重庆江津城区夏季臭氧污染过程挥发性有机物特征与来源分析

针对2018年8月至9月重庆市江津城区的臭氧(O3)污染过程,开展了连续34 d大气挥发性在线连续监测,分析了O3污染过程与挥发性有机物(VOC)浓度特征,并对VOC进行来源解析.研究结果表明,O3超标日VOC浓度的一次排放强度明显高于其他时间,受夜间交通、溶剂和工业使用行业排放影响,VOC呈现夜间高、白天低的趋势;夏季江津城区VOC浓度均值为(33.5±12.5)×10?9,各类VOC浓度排序为烷烃>含氧有机物>卤代烃>烯烃>芳香烃,对VOC的O3生成潜势(OFP)进行估算,烯烃和芳香烃对O3生成潜势的贡献高达70.1％,间对-二甲苯、乙烯、异戊二烯和甲苯等是O3贡献最大的物种,VOC源解析结果显示,机动车尾气、燃油挥发等与交通排放有关的污染源是主要影响因素,其次是燃烧源、工业排放、天然+二次生成以及溶剂涂料使用源,排放的O3生成潜势贡献排序为天然+二次生成>机动车尾气>溶剂涂料>燃烧源>工业排放>液化石油气.     

植物挥发性有机物的气候与环境效应研究进展

植物挥发性有机物(Biogenic Volatile Organic Compounds,BVOCs)是大气中挥发性有机化合物(VOCs)的主要组分,具有重要的气候与环境效应。在梳理和总结既有研究成果的基础上,立足于BVOCs的大气化学过程,阐述了BVOCs不同组分的化学反应过程及其在大气臭氧(O3)和二次有机气溶胶(SOA)污染形成中的作用,指出了BVOCs在O_3和SOA污染形成中的重要性,以及BVOCs影响地球气候的2种主要途径:1通过形成SOA以气溶胶的形式影响地球大气辐射平衡;2参与地球碳循环,影响CH_4和CO等温室气体的寿命。进而,分别总结了BVOCs通过上述2个途径对地球气候影响的研究成果;阐述了BVOCs观测技术的现状与排放量估算模型的发展历程,分析了模型的优缺点与模型间的传承关系及其与气候系统模式耦合的现状。同时展望了BVOCs气候与环境效应亟需深入研究的问题,包括BVOCs氧化机制、产物的理化性质、耦合BVOCs排放及大气化学过程的地球系统模式研制等。     

闭坑后矿区空气污染特征的研究

煤矿开采结束后，矿区环境恢复是当前的紧迫任务。闭坑矿区的污染源较多，固体废弃物、残煤的自燃、地表植被的破坏等都会对周围大气环境产生严重污染。通过对某露天矿区的现场监测、检测结果显示污染物主要是总悬浮颗粒物(TSP)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)，而臭氧(O3)则符合国家环境空气质量标准。研究表明：TSP的含量远远超出二级国家环境空气质量标准。因此为主要污染物。在每年春夏之交和秋冬之交两个时期会出现两个污染高峰期，表现出明显的季节特征，与气象条件紧密相关；气体污染物高峰期均处在冬季前后，在每年的夏季浓度最低，并且它们的变化关系具有一定的相关性，变化规律基本相同；CO、SO2的浓度与烟雾出现次数呈正比关系，二者的变化规律基本相同，主要是由于残煤自燃引起的；由于远离汽车尾气污染的影响，NOx主要是由于农事活动和人为活动引起的；研究还发现冬季燃煤量的增加会对监测结果产生影响。同时，对煤矸石的再生利用进行了研究。由于这些方法不但变废为宝，而且用量大、可操作性强，具有广阔的应用前景，可以完全解决矿山固体废弃物对环境的污染问题，对净化矿区环境有良好的效果。     

臭氧生成效率(OPE)相关研究进展

大气光化学系统的非线性特征增加了O3控制的复杂性,因此各种有助于O3控制对策制定的指标研究备受关注,臭氧生成效率(OPE)就属于这样一种指标。对OPE相关的主要研究成果进行了综述,回顾了OPE定义及计算方法的演变,总结了OPE的空间和季节变化研究结果,分析、讨论了影响OPE的几个主要因素,指出了OPE研究中存在的问题和未来需要加强的方面。我国OPE研究非常缺乏,鉴于我国城市和区域O3污染形势,建议开展多点位、长时间的OPE观测研究,并结合模式研究深化对我国O3问题的认识,寻找有效的O3控制对策。     

