民用固体燃料燃烧超细颗粒物排放及其潜在健康影响

用于民用炊事与取暖的固体燃料燃烧过程排放大量的细颗粒物(PM_(2.5)),是造成大气及室内空气污染的主要污染源之一,尤其会给室内人员带来较大的健康风险.越来越多的研究表明,民用固体燃料燃烧过程中产生的细颗粒物从数浓度角度主要以超细颗粒物(PM0.1)为主.然而,目前民用固体燃料燃烧产生的超细颗粒物及其潜在健康影响尚未受到足够的重视,其排放与健康风险的评估一般包含在PM_(2.5)质量浓度评价中.本文简要分析了目前针对民用固体燃料燃烧中超细颗粒物排放的研究进展,包括燃烧过程中超细颗粒物的形成机制及排放特征.此外,本文还讨论了民用固体燃料燃烧导致的室内超细颗粒物污染引发的潜在健康影响,阐述了当前民用固体燃料燃烧的颗粒物污染与健康风险评价中仅使用PM_(2.5)质量浓度作为评价指标而未考虑超细颗粒物数浓度可能带来的问题,并在最后探讨了民用固体燃料燃烧超细颗粒物排放的控制与管理思路.     

基于呼吸系统健康效应的室内空气微生物研究现状与展望

室内空气微生物是人体呼吸系统疾病的重要诱因,明确室内空气微生物与呼吸系统健康效应关系对建立室内健康微生物环境标准具有积极意义.近十多年,环境和人类呼吸道健康相关的微生物学深入研究已使人们对微生物的看法从纯粹致病性、传染性的负面作用逐渐转变为潜在保护性、预防性的正面作用.然而,目前室内空气微生物与呼吸系统的量化作用机制尚未建立,现行的公共卫生政策和室内空气微生物控制标准仍倾向于使室内保持尽可能低的微生物浓度,以防止致病菌传播和人群感染.本文总结了室内空气微生物与呼吸系统健康效应的相关研究,指出了基于呼吸道健康效应的室内空气微生物定量表征的关键理论欠缺和技术瓶颈,并以此为依据,提出了基于采样工具、统计学工具以及实验工具优化的研究展望,为未来量化呼吸系统健康效应与室内空气微生物作用的关系、室内空气微生物的表征提供借鉴.     

利用微粒过滤器同时催化去除柴油机微粒和NOx

通过在柴油机微粒过滤器(DPF)上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4,对同时催化去除柴油机排放的NOx和微粒(PM)反应特性及机理进行了研究.在程序升温反应过程中观察到NOx的还原和CO2的形成出现在相同的温度范围内,证实了在柴油机排气氧化气氛中同时去除NOx和PM反应的发生.柴油机微粒中的可溶有机成分(SOF)和固体碳粒(soot)分别在较低的温度和较高的温度下还原NOx,NOx浓度降低了18％左右.在催化剂作用下,PM的燃烧温度下降了150℃以上.微粒在不同气氛中的催化氧化燃烧活性为NO O2>O2>NO.该方法集PM的捕集、PM的氧化燃烧和NOx的还原等功能于一体,是一种有发展前途的柴油机排放后处理新技术.     

黄土高原-青藏高原过渡带农户生产系统的经济效益——以通渭-渭源-夏河样带为例

黄土高原-青藏高原过渡区是我国地形第一阶梯向第二阶梯过渡的重要生态区,农户生产与独特生态环境相互作用、相互影响,为了实现这一人类-环境耦合系统的可持续发展,需要认识其农户生产系统的结构与特征.为此,建立通渭-渭源-夏河样带,根据统计年鉴、实地问卷调查和各类政府报告统计,收集目标数据,分析农户作物、家畜和综合系统的生产要素投入-产出结构、生产系统水平和农户占比.结果显示,过渡带农户生产系统水平自东向西呈梯度变化,根据Logistic预测模型拟合,农户占比和农户生产系统水平显著相关(P=0.000),农户占比对农户生产系统水平响应速度和阈值点处农户生产系统经济效益不同.(1)作物生产:过渡带自东向西户均耕地面积、劳动力、作物投入和产出递减,其中劳动力和化肥投入量占总投入75%以上,马铃薯、玉米经济效益高于小麦;农户占比在阈值点50%时的经济效益递减,通渭(13.67千元/户)渭源(12.65千元/户)夏河(-2.68千元/户).(2)家畜生产:家畜养殖规模、天然草地面积、投入递增,产出东西高,通渭、渭源、夏河的农户的动物生产分别以猪(0.14千元/户)、羊(1.84千元/户)和牛的经济效益最高(32.79千元/户).(3)综合生产:经济投入,夏河农户占比响应速率为1.30,比通渭和渭源分别高0.61和0.70;经济产出,夏河农户占比响应速率最低(0.085),低于通渭(0.17)和渭源(0.37);农户占比增长到阈值点50%时,经济效益夏河(30.57千元/户)通渭(20.22千元/户)渭源(13.07千元/户).农户占比由增长拐点进入饱和期时,通渭、渭源和夏河农户占比对于投入分别增加了45.76%,47.98%和45.60%,而产出分别增加了43.20%,42.60%和45.60%,阈值点处经济效益分别为30.52,16.32和64.70千元/户.为实现过渡带农户生产系统的生态效益和经济效益有效耦合,可加强作物副产品和"废弃物"补饲家畜,在阈值点附近调控农户占比,减少草地资源消费"搭便车"现象.     

