地铁环境中黑碳和PM_(2.5)的个体暴露特征

为了解上海市地铁环境空气污染状况,于2015年4月对某地铁站内地下和地面两条线路的个体黑碳(Black carbon,BC)进行了监测,同时比较了车厢内外和地铁站内外的BC个体暴露差异.采用IMPROVETOR方法测量了车厢内PM_(2.5)样品中的8个碳组分(OC_1、OC_2、OC_3、OC_4、EC_1、EC_2、EC_3和OPC),分析颗粒物的污染来源和形貌特征.结果表明,上海市地铁站地下线和地面线BC的个体暴露日均值分别为5.6±1.0μg·m~(-3)与0.9±0.3μg·m~(-3).气象条件对地铁站地面线BC污染水平的影响较地下线大,且站台上BC浓度高出车厢内2至3倍.扫描电子显微镜(SEM)结果显示地铁内大气颗粒物形状不规则.上海市地铁站颗粒物中碳主要来源于餐饮和机动车尾气.     

基于三甘醇附着对黑碳气溶胶形态结构变化的模拟

为研究黑碳气溶胶粒子在附着三甘醇后形态结构的变化,本文通过采用甲烷和洁净空气燃烧制取黑碳气溶胶,并运用自主搭建的串联式差分电迁移率分析系统对黑碳气溶胶进行粒径筛选、热消解和三甘醇附着,同时结合扫描电镜仪和气溶胶质量分析仪观察分析黑碳气溶胶附着三甘醇后形态结构和质量的变化.通过筛选得到粒径为100 nm、200 nm和300 nm米的黑碳气溶胶粒子进行三甘醇附着模拟实验.由于黑碳气溶胶颗粒的特殊链状小球结构,使用热溶蚀器去除非元素碳物质后的黑碳气溶胶附着上三甘醇,发现粒径越大的黑碳气溶胶粒子越容易发生形态结构的变化,并且少量的三甘醇附着就能够显著促进这一形变过程的发生.因而,大气中存在的三甘醇能够在一定程度上促进黑碳气溶胶物理特性的改变,进而改变黑碳气溶胶对大气环境的影响.     

鞍山黑碳气溶胶观测

以2009年5月鞍山大气成分站AE-31黑碳仪器观测数据,并结合GRIMM180观测数据,分析了该地区ρ(BC)变化特征,结果表明,以紫外光为检测光源测量的黑碳日平均浓度为4.015μg·m-3,以可见光为检测光源测量的黑碳日平均浓度为3.965μg·m-3,以红外光为检测光源测量的黑碳日平均浓度为4.051μg·m-3,PM1.0日平均浓度为30.4μg·m-3.黑碳气溶胶的各波段ρ(BC)变化趋势相同,紫外光和红外光为检测光测量的黑碳浓度较可见光的测量值高.ρ(BC)与ρ(PM1.0)有很好地相关性,ρ(BC)占ρ(PM1.0)的比例为22.6%.ρ(BC)与能见度大小呈反比,其对光的吸收是影响能见度的重要因素之一。     

环境中黑碳来源解析方法研究进展

黑碳是燃料不完全燃烧过程中形成的一种特殊的非均质碳颗粒物质,因其具有较高的化学和生物惰性,在全球气候和环境系统中具有重要意义,是当前国际地球和环境科学领域的焦点问题。燃烧条件和燃料来源的不同,使得黑碳的物理化学特性表现出高度的变异,其环境行为及环境效应也具有明显差异,因此对黑碳进行来源解析有利于弄清全球黑碳收支平衡,且能更清晰地认识其在不同环境介质中的迁移转化过程。重点概述了当前国内外常用的几种黑碳来源解析方法及其应用的研究进展;同时提出了未来黑碳来源解析方法的发展方向。稳定碳和放射性碳同位素分析是当前黑碳源解析中应用最多的两种方法,将这两种方法结合不仅能提供更准确的黑碳来源信息,而且能定量估算化石源和生物质源燃烧对黑碳的贡献。多环芳烃特征标志物比值、黑碳/有机碳比值、苯多羧酸分子标志物比值法以及形态特征分析的方法都只能间接地判断黑碳的来源,其方法的应用有一定的局限性和不确定性。未来应加强对不同介质中δ~(13)C的分馏机制及不同排放源样品黑碳的δ~(13)C和~(14)C值域"特征谱"的研究,进一步规范黑碳的分离和测定技术;同时应充分发挥不同分析技术的优势,联合多种方法以获取更多有关黑碳来源、传输和转化过程的信息。     