绵阳市PM_(2.5)、PM_(10)变化特征和城郊对比分析

本次工作以四川省绵阳市颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))污染变化特征为研究对象,利用绵阳市国控监测站结合西南科技大学自建监测站获得的PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度数据,对2017年9月至2018年9月期间绵阳市城郊PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度进行了分析,探讨了两者的季节变化和日变化,以及两者之间的相关性,阐释了污染颗粒的可能来源,并对比了城区与郊区的日变化差异。结果表明,绵阳市PM_(2.5)、PM_(10)质量浓度季节间差异较大,污染程度整体上呈现冬季春季秋季夏季的特征,冬季灰霾天数最多,人为排放、地形和天气为主要影响因素。PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度具有良好的线性关系,相关系数为0.8771。颗粒物质量浓度郊区整体低于城区,城区相对郊区变化更为平稳,但郊区受扬尘影响程度高。     

2008-2012年拉萨地基与卫星臭氧总量观测比较

通过比较2008-2012年拉萨站地基观测臭氧总量与三种卫星反演产品, 评估地基和卫星观测臭氧总量数据的质量信息. 结果表明: 地基与卫星臭氧总量绝对差为-10~15 DU, 相对差为-4%~4%, 日尺度相对差呈随机分布特征; TOSOMI算法反演的SCIAMACHY臭氧总量更接近地基观测结果, DOAS算法反演OMI臭氧总量与地基观测结果差异最大. 地基与卫星臭氧总量标准差存在季节性变化, 夏季最大, 冬季最小; 云的影响会加剧地基与卫星臭氧总量差异, 以SCIAMACHY产品最为显著.     

夏季长江口潮间带CH4、CO2和N2O通量特征

使用原位静态箱现场采样,对夏季(7月和8月)长江口崇明东滩湿地3种主要温室气体CO2、CH4和N2O的界面通量进行了同步观测.结果表明,夏季低潮滩是大气CH4的排放源(40.2 μg/(m2·h)),CO2和N2O的吸收汇(通量值分别为-86.3 mg/(m2·h),-27.6 μg/(m2·h)).7月和8月中潮滩是3种温室气体的排放源,CH4日平均排放速率达到6.56 mg/(m2·h),CO2为301 mg/(m2·h),N2O为69.9 μg/(m2·h).温度(气温和不同深度地温)、沉积物有机碳含量以及潮滩植被海三棱藨草和沉积物表层藻类的光合和呼吸是决定CH4、CO2、N2O产生、排放和吸收的主要因素.相关分析表明中潮滩气体排放通量与温度(气温和不同深度地温)呈显著正相关关系,但在低潮滩气体通量与温度的相关关系不明显.     

北京上空大气臭氧垂直分布的特征

利用我国自行研制的探空仪和地面接收设备首次较系统地获得了北京地区连续一年（2001年 3月至2002年 2月）的大气臭氧垂直分布资料。结果分析表明：①北京地区上空臭氧浓度极大值的季节均值的变化范围为15．1～16．7 mPa,其高度位于20．7～25．1km之间,极小值的季节均值的变化范围为 2．0～2．8 mPa,其高度在对流层顶附近。②边界层和平流层下部是臭氧浓度变化的活跃区域,并具有明显的季节变化,在边界层内夏季臭氧积分浓度高于冬季相应值的 1．7倍之多,而在平流层下部,冬季臭氧积分浓度则高于夏季的相应值。夏季边界层中臭氧浓度偏高,表明臭氧是北京地区夏季重要的污染气体之一。③北京上空臭氧垂直廓线的形态呈多样性,夏秋季节以单峰为主,冬春季节经常出现双峰和多峰结构;次峰出现的区域一般在10～18km高度范围内。     

贵阳城区大气污染物的时空变化和复合污染特征

选取贵阳市10个空气质量监测站发布的PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3实时浓度数据，通过时间序列分析法和插值法研究贵阳市大气污染物的时空变化和复合污染特征。结果表明:（1）贵阳市2014-2018年主要污染物PM2.5和PM10的年平均浓度逐渐下降，光化学污染物O3年平均浓度有所增加，空气质量逐渐转好，环境治理取得明显效果；（2）2018-2019自然年PM2.5、PM10、NO2和O3在春季污染最严重，SO2和CO在冬季污染最严重，反映出污染源、阶段性燃料燃烧和二次离子生成等因素对不同污染物的影响不同；（3）PM2.5和PM10日变化特征为“午峰晚峰”型，峰值发生的时间因季节而异，主要由不同季节人类作息的起止时间不同所致，O3日变化为单峰型，夜间O3浓度较低，从早晨8:00点开始随着太阳辐射的增大和温度的升高，在15:00-16:00点左右达到峰值；（4）PM2.5的空间分布呈现出部分郊区和工业区较高，市中心居民区较低的特征，指示城市建设向郊区推进。O3浓度呈现出市区低、郊区高的空间分布特征，反映郊区植被覆盖好，释放的天然源VOCs促进了O3生成；（5）主要污染物O3与颗粒物PM2.5和PM10在春季造成的复合污染最为严重，在夏季O3与PM10造成一定程度的复合污染，在秋冬季O3浓度最低，O3与颗粒物不产生复合污染；一天之内同一时刻O3与颗粒物不会产生叠加从而造成复合污染。      