室内空气中致病微生物的种类及检测技术概述

生物气溶胶是存在于空气中的微小生物组分,主要包含各类真菌、细菌及其代谢产物、病毒、花粉等.室内空气中生物气溶胶含有丰富的致病成分,并且这些致病成分已经引发了各种健康问题,因此受到了人们的广泛关注.各类流行性疾病的发生也促使研究者更加致力于生物气溶胶的相关研究工作.探究室内空气中的致病微生物的种类分布、可能的释放源头以及有效的检测方法,对降低生物气溶胶危害风险、实现室内致病性生物气溶胶的有效控制有重要意义.本文将从室内空气生物气溶胶可引发的疾病角度对其种类和危害展开概述,同时,也对室内生物气溶胶的可能来源以及检测方法进行了详细的讨论,旨在帮助人们了解室内生物气溶胶与人类健康之间的关系,同时为相关微生物的重点检测和防治提供有价值的信息.     

冬小麦叶片暗呼吸对CO2浓度和温度协同作用的响应

植物暗呼吸的准确评估直接影响到植物碳收支估算.为弄清气候变化对冬小麦叶片暗呼吸的影响,采用开顶式气室模拟研究了冬小麦叶片暗呼吸对不同CO2浓度和温度的响应.结果表明,冬小麦叶片暗呼吸速率随CO2浓度升高呈线性下降趋势,560μmolmol1CO2浓度下冬小麦叶片暗呼吸速率较390μmolmol1CO2浓度下平均降低11%.冬小麦叶片暗呼吸速率与温度呈指数关系,暗呼吸温度系数Q10接近于2.冬小麦叶片暗呼吸对温度和CO2浓度的响应是独立的,据此建立了冬小麦叶片暗呼吸对CO2浓度和温度协同作用的响应关系.研究成果可为估算未来气候变化对冬小麦暗呼吸速率的影响,采取科学的碳对策提供依据.     

CO2浓度对中肋骨条藻的光合无机碳吸收和胞外碳酸酐酶活性的影响

为探讨低光照(30 μmol·m-2·s-1)和高光照(210μmol·m-2·s-1)条件下海水CO2浓度变化对海产硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的生理影响,对该藻生长及其光合CO2吸收和胞外碳酸酐酶(CAext)活性进行了测定,结果表明,在低光条件下,CO2浓度变化(4～31 μmol/L CO2)对该藻的生长和净光合速率的影响比高光条件大.CAext在12和31 μmol/L CO2时没有检测出活性;但在4 μmol/L CO2时则有明显活性,且其高光条件下的活性是低光条件下的2.5倍.细胞光合作用对CO2的亲和力随着培养液中CO2浓度升高而下降.另外,高光条件下细胞的光合CO2亲和力明显高于低光条件.这些结果表明,CAext的活性和光合CO2亲和力不仅受CO2浓度而且受到光照强度的调节;在高光照条件下,即使CO2浓度较低,细胞的高CAext活性和光合CO2亲和力也能够提供充足的CO2供其光合固碳所需.     

