立方体对500 ppb NO₂的灵敏度为16,是未掺杂ZSNCs纳米立方体的11倍,且检测下限低于50 ppb,同时气敏元件也具有优异的稳定性和NO₂选择性。结合结构表征和气敏特性测试结果,综合电子敏化和化学敏化效应阐述了Pt掺杂对ZnSnO₃纳米立方体NO₂敏感性能的增强机理,并建立了气敏反应模型。     

CO2对Fe2O3催化剂NH3-SCR脱硝性能影响

考虑到CO₂是固定源和移动源废气中的主要组分,Fe₂O₃是铁基催化剂中的重要活性物质,研究了CO₂对Fe₂O₃催化剂NH₃-SCR脱硝性能的影响.结果表明,CO₂的加入在300℃以下明显抑制了催化剂的NH₃-SCR性能.这主要是因为CO₂的存在改变了催化剂表面NH₃/NO_x的吸附行为,从而影响了NH₃-SCR反应.原位漫反射傅里叶变换红外光谱和程序升温脱附实验结果表明,CO₂可以被吸附活化成碳酸盐物种;这些碳酸盐物种可以作为新的酸性位点吸附NH₃物种,促进催化剂对NH₃的吸附;但同时CO₂和NO_x之间存在竞争吸附,这会导致催化剂表面生成的关键NO₂物种和硝酸盐物种的减少,从而...     

SOFCs阴极材料La0.6Sr0.4Co1-x Fex O3-δ溶胶凝胶自燃烧法的制备

以分析纯La（NO₃）₃·6H₂为O、Sr（NO₃）₂、Co（NO₃）₂·6H₂O和Fe（NO₃）₁·9H₂O为原料,采用溶胶凝胶-自燃烧法制备了不同组成的La_0.6Sr_0.4Co_1-xFe_xO_3-δ（LSCF）超细粉体。采用X线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对合成超细粉体的结构和形貌进行测定和表征。结果表明:溶胶凝胶-自燃烧法可一步合成粒径为30～70 nm的LSCF超细粉体,且随着Fe³⁺含量的增加,衍射峰值向低角度方向略有偏移。对超细粉体的烧结性能、热膨胀性能及电性能进行测试,结果表明:该粉体在1 100℃下烧结2 h,其相对密度达到97%。热膨胀系数随x(Fe³⁺含量)增加而增大,由x=0.1时的8.42×10^-6K^-1增大至x=0.5时的9.56×10^-6K^-1。直流四端子法电导测试表明:电导率随温度的升高（200～800℃）出现极大值,最大值可达950 S/cm,在500～700℃范围内,电导率均在200 S/cm以上,能够很好地满足中低温固体氧化物燃料电池对阴极材料的要求。     

NO2胁迫下两种鹅耳枥的光合生理特性变化

[目的]评价欧洲鹅耳枥和普陀鹅耳枥对NO2胁迫的耐受力,为选择抗大气污染的园林树种提供参考.[方法]以12.0 mg/m3的NO2对欧洲鹅耳枥和普陀鹅耳枥1年生幼苗进行熏气处理,熏气时间分别为胁迫零点(0h,CK)、1、6、12、24、48、72 h,以及熏气后30d测定两种鹅耳枥幼苗的光合生理指标和叶绿素荧光特性,分...     

中国PM2.5污染现状及其对人体健康的危害

 当前,中国大气中PM_2.5污染形势严峻。2013 年,在全国纳入监测范围的74 座城市中,接近92%的城市的PM_2.5年均浓度未达到国家标准,其中,京津冀、长三角和珠三角等重点区域PM_2.5污染尤为严重。PM_2.5中含有的多种有毒有害物质可直接危害公众身体健康。已有的研究结果显示,PM_2.5污染会直接影响人体的呼吸系统、心血管系统,与肺癌的发生率和死亡率密切相关,但需从PM_2.5毒理学及暴露-反应关系等影响机制方面做深入研究。中国对大气中PM_2.5污染的治理任重道远,强化PM_2.5的健康风险研究,科学评价PM_2.5污染对中国不同人群疾病发生的负担率等应是认真思考的问题。     

基于GOSAT L4B数据的全球和中国区域近地面CO_2含量变化分析

CO2 作为最重要的温室气体,是造成全球温室效应的主要原因之一。利用GOSAT L4B全球分布数据,分析全球及中国地区近地面CO2 含量的时空分布特征。研究发现,北半球近地面CO2 含量明显高于南半球,CO2 年增长率约2 ppm。全球高值区主要出现在东亚、俄罗斯、欧洲和美国等人口众多、经济发达地区。北半球近地面CO2 含量季节分布显示,冬季的CO2 含量最高,夏季最低。中国区域近地面CO2 含量在空间分布上较为集中,东西差异显著,总体呈东高西低的特征,高值区主要集中于中国华北和长三角地区。中国范围内近地面CO2 含量具有明显的季节变化特征,月平均含量4月(春季)升至最高值,为396.5ppm;7月(夏季)降至最低值,为382.8 ppm。     

烧结烟气SO_2浓度分布规律及影响因素分析

根据混合料烧结过程SO_2的吸收-放出机理,建立了烧结烟气SO_2浓度分布计算模型,以国内某360 m2烧结机为例,研究了在烧结机带长方向上料层高度、台车运行速率、混合料配碳量和含水量对烟气SO_2浓度分布的影响.研究结果表明:烧结烟气SO_2浓度在带长方向上呈Cubic函数规律分布,SO_2浓度峰值点的位置随混合料配碳量的增加及料层高度、台车运行速率和混合料含水量的减少而前移,且前3种因素的变化对SO_2浓度分布影响较明显;在混合料含水率一定(7%)的情况下,控制料层高度在650~700 mm之间,台车运行速率和混合料配碳量分别约为2.3 m/min和3%,烧结机运行方向上约前1/3段的SO_2浓度低于200 mg/m~3.     