芜湖城区表层土壤黑碳含量及分布特征

为了解城市化进程中人类活动对城市土壤黑碳积累的影响,以芜湖市区(分为镜湖区、鸠江区、弋江区、三山区和开发区)为例,采集154个表层土壤样品,测定土壤中黑碳及有机碳含量。结果表明,芜湖市土壤黑碳含量在0.02~26.16 g·kg~(-1)之间,平均值为5.87 g·kg~(-1),变异系数为62.98%;各功能区土壤黑碳含量平均值由高到低排序为镜湖区、鸠江区、三山区、弋江区和开发区;芜湖市土壤黑碳含量主要分布在5~10 g·kg~(-1)之间,占样品总数的50%。城市土壤黑碳与有机碳含量比值变幅为0.01~0.88,平均值为0.58,表明芜湖市城市土壤黑碳的主要来源为矿物燃料燃烧。各功能区黑碳含量分布存在较大空间差异,这与城市人为活动影响有密切关联。     

2009年冬季乌鲁木齐大气中黑碳气溶胶观测

黑碳气溶胶（BC）是大气气溶胶的重要组成部分,其粒径一般在0.01—1μm之间,来源于任何含碳物质的不完全燃烧.其主要来源可分为自然源和人为源两种,自然源排放如火山爆发、森林大火等具有区域性和偶然性;而人为源排放,如煤、石油等化石燃料燃烧、生物质燃烧、汽车尾气等是长期和持续的,也成为大气中BC的主要来源.有研究证实BC...     

2018年春节期间烟花爆竹燃放对银川市空气质量的影响

为了解银川市2018年春节期间烟花爆竹燃放对空气质量的影响,分析了2016—2018年春节期间、2018年烟花爆竹禁放区与非禁放区以及2018年春节期间污染时段和非污染时段空气质量变化情况.并利用银川市大气超级监测网络的在线观测数据,对颗粒物中的水溶性离子、黑碳(BC)以及区域污染传输情况进行了分析.分析结果表明,与2016年和2017年春节期间同期比较,2018年优良天数同比分别增加4d、2d.除O_3外,其它5项参数整体均呈下降趋势,空气质量改善幅度较大;银川市城区禁放区空气质量较好于周边非禁放区域;春节期间银川市城区PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO日均浓度在污染时段(除夕至初二)明显高于非污染时段(初三至初六),分别高出65.2%、90.8%、68.4%、58.2%、67.7%,PM_(2.5)/PM_(10)的日均浓度比值在初一最大,为68.6%;污染时段与非污染时段相比,K~+日均浓度增幅最大,达到了361.0%;污染时段PM_(10)中的BC日均浓度较非污染时段上升85.2%,春节期间BC与CO小时浓度呈正相关、相关系数为0.73;气溶胶激光雷达监测图显示,春节期间空气质量主要以本地污染为主.     