植物叶片局部电位与气孔行为的灰色关联分析

应用灰色理论对环境因子 (光 )、玉米和小麦叶片表面局部电位 (LEP)和气孔行为间的灰色关联系数和灰色关联度进行了分析 ,结果表明 :光照与LEP、叶室内CO2 浓度和相对湿度 (RH)变化只在光 暗转换的时刻关联 ,而在暗期和照光持续期灰色关联系数和灰色关联度较小 .LEP与叶室CO2 浓度和RH变化的灰色关联系数在光 暗转换之后一段时间内仍保持确定性关联 ,灰色关联度也较高 ;反之 ,叶室内的CO2 浓度和RH变化与LEP的灰色关联系数和灰色关联度始终较小 .说明在光暗转换之后LEP是调控气孔行为的主导因素     

一氧化碳诱导绿豆下胚轴不定根的发生

研究了一氧化碳(CO)在绿豆下胚轴插条不定根发生中的调控作用. 结果表明, 与NO相类似, CO供体高铁血红素(Hematin)以浓度和时间依赖性诱导绿豆下胚轴的不定根发生, 不同浓度的CO气体饱和溶液也具有诱导作用. 此外, CO清除剂血红蛋白(Hb)和合成专一性抑制剂ZnPPIX, 抑制生长素极性运输的NPA以及一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-NAME均能不同程度地逆转CO供体对绿豆下胚轴不定根发生的诱导作用; CO处理36 h后NO荧光信号有明显的增强趋势, 并主要分布在维管束, NO专一性清除剂cPTIO对CO诱导的NO荧光有抑制作用, 推测CO可能主要通过NOS途径来合成NO, 进而诱导绿豆下胚轴的不定根发生.     

植物叶片最大羧化速率对多因子响应的模拟

植物叶片最大羧化速率是表征植物光合能力的重要参数,建立植物叶片最大羧化速率的模拟模型将有助于准确预测植物的光合作用和陆地生态系统生产力.植物叶片最大羧化速率与环境因子之间存在诸多相关性,分析植物叶片最大羧化速率与环境因子的相关关系是建立植物叶片最大羧化速率模拟模型的有效途径.对来自104篇文献的植物叶片最大羧化速率数据及其对应的环境因子进行整理和分析发现,植物叶片最大羧化速率受温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量的显著影响.其中,温度、土壤含水量和CO2浓度均与植物叶片最大羧化速率呈单峰型曲线关系,土壤含氮量与植物叶片最大羧化速率呈显著的线性关系.据此,建立了温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量综合影响的植物叶片最大羧化速率模型.验证表明,该模型能较好地模拟不同环境条件下植物叶片的最大羧化速率,为陆地生态系统模型准确模拟植物光合作用提供了参数依据.     

大气反演模型模拟的CO_2浓度与GOSAT卫星观测值的对比

<正>大气CO2反演法是碳浓度/源汇估算的重要方法,其估算精度一直受观测数据的制约(如观测数据不足、分布不匀和观测方法不统一等),而CO2卫星观测数据的出现将改变反演模型的这一现状.本文将中国大气碳同化反演模型(Carbon Tracker-China,CAS)模拟的CO2浓度与GOSAT-ACOS3.3卫星观测值(version 3.3 Atmospheric CO2 Observations from Space retrievals of the Greenhouse Gases Observing SATel-lite,L2 data products)作对比,分析了观测与模拟浓度间的误差分布特征,     

空调通风系统对室内微生物气溶胶的影响

现代建筑中的空调通风系统不可避免地接触输送到室内环境的空气,而该系统对微生物空气质量的影响直接关系到室内人员的健康.本文通过对大量的相关文献进行总结与归纳,将空调通风系统对微生物气溶胶的影响分为两种:一是空调通风系统的主要组分对微生物气溶胶的影响,具体指其组分直接降低或者增加室内微生物气溶胶的浓度;另一个是空调通风系统在运行过程中对室内微生物气溶胶的影响,既包括通风率、气流组织等参数对微生物气溶胶的影响,也包括该系统作为一条通道可将空气中已有的微生物从某一室内环境扩散到更多的室内环境.另外,本文通过分析空调通风系统污染室内空气的条件(如组分周围的物理和化学环境条件),提出相应的控制措施,如定期清理过滤器和通风管道等组分、及时去除热交换器和加湿器上的水分等,可以减少空调通风系统引起的微生物污染,从而保护室内人员的健康.     