东北某城市臭氧污染特征及影响因素分析

为研究中国东北地区城市O_3污染特征,笔者统计了东北地区某典型城市2018—2019年O_3、NO_x、颗粒物和VOCs等监测数据,结合当地气象数据,利用数理统计手段,对城市近地区域O_3污染特征与空气中颗粒物、NO_x、VOCs等之间的联系及相关性进行探讨。结果表明:该城市O_3污染浓度年度变化呈"单峰型",O_3-8h季节变化规律为夏季春季秋季冬季;在24 h范围内,NO_x的浓度变化趋向于"双峰型"变化,与O_3浓度在8时至18时呈现较好的负相关关系;颗粒物浓度月变化趋势呈现"双峰型"变化,与O_3浓度大致呈现负相关关系;O_3生成潜势量表现为烯烃烷烃芳香烃。对该典型城市的O_3污染控制,应该以控制道路交通源为主。     

基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识别算法及工程应用

微震监测获取的数据中通常混有大量的非岩石破裂信号,该类信号目前主要通过人工经验进行识别与滤除,这消耗了大量的宝贵时间,严重影响灾害的防治和救援效率。对大量微震信号进行分析,发现STA/LTA算法在信号实时触发后能大致表征波形振幅和频率的变化,岩石破裂信号和非岩石破裂信号在延迟位置处R值具有差异性。基于此,提出了岩石破裂微震信号实时识别算法。新算法应用到白鹤滩水电站地下厂房、红透山和阿舍勒铜矿深部采场3个工程,岩石破裂事件识别的准确率分别是85.98%、92.45%和91.06%,非岩石破裂事件滤除的准确率分别是72.06%、83.11%和49.87%。该算法使基于岩石破裂微震信息的岩石工程灾害自动分析与预警成为可能,具有重要意义。     

高压孔隙CO2/水作用下完整四川三叠系砂岩剪切特性的试验研究

越来越多的地下岩土工程面临着高压孔隙流体的作用,研究高压孔隙CO2/水作用下岩石的剪切特性对工程设计及安全施工、运营具有重要意义。研究了完整四川三叠系砂岩在干燥、饱和水、高压孔隙水和高压孔隙CO24种不同条件下的剪切特性。研究发现:4种不同条件下砂岩的剪切强度和残余剪切强度都会随着预剪切面上有效正应力的增加而增加;在干燥条件下随正应力的增加砂岩的剪切刚度也会增大。孔隙压力对砂岩剪切强度的影响遵守Terzaghi有效应力原理。水和CO2对砂岩的剪切强度具有显著的弱化作用,水会明显降低内摩擦角φ,而CO2对φ几乎不影响;而水对黏结力c的影响小于CO2的影响。其弱化作用可以归结为水/CO2-岩石之间的相互作用,由于砂岩中含有黏土成分,水和CO2都会对黏土产生软化作用。     

类质同象置换对磁铁矿表面反应性的制约机制

铁(氢)氧化物矿物对环境物质的地球化学行为有着重要的制约作用。相比于其他铁氧化物,磁铁矿具有一些独特的结构特征与表面性质,而赋予其良好的氧化还原活性。天然磁铁矿结构中广泛存在类质同象置换,探讨类质同象置换对磁铁矿表面反应的制约机制,有助于深刻理解磁铁矿族矿物在环境自净化过程中的作用机制。本文介绍了典型置换离子在磁铁矿结构中的赋存状态,及其对磁铁矿物化性质影响,重点阐述类质同象置换对磁铁矿表面反应性(如吸附、氧化、还原等性能)的制约机制,最后针对已有的相关研究现状以及面临的挑战,为未来的研究方向提出了一些设想和建议。     