2018年春节期间烟花爆竹燃放对银川市空气质量的影响

为了解银川市2018年春节期间烟花爆竹燃放对空气质量的影响,分析了2016—2018年春节期间、2018年烟花爆竹禁放区与非禁放区以及2018年春节期间污染时段和非污染时段空气质量变化情况.并利用银川市大气超级监测网络的在线观测数据,对颗粒物中的水溶性离子、黑碳(BC)以及区域污染传输情况进行了分析.分析结果表明,与2016年和2017年春节期间同期比较,2018年优良天数同比分别增加4d、2d.除O_3外,其它5项参数整体均呈下降趋势,空气质量改善幅度较大;银川市城区禁放区空气质量较好于周边非禁放区域;春节期间银川市城区PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO日均浓度在污染时段(除夕至初二)明显高于非污染时段(初三至初六),分别高出65.2%、90.8%、68.4%、58.2%、67.7%,PM_(2.5)/PM_(10)的日均浓度比值在初一最大,为68.6%;污染时段与非污染时段相比,K~+日均浓度增幅最大,达到了361.0%;污染时段PM_(10)中的BC日均浓度较非污染时段上升85.2%,春节期间BC与CO小时浓度呈正相关、相关系数为0.73;气溶胶激光雷达监测图显示,春节期间空气质量主要以本地污染为主.     

杭州市大气PM_(2.5)中碳分布特征及来源分析

碳是城市空气中颗粒物的主要成分之一.PM2.5中的碳主要以有机碳(OC)和元素碳(EC)的形式存在.本文对杭州市大气中PM2.5颗粒物进行研究,探讨有机碳和元素碳的分布特征.     

2006—2011年间华北本底地区总悬浮颗粒物(TSP)浓度水平和变化趋势

总悬浮颗粒物(TSP)是指悬浮在空气中空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物,包括液体、固体或者液体和固体结合存在的,并悬浮在空气介质中的颗粒[1].它主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过物理化学反应在空气中生成的二次颗粒物.环境空气中TSP的浓度水平是大气质     

鄂东南湖泊水体中颗粒态黑碳分布特征与来源分析——以磁湖为例

在地球水生态系统中,颗粒态黑碳(particulate black carbon,PBC)是颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)的重要组成部分.采用热光反射法对黄石磁湖POC、PBC及其组分(焦炭和烟炱)的含量水平、空间分布特征及可能来源进行了研究.结果表明,磁湖水体中POC、PBC、焦炭(char)和烟炱(soot)含量变化范围分别为2899.38—5622.80、 235.01—800.08、 24.41—310.23、 130.09—544.72μg·L^-1,平均含量分别为3903.84、377.25、155.52、272.65μg·L^-1,呈现较大的空间分布差异.PBC/POC的变化范围在6.89%—18.32%之间,平均值为10.92%,说明城市湖泊水体中PBC对POC含量积累的贡献较大. soot/PBC的变化范围为45.92%—89.61%,平均值为63.95%. PBC、char与soot含量和PBC/POC比值的空间变异性与环湖周边区域的道路交通和工业布局有关,且南半湖受交通污染和工业排...     

黑碳对沉积物中疏水性有机污染物的锁定作用与微生物降解的影响研究进展

黑碳是含碳物质不充分燃烧而产生的一种高度芳香化结构无定型碳质,是沉积物有机质中重要的组成部分.黑碳通过表面吸附或微孔束缚作用将疏水性有机污染物(HOCs)锁定在沉积物中,其超强的吸附性能导致对HOCs的解吸量减少、解吸速率减慢,进而在短期内降低其生物有效性和短期生物毒性,大量学者开展了较低HOCs浓度下短期降解实验,得出了黑碳抑制HOCs降解的结论.但长期来看,黑碳一方面会通过抑制生物有效性削弱微生物降解等HOCs的自然衰减速率,另一方面也会通过促进微生物生长提高降解率.因此推测,黑碳对HOCs微生物降解的影响可能与HOCs的类型与浓度相关,在较高HOCs浓度下,黑碳可能会通过降低急性毒性,促进微生物生长和生物膜形成来加速HOCs的降解.本文综述了黑碳对HOCs吸附/解吸和微生物降解的研究进展,从黑碳对HOCs的吸附机理和吸附模型,对解吸动力学、微生物生长以及生物有效性影响等方面进行讨论,指出了黑碳对环境中HOCs迁移转化与归趋的影响,并对黑碳的应用前景及研究趋势进行了展望.     