土壤胡敏素的自由基特性、氧化还原性及其影响因素

采用电子顺磁共振波谱技术研究了10种代表性土壤胡敏素中持久性自由基(persistent free radicals,PFRs)的类型与浓度.结果表明10种土壤提取的胡敏素中均检测到PFRs,浓度范围为0.11×10~(16)～5.79×10~(16)spins/g,其g因子均2.0030,属于以碳为中心的"芳香族"类自由基.傅里叶变换衰减全反射红外光谱、紫外可见漫反射光谱及酸性基团分析表明,胡敏素的芳香结构有利于PFRs的形成,且PFRs浓度与酚羟基含量呈负相关关系(P0.05),但与羧基含量呈正相关关系(P0.05).自旋捕获法测定了胡敏素诱导产生活性氧物种(reactive oxygen species,ROS)的能力,10种胡敏素中均检测到超氧自由基(平均浓度达5.25×10~(13)spins/g),仅在部分样品(如红壤、黑土、栗钙土和褐土提取的胡敏素)中检测到羟基自由基.通过二硫苏糖醇(DTT)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)方法测定了胡敏素的氧化还原性,其氧化能力范围为24～376 nmol/(min g),还原能力IC_(50)的范围为0.19～1.83 g/mL.相关分析结果表明,胡敏素的氧化能力与其促使产生ROS的性能直接相关,而酚羟基是其还原能力的主要贡献基团.进一步以双酚A(BPA)为目标污染物,研究了不同来源胡敏素促使BPA转化的性能.结果显示,BPA去除率与胡敏素氧化能力呈正相关关系(P0.05),而氧化能力与ROS呈正相关关系(P0.05),证实了ROS对BPA去除率的贡献.这些结果为评价不同类型土壤中胡敏素的生态环境效应提供了理论依据.     

青藏农村生活能源结构及一次PM2.5排放估算

在我国农村地区,生物质和煤炭等固体燃料被广泛地用于居民生活炊事和取暖等活动,对区域空气质量、室内空气和居民健康产生危害.本研究基于在青藏农村地区开展的能源消耗实地调研,分析了两地农村居民生活能源消费结构,测算了农村生活燃烧源一次细颗粒物的排放量.研究表明,在西藏和青海农村家庭的炊事活动中,27%和8%的时间用气或电,而大部分时间仍使用固体燃料.西藏地区农村生活能源消费中,薪柴和畜粪消耗量分别占44%和53%.在青海省农村地区,薪柴和畜粪的消耗量占比分别是17%和37%.西藏和青海农村居民生活能源消费总量388.22万t(380.41万t～396.11万t)和428.27万t(327.86万t～530.60万t).炊事和取暖消耗燃料总量几乎相当.在市级层面,就某一种燃料而言,其消耗量与人口并没有显著的相关关系(P0.05),但是居民生活燃料总消耗量与人口数之间有非常显著的正相关关系(r=0.993, P0.001),反映出户均能源消费量基本相近.根据调查的能源消耗量,初步测算的青海和西藏地区农村居民生活源排放的一次PM_(2.5)分别是3.21万t(四分位区间为3.19万t～3.34万t)和4.27万t(3.31万t～5.37万t).     

城市新装修家庭TVOC 的污染现状以及影响因素分析

以杭州市居民家庭为例, 采集调查了2007~2009 年装修1 年以内的2302 个室内空气样本(卧室、客厅和书房), 分析其TVOC 的浓度水平和变化规律. 结果显示, 新装修家庭TVOC总体平均浓度水平为0.65 ± 0.69 mg/m³, 超标率达35.8%, 近3 年TVOC浓度水平呈先大幅降低后略微提升的趋势(P < 0.05), 所监测的各类房间中TVOC 的超标率为客厅>书房>卧室. 源特征是影响TVOC 浓度的主要因素, 而环境扩散参数是影响TVOC 浓度的重要因素. 本文发现了4个环境条件与TVOC 浓度水平呈显著相关性(P < 0.05), 其中装修时间、门窗自然封闭时间明显高于温度和湿度对TVOC 浓度的影响. 以各因素统计齐全的288 个样本为基础, 建立了装修时间、门窗自然封闭时间、温度、湿度以及源特征5 个变量与室内TVOC 浓度水平的拟合关系式(R² = 0.83); 由拟合式可知, 不同月份装修完毕的各类房间TVOC 浓度达标所需的时间存在一定差别. 在其他因素固定的情况下, 门窗自然封闭时间(t₁)对TVOC 浓度水平的影响可以量化为(((t₁ + 1)/2)^0.212 - 1)×100%.     

松嫩草原羊草植硅体对模拟全球CO_2浓度升高的响应研究

陆地生态系统对CO2浓度升高的响应对研究全球变化有重要的参考价值.用开顶式气室模拟CO2浓度升高,提取羊草中的植硅体进行研究,实验发现,羊草植硅体以帽型为主,并且其他早熟禾亚科中常见的齿型植硅体含量非常低.CO2浓度升高处理使得羊草植硅体产量增加,各类型植硅体的比例发生了明显变化,帽型植硅体也显著变大,而且CO2浓度升高处理中还观察到了其对照处理中未观察到的空心棒型、毛发状、长方型和薄片层状植硅体.实验结果表明,羊草植硅体对CO2浓度升高响应敏感,因此,植硅体分析的方法可能会成为研究生态系统对全球变化响应的又一手段,并且植硅体分析可能有助于羊草不同生态型的划分和古大气CO2浓度的恢复重建.     