乙二胺合钴-尿素络合法脱除NO的实验研究

在半连续的鼓泡反应器中,对乙二胺合钴-尿素络合法脱除烟气中的NO进行实验研究.结果表明,向尿素溶液中添加乙二胺合钴可以增大溶液中NO2的氧化度和NO的溶解度,使吸收液的脱硝率有较大的提高;增大氧气浓度、Co(en)3+3浓度、NO进口浓度,脱硝率也随之增加;增大尿素浓度,脱硝率增加的幅度较小;增大烟气流量不利于NO的吸收;当p H值为10.4,温度在60~70℃之间时,吸收液可以保持较高的脱硝率.     

珠江三角洲垃圾焚烧发电厂烟气污染物的呼吸暴露风险研究

以珠江三角洲中心地带的3座生活垃圾焚烧发电厂(MSWIPPs)为研究对象,利用大气扩散模型(AERMOD)模拟烟气特征污染物的扩散特性,研究了3座生活垃圾焚烧发电厂周边的大气污染现状,并应用美国环境保护署健康风险评价方法评估其对人体健康的影响.结果表明:3座生活垃圾焚烧发电厂的烟气中颗粒物(PM₁₀、PM_2.5)、HCl、NO_x、SO₂、Pb、Cd、Cr和PCDD/Fs(二噁英)等的年平均排放质量浓度范围为1.98×10^-9～93.87 mg/m³,预测周边环境大气中各污染物的全时段平均质量浓度范围为5.00×10^-14～1.49×10^-3mg/m³,均远低于评价标准限值.呼吸暴露健康风险评价结果显示:HCl、NO_x、SO₂和Pb对人群产生的非致癌风险范围为2.71×10-7～1.38×10-2,Cd、Cr和PCDD/Fs的致癌风险范围为7.12×...     

常见园林植物对NO2胁迫的耐受性及吸收与恢复能力

【目的】以城市道路绿化实际应用为依据,研究江苏省境内常见的园林植物对NO₂胁迫的耐受性及吸收能力和恢复能力。【方法】采用实验室人工熏气方法,分析江苏省常见的38种园林植物对NO₂的耐受性及吸收与恢复能力,筛选耐受性强、吸收能力强和恢复能力强的植物种类。【结果】对NO₂耐受性强且吸收能力强或较强的植物有熊掌木(×Fatshedera lizei)、龟甲冬青(Ilex crenata var. convexa)、木姜子(Litsea pungens)、常春藤(Hedera nepalensis)、金边黄杨(Euonymus japonicus ‘Aurea-marginatus’)、小叶黄杨(Buxus sinica var. parvifolia)、大吴风草(Farfugium japonicum);对NO₂耐受性强且恢复能力强或较强的植物包括普陀鹅耳枥(Carpinus putoensis)、熊掌木、海桐(Pittosporum tobira)、龟甲冬青、瓜子黄杨(Buxus sinica)、木姜子、金叶银杏(Ginkgo biloba ‘Wannianjin’)、金边黄杨、矮麦冬(Ophiopogon japonicus ‘Nana’)和金边玉簪(Hosta ‘Green Gold’)等19个种;吸收能力和恢复能力均强或较强水平的植物有茶梅(Camellia sasanqua)、金边黄杨、常春藤、花叶蔓长春(Vinca major ‘Variegata’)、小叶黄杨、大吴风草和鸢尾(Iris tectorum)等;对NO₂耐受且吸收能力和恢复能力均强或较强的植物有金边黄杨、常春藤、木姜子、熊掌木、龟甲冬青、小叶黄杨和大吴风草。【结论】在分析近6年南京市城区道路NO₂等污染物基础上,认为 NO₂是南京道路交通区域主要污染物。本研究筛选出对NO₂耐受性、吸收和恢复能力强的植物种类补充和完善了传统文献中抗NO₂胁迫的园林植物名录,可为NO₂污染区及潜在污染区道路绿化树种的选择和配置提供一定的理论依据。     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制I:电除尘选型及工业应用

 针对电除尘细颗粒物(PM_2.5)排放控制,提出利用电除尘指数指导电除尘本体和电源设计选型技术的原理和方法,并介绍电除尘改造的应用案例.通过优化电除尘指数、采用三相高压电源开展电除尘改造和选型.通过电除尘和脱硫塔除雾器的同步改造,可以实现烟囱出口颗粒物排放浓度低于5 mg/m³,同时,PM_2.5 (直径2.5 μm 以下的颗粒物)排放浓度低于2.5 mg/m³.示范工程还表明当电除尘器出口PM₁₀(直径10 μm 以下的颗粒物)排放在6~30 mg/m³时,PM_2.5占PM₁₀比例为6%至20%;当PM₁₀排放在5~15 mg/m³时,PM_2.5排放可低于2.5 mg/m³.