北京市公园土壤黑碳含量特征及来源分析

通过对北京市五环内44个典型公园的表层土壤进行取样调查,测定了土壤有机碳(OC)和黑碳(BC)的质量分数,研究了土壤BC的分布特征,并分析了土壤OC和BC之间的相关关系及BC的可能来源。结果表明,北京市公园表层土壤OC质量分数范围为1.76~19.61 g·kg~(-1),平均值9.08 g·kg~(-1);BC质量分数相对较低,变化范围为0.46~6.25 g·kg~(-1),平均值2.16 g·kg~(-1)。土壤OC和BC之间存在极显著正相关关系(r=0.788,P0.01),表明BC组分对土壤固碳和有机质累积具有重要作用,BC对北京市公园土壤有机质含量增高的贡献不可忽略。北京市五环内公园土壤的w(BC)/w(OC)均值为0.23,反映了BC主要来源为生物质和化石燃料燃烧共同作用的结果。总体上,四环和五环附近公园土壤的w(BC)/w(OC)值(0.23和0.19)略低于三环和二环以内的公园土壤(0.26),但Kruskal-Wallis非参检验结果显示,除了三环和五环公园外,其他不同环线附近公园土壤的w(BC)/w(OC)值并无显著性差异,总体较为接近,表明城市公园土壤的BC来源呈现类似的特征。该研究有助于更好地了解北京城市化过程中人类活动对公园土壤中BC的影响,为区域乃至全球土壤有机碳库及碳循环研究提供数据补充。     

宝鸡高新区春节前后大气中黑碳浓度特征及来源解析

基于春节前后(2018年1月1日—2018年3月31日)宝鸡市高新区宝鸡文理学院站点的黑碳气溶胶(BC)、浊度仪、颗粒态污染物(PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0))、气态污染物(CO、NO_2、SO_2和O_3)的逐时数据及常规气象数据,对宝鸡市高新区BC气溶胶的时间变化特征、来源及影响因素进行分析.结果表明,观测期间BC质量浓度的变化范围为0.01—5.62μg·m~(-3),平均浓度为0.63μg·m~(-3).BC与风速和能见度均呈负相关.观测期间BC浓度日变化呈"双峰双谷"型,峰值出现在09:00和19:00,谷值出现在05:00和16:00;寒假前BC浓度昼夜变化整体高于寒假期间和春季开学,可能与寒假前频繁的人为活动,不易扩散的气象条件有关.BC占PM_(2.5)的0.84%,其吸收作用占大气消光的2.14%.除O_3外,BC日平均浓度与PM_(2.5)、CO和NO_2呈显著相关,相关系数分别为0.626、0.623和0.473,说明BC气溶胶与之均有部分共同源.     

云南宣威肺癌高发区C1煤燃烧排放颗粒物中PAHs的组成特征及健康风险

宣威煤燃烧排放产物与其所导致的肺癌高发率一直是国际学术界关注的热点,但煤燃烧排放颗粒物中的关键致毒组分还不清楚。以肺癌高发区产出的晚二叠世C1煤燃烧排放不同粒径颗粒物为研究对象,分析其中主要有害有机污染物多环芳烃(PAHs)的分布特征及其健康风险。结果表明宣威煤燃烧排放的颗粒物中16种PAHs的总质量浓度为77 359.21 ng·m-3,其中含量最高的是苯并(g,h,i)苝,其他主要的PAHs依此为:屈、苯并(b)荧蒽、苯并(a)蒽、荧蒽、二苯并(a,h)蒽、菲、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘;强致癌化合物苯并a芘(Ba P)总浓度亦可达到10 060.13 ng·m-3;这些有害有机物主要分布在细颗粒物中;不同粒径颗粒物的毒性当量存在明显差异,细颗粒的毒性当量占可吸入颗粒物中PAHs总毒性当量的87.4%,远高于粗颗粒(12%)和超细颗粒物(0.4%)的毒性当量。     