通过树木年轮δ13C重建大气CO2浓度的可靠性探讨

为了探讨利用树木年轮碳同位素比及其模型重建历史大气CO2浓度的可靠性, 对南亚热带条件下生长的几个主要树种的一些相关生理指标进行了测定. 结果发现叶片光合速率A和气孔导度g的比值A/g和细胞间CO2浓度Ci随环境和树种特性有较大的变化, 与前人对幼苗控制实验所取得的关于这两个值不变的结论不同, 从而对以Ci恒定为前提通过树木年轮δ13C重建大气CO2浓度的可靠性提出了怀疑. 根据目前对Ci等值变化机理的认识水平和大气CO2浓度变化幅度, 通过树木年轮δ13C的分析难以精确地重建区域性大气CO2浓度的变化.     

混煤燃烧对颗粒物生成特性的影响

燃煤过程中产生的细微颗粒物, 因严重威胁到人类的健康, 其生成和控制受到越来越多的关注. 混煤燃烧被认为是一种可有效减少电厂燃煤过程中细微颗粒物生成的控制手段. 将具有不同矿物组成的褐煤和烟煤进行不同混合比例(9:1, 7:3, 5:5, 3:7, 1:9)和不同燃烧气氛下(O₂/N₂和O₂/CO₂)的沉降炉燃烧实验, 通过对其燃烧生成的颗粒物进行质量粒径分布、生成浓度、元素组成和形貌成分等分析, 研究了不同燃烧气氛下混煤燃烧对颗粒物生成特性的影响. 煤粉燃烧生成的颗粒物由具有13级粒径分级功能的低压撞击器(LPI)进行收集. 研究结果表明, 两种实验煤粉混合燃烧后, PM1的生成相比于通过两种单一煤种加权平均得到的计算值有不同程度的减少, 说明来自不同煤种的矿物之间的交互作用抑制了燃煤过程中PM1的生成. 煤粉混合比例对PM1生成的抑制程度有重要影响, 在本实验研究中, 当褐煤与烟煤的混合质量比为7:3时, PM1的生成所受抑制程度最大. O₂/CO₂气氛对混煤燃烧过程细微颗粒物的生成特性有影响, 相比于O₂/N₂燃烧气氛, O₂/CO₂燃烧气氛下, 混煤燃烧后矿物交互作用减弱, PM1的生成所受抑制程度下降. 与计算值相比, 混煤燃烧后PM1中的Ca, Fe元素生成浓度和质量百分数均减少, 而PM₁₀₊中Ca, Fe, Si, Al元素生成浓度增多, 烟煤中所含的大量硅铝酸盐与褐煤燃烧过程中生成的含Ca, Fe等细颗粒物的交互作用是混煤后PM₁生成减少的主要途径.     

用一年生植物研究大气△~(14)C分布与化石源CO_2排放

利用加速器质谱(AMS)技术,通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(14C),系统分析了2009年5～9月北京地区大气△14C水平和化石源CO2浓度分布.研究结果表明,北京地区大气△14C最高值为29.6‰±2.2‰,最低值为-28.2‰±2.5‰,表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势,这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO2排放增加呈相反的变化趋势,即人类活动频繁地区大气△14C值较低.2009年5～9月北京地区大气化石源CO2浓度变化范围为(3.9±1.0)～(25.4±1.0)ppm,每排放1ppm化石源CO2可使大气△14C水平下降～2.70‰.用AMS测量一年生植物14C这一方法,为快速示踪大气化石源CO2浓度提供了有效手段.     

基于大气CO_2浓度和生态碳通量模型的土壤碳库优化方法

在碳循环过程中,土壤有机碳库的大小和分布对于基于过程的生态系统模型至关重要.由于全球地表土壤有机碳含量直接观测数据分辨率极为稀疏,基于这些数据所得的区域土壤有机碳库分布存在极大的误差.大气二氧化碳(CO2)浓度和土壤有机碳库是生态碳循环的重要组成部分,利用CO2浓度和生态碳循环模型修正土壤有机碳库,是改进碳库估计的新途径.本文通过大气CO2传输模型和陆地生态碳通量模型,建立CO2浓度和土壤有机碳库之间的关系,获得了修正土壤有机碳库的方法.应用实例分析结果表明:该方法可以有效修正土壤有机碳库,明显改进陆地生态通量模型模拟效果.