基于衬砌长期渗漏水影响的隧道施工扰动诱发超孔隙水压消散及地层固结沉降解

基于Terzaghi-Rendulic固结理论,采用保角映射和分离变量法,计算得到隧道衬砌半渗透漏水边界条件下,盾构施工扰动引起的隧道周围土体超孔隙水压力消散解和地表土体固结沉降,通过工程实例进行验证,发现理论方法与实测数据趋势一致;此外,利用参数分析获得了土体固结沉降和超孔隙水压力的分布影响规律。结果表明:衬砌与土体的相对渗透比越大,固结沉降的初始速率越大,但不影响最终收敛值;土体弹性模量越小,最终固结沉降量越大;土体中超孔隙水压力随着时间增加,在隧道开挖后较短时间里以较大幅度逐渐消散,消散到约为初始值的1/10时减幅放缓;距离衬砌外壁越远,土体初始超孔隙水压力越小,其消散速度也越慢。     

致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率演化规律及微观机制

深部岩石工程具有高地应力和高水头压力的特点。为了研究岩石在高围压和高孔隙水压条件下渗透率演化规律,选取致密砂岩开展不同围压条件下变孔隙水压的渗流试验。研究结果表明:(1)在所研究的围压范围内(0~50 MPa),随孔隙压力增加,渗透率依次呈现3种不同的变化趋势,即快速增长阶段(围压为10~20 MPa)、缓慢增长阶段(围压为30~40 MPa)和保持恒定阶段(围压为50 MPa);在围压卸载时,由于高围压作用使试样内部产生不可逆变形,导致渗透率具有明显的不可恢复现象,且随围压降低,渗透率恢复存在滞后效应。(2)渗流试验过程中,体积应变和渗透率演化具有较好的一致性。(3)在围压加卸载过程中,高孔隙水压力条件下渗透率对应力的敏感程度和恢复程度均大于低孔隙水压力。(4)偏光显微镜图像从微观角度揭示了试样在围压加卸载过程中产生不可逆变形的内在机制:骨架颗粒相互挤压、错动导致原有微裂隙压缩、孔隙减小甚至坍塌,引起渗透率不可恢复。渗流试验后,纵波波速增大,说明岩石致密性提高,与试样内部微观结构变化具有较好的一致性。     

基于碳化-固化技术的武汉东湖淤泥耐久性演变微观机制

引入活性MgO-粉煤灰固化材料,采用碳化-固化联合技术处理武汉东湖疏浚淤泥,通过无侧限抗压强度、X射线衍射、扫描电镜和压汞试验,研究持续浸水、干湿循环和冻融循环等复杂环境下碳化-固化淤泥力学性质和微观结构演变。结果表明:活性MgO-粉煤灰固化淤泥经碳化处理后具备更优异的水稳性,浸水破坏后碳化淤泥试样整体抗压强度高于固化试样,提升幅度约为29%;碳化试样强度随干湿循环次数增加呈缓慢增加趋势,而固化试样则表现为先上升后下降;随着冻融循环次数增加,碳化前后试样抗压强度变化一致,即快速达到峰值后缓慢减小至保持不变。微观分析表明:起骨架支撑作用的棱柱形碳酸镁石、起填充与黏结作用的花骨状和片状的水碳镁石和球碳镁石为主要碳化产物,骨架-填充-黏结协同作用使碳化试样强度高,水稳定性好,抗干湿冻融能力强;持续浸水促使球碳镁石和水碳镁石向碳酸镁石转化,大孔隙增多;干湿循环促使碳酸镁石向球碳镁石和水碳镁石转化;冻融作用下试样碳化产物之间无明显转化。     

细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究

钙质砂地基的渗透性是影响人工灰沙岛地下淡水形成的重要因素,而细颗粒的含量及其赋存状态对渗透性有重要的影响,为此开展了不同细颗粒含量的钙质砂渗透性试验研究。选用南海某岛的钙质砂,基于不同细粒配比的钙质砂样常水头渗透试验,分析细颗粒对钙质砂地层渗透性的影响。试验结果显示,促使钙质砂渗透性发生明显变化的粒级为≤0.075mm范围。当最小粒径≤0.075mm时,钙质砂的渗透系数量级为10^-2cm/s,呈中透水性。当最小粒径介于0.075~0.500mm时,渗透系数量级为10^-1cm/s,呈高透水性。钙质砂最终稳定渗透系数与细粒含量之间表现出不同的规律:(1)当细颗粒含量小于9%时,渗透系数随细粒含量的增加而缓慢减小;(2)当细颗粒含量在9%~24%时,渗透性随细粒含量的增加而迅速减小;(3)当细颗粒含量大于24%时,渗透性随细粒含量的增加变化不大。影响渗透系数的细粒含量存在着由试样骨架形成的孔隙决定的,反映孔隙最佳充填时的细粒含量界限值,充填不佳或过量细粒均可能在渗透作用下发生细粒运移流失。