农村室内薪柴燃烧的颗粒物和炭黑排放因子

室内薪柴燃烧是大气污染的重要来源,其排放的污染物对气候变化和人体健康都有很大影响。对该来源排放量的可靠估算是进行排放效应分析和合理控制的重要前提,而估算的可靠性主要取决于燃料消耗量和排放因子的准确性。目前,我国针对农村柴灶薪柴燃烧颗粒物排放因子的测定数据很少,变异很大,不足以支持可靠的排放清单估算。测定了9种薪柴(枫桦、兰考泡桐、黑杨、大叶风杨、楝树、枣树、柿树、桑树和桃树)在中国北方典型农村炉灶中燃烧产生的颗粒物(PM)、有机碳(OC)和元素碳(EC)的排放因子。受燃料种类、性质和燃烧条件的影响,测得的排放因子差别较大。9种薪柴各自的PM、EC和OC的排放因子变化范围分别为(0.74±0.13)～(6.23±1.47)g.kg-1,(0.10±0.06)～(0.97±0.28)g.kg-1和(0.14±0.03)～(3.81±0.92)g.kg-1(以干质量计)。全部薪柴的PM、EC和OC的排放因子均值和标准差分别为(2.58±2.15)、(0.29±0.31)和(0.98±1.24)g.kg-1。室内薪柴燃烧PM、EC和OC排放因子之间呈显著的相关性关系。各种薪柴燃烧排放的颗粒物粒径分布相似,均以细颗粒物为主,PM2.1占PM10总质量的90%以上。此外,除EC排放因子外,薪柴燃烧的PM和OC排放因子与校正燃烧效率显著负相关(P<0.05)。细颗粒物组分PM2.1与校正燃烧效率显著负相关(P<0.05),与燃料含水量显著正相关(P<0.05)。     

大气中黑碳的健康效应及机制研究进展

虽然人类社会不断进步发展,但大量工业和自然排放也导致了严重的空气污染。大气颗粒物是大气污染物的主要成分之一,黑碳是其中的重要组成成分,被国际癌症研究机构(IARC)归类为2B类致癌物。黑碳可以吸附其他致癌物质,会对环境和人体健康产生不利影响,因此黑碳暴露对人类的危害得到越来越多的重视。空气中黑碳的水平与心血管、呼吸和神经系统疾病的发生都有关系;黑碳主要通过引起氧化应激和炎症反应,诱发基因突变等一系列损伤。虽然现今对于黑碳健康效应的研究已取得了一些进展,但研究多数处于起步阶段,且仅针对黑碳本身进行单独研究,未来还需要加强开展对黑碳和其他污染物联合毒性效应及机制的研究。本综述主要针对近年来已开展的研究进行了总结归纳。     

纳米银和PVP包被纳米银对HepG2细胞遗传毒性的比较研究

为了探讨纳米银对HepG2细胞DNA损伤、染色体畸变等遗传毒性指标的影响,以期为纳米银体外遗传毒性评价提供参考依据,本文采用2种纳米银材料(20 nm-PVP包被纳米银、20 nm-无包被纳米银),分别以20μg·mL~(-1)、40μg·mL~(-1)、80μg·mL~(-1)、160μg·mL~(-1)的剂量对HepG2细胞染毒24 h,用Hoechst-33258染色法检测细胞凋亡,彗星实验检测DNA损伤,胞质分裂阻滞微核细胞组学试验法检测染色体畸变。结果表明,20 nm Ag NPs组在160μg·mL~(-1)时引起细胞凋亡数显著增多(P0.05);20 nm PVP-Ag NPs组在80μg·mL~(-1)和160μg·mL~(-1)剂量组中细胞凋亡数显著增多(P0.01)。2种纳米银引起HepG2细胞发生细胞凋亡,并呈剂量效应关系。彗星试验结果表明,20 nm Ag NPs和20 nm PVP-Ag NPs在40μg·mL~(-1)、80μg·mL~(-1)、160μg·mL~(-1)剂量组中,Olive尾矩、尾长和尾部DNA百分比与空白对照组相比均有显著差异(P0.05)。2种纳米银对HepG2细胞DNA损伤程度为:20 nm Ag NPs20 nm PVP-Ag NPs。胞质分裂阻滞微核细胞组学试验结果表明,2种纳米银均不会引起核质桥数发生明显改变(P0.05),20 nm Ag NPs在高染毒剂量下引起微核总数、I型微核、II型微核、核芽数明显升高(P0.05);20 nm PVP-Ag NPs在各染毒剂量下均会引起微核总数及I型微核数量升高(P0.01),II型微核数在160μg·mL~(-1)剂量下升高明显(P0.01),剂量大于20μg·mL~(-1)时核芽数升高(P0.01)。20 nm PVP-Ag NPs对细胞核的影响大于20 nm Ag NPs(P0.05)。总之,2种纳米银材料均会引起HepG2细胞DNA损伤及染色体畸变等遗传毒性效应的改变,无包被纳米银比PVP包被纳米银更容易引起DNA损伤,PVP包被纳米银比无包被纳米银更容易引起细胞染色体畸变相关效应;2种材料对HepG2细胞的损伤存在浓度-效应关系,浓度越高遗传毒性损伤越严重。     

南京北郊一次重污染事件期间PM_(2.5)理化特性及其对大气消光的影响

为了解南京地区重度污染下PM_(2.5)污染特征及其对消光的影响,于2013年12月5日至12月15日在南京北郊进行了PM_(2.5)采样分析,利用离子色谱分析了其中SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+、Cl~-、Na~+、K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的含量,采用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)测量细粒子的粒径谱分布,运用Model 2001A热/光碳分析仪对PM_(2.5)中OC、EC进行了分析,同时采用三波长光声黑碳光度计(PASS-3)实时在线测量细粒子的吸收和散射系数,并同步获得了痕量气体SO_2、NO_x浓度.结果表明,观测期间PM_(2.5)平均浓度为161.8±51.2μg·m~(-3),主要的水溶性无机离子为SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+;气溶胶在532 nm处平均吸收、散射系数分别为98.00±42.91 MmPM_(2.5)、630.00±308.52 MmPM_(2.5).(NH_4)_2SO_4和OM是南京北郊冬季大气气溶胶中的主要消光物质,积聚模态颗粒物体积浓度和表面积浓度与总消光系数呈较好的正相关,与能见度则呈明显的负相关.重度污染期间SOR、NOR平均值分别是轻度污染期间的1.26倍和1.81倍.除较低风速条件下污染物的物理积聚,较高的相对湿度条件下污染物的二次转化是造成此次重度污染的主要原因.     

黑碳对土壤和沉积物中菲的吸附解吸行为及生物可利用性的影响

利用淡水单孔蚓Monopylephorus limosus的生物富集实验,研究了黑碳对土壤和沉积物中多环芳烃类有机化合物菲生物可利用性的影响,同时研究了黑碳对菲吸附和解吸行为的影响,并用"双元平衡解吸(DED)模型"对解吸行为进行了预测.结果表明,土壤和沉积物中黑碳的存在直接导致了菲在颤蚓体内的生物累积因子(BSAF)的降低,其原因在于菲在黑碳沉积物样品中的不可逆吸附程度的显著增强.研究发现,土壤和沉积物中菲的生物可利用性与土壤和沉积物中菲的吸附相浓度无关而与孔隙水浓度密切相关.