杭州市2017年冬季一次重灰霾过程中PM2.5水溶性离子特征、来源及成因分析

利用在线监测仪测量了杭州市一次重灰霾过程（2017年12月29日至2018年1月3日）中PM_2.5主要水溶性离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺、Na⁺、Ga²⁺、Mg²⁺）及主要气态污染物（SO₂、NO₂、O₃、NO、CO、HCl、NH₃、HNO₂、HNO₃）的小时浓度。结合混合受体模型和国控监测分析,研究了2017年12月30-31日重灰霾事件的污染特征、来源和成因。研究结果表明：PM_2.5浓度高达318 μg·m^-3; NO₃^-/SO₄^2-最大值为2.68,说明移动源污染是杭州市PM_2.5形成的重要来源; PM_2.5/CO最高达到0.19,说明二次细颗粒物对PM_2.5贡献很大;NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺的浓度总和占PM_2.5平均浓度的64.3%,说明二次无机细颗粒物是杭州重灰霾形成的重要原因,且NO₃^-的贡献最大,占33.5%。混合受体模型分析显示,杭州市重灰霾污染的潜在源区主要位于安徽、江苏、河南、山东四省交界处,以及安徽省中东部、蚌埠、芜湖等工业污染较为严重的城市。夹杂着大量污染物的北方干冷空气远距离传输叠加部分局地源是杭州此次重雾霾形成的根本原因。因此,为了改善杭州市空气质量,不仅需控制当地的污染物排放,而且还需对整个长三角地区甚至跨区域采取大气联防联控策略。     

基于时空多视图BP神经网络的城市空气质量数据补全方法研究

针对城市空气质量监测数据缺失的问题,提出一种基于时空多视图BP神经网络的数据补全方法。采用指数移动平均、普通克里金和非凸矩阵完备作为时空多视图特征,结合映射非线性关系的BP神经网络,构建数据补全模型。以北京市36个站点2014年5月1日至2015年4月30日监测的PM_2.5、PM₁₀、NO₂、CO、O₃和SO₂6种空气污染物小时浓度为实验数据。实验结果表明,在15%缺失率下,随机缺失补全的平均相对误差为0.102~0.154,时间连续缺失补全的平均相对误差为0.161~0.271,空间连续缺失的补全平均相对误差为0.108~0.155,优于典型的单视图预测方法和多视图线性预测方法。研究成果可为城市空气质量数据补全工作提供方法支持,研究思路可为时空数据挖掘提供参考。     

柱切换在线前处理法鉴别地沟油的离子色谱研究

建立了同时检测食用油及地沟油中的无机阴离子(F^-、Cl^-、SO₄^2-)和有机酸(CH₃CO₂^-、CHO₂^-)的离子色谱柱切换在线前处理方法.采用一根NG1反相色谱柱作为前处理柱在线去除样品中的水溶性有机基质,通过柱切换技术,由淋洗液将柱内富集的离子带至阴离子分析柱中分离,从而达到在线前处理的目的.在优化的色谱条件下,被分析离子浓度在0.05~10 mg·L^-1时,线性相关系数均大于0.9990;进样量25 μL,方法的检出限为4~41 μg·L^-1(信噪比S/N=3);加标回收率在75.6%~87.7%;相对标准偏差在0.85%~2.34%(n=6);实验结果表明,地沟油中甲酸和乙酸的含量明显高于食用油.本方法对食用油和地沟油的鉴别具有较好的实用价值,适用于食用油及地沟油中常规阴离子和有机酸的同步检测,具有快速、灵敏、选择性好等优点.     

羟基含量对Ru(bpy)32+/CDs@H2O2体系检测多巴胺的影响

以2B铅笔芯为原料,用电氧化法在水相中制备荧光碳点(CDs),再通过H₂O₂氧化得到CDs@H₂O₂,利用透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱、Fourier变换红外光谱(FT-IR)与X射线光电子能谱(XPS)对CDs和CDs@H₂O₂进行表征。结果表明,相对于CDs,CDs@H₂O₂表面具有更丰富的羟基官能团。将CDs与CDs@H₂O₂分别用作Ru(bpy)₃²⁺阳极电化学发光(ECL)的共反应剂,Ru(bpy)₃²⁺/CDs@H₂O₂体系的ECL信号强度是Ru(bpy)₃²⁺/CDs体系的8.2倍,证实羟基是CDs作Ru(bpy)₃²⁺共反应剂的活性...     

融合图卷积神经网络和注意力机制的PM2.5小时浓度多步预测

PM_2.5小时浓度多为单步预测。为实现PM_2.5小时浓度的多步预测，基于“编码器-解码器”的序列-序列预测（Seq2Seq）模型，集合图卷积神经网络提取非欧式空间数据特征的能力以及注意力机制自适应关注特征的能力，提出了融合图卷积神经网络和注意力机制的PM_2.5小时浓度多步预测（GCN_Attention_Seq2Seq）模型。并与Seq2Seq模型和使用了图卷积神经网络、未使用注意力机制的GCN_Seq2Seq模型进行了对照，以2015—2016年北京市22个空气质量监测站点的空气质量数据为样本进行实例验证，结果表明，Seq2Seq模型和图卷积神经网络（GCN）可对PM_2.5小时浓度数据的时空依赖进行有效建模，注意力机制有助于减缓多步预测中的预测精度衰减，提升PM_2.5小时浓度多步预测的精度。GCN_Attention_Seq2Seq模型可有效应用于多种长度的PM_2.5浓度预测窗口。     

基于多种协同机制的镁-铝酸三钙捕获水体泛浓度氨氮和磷酸根研究

选择Mg²⁺为掺杂离子,通过固相反应法制备镁-铝酸三钙(Mg-C₃A)用于泛浓度氨氮和磷酸根的同步捕获。静态去除实验结果表明,Mg-C₃A对氨氮去除能力随着初始氨氮浓度的增加而增加,磷酸根去除几乎不受影响(20.2 mg·g^-1)。动力学结果揭示Mg-C₃A对氨氮和磷酸根去除分别在8和2 h达到平衡,且去除过程符合准二级动力学模型(R²>0.99)。X射线衍射(XRD)和光电子能谱(XPS)对固体产物表征结果说明Mg-C₃A水化释放Mg²⁺,Ca²⁺,Al³⁺和OH^-对氨氮和磷酸根去除起重要作用。低氨氮浓度(200 mg·L^-1)下,氨氮去除主要通过与Mg-C₃A释放OH^-结合生成NH₃;磷酸根则与Mg²⁺,Al³⁺     

电极生物膜法脱除地下水中硝酸盐氮的影响因素研究

采用电化学生物膜法对模拟地下水中的硝酸盐污染进行去除,研究了温度、进水pH、水力停留时间（HRT）和电流强度对电极生物膜反应器(BER)反硝化脱氮性能的影响.研究结果表明：20 d左右反应器成功启动,电镜扫描显示阴极表面被大量微生物覆盖;在13.6～34.0 ℃时,NO₃^--N的去除效率随温度升高而上升;BER对进水pH冲击具有较强的缓冲能力,在6.25～8.27内NO₃^--N的去除效率可保持在85%以上;最佳HRT为9 h,此时NO₃^--N去除率不低于85%;电流强度从13 mA提高到102 mA过程中,NO₃^--N的去除率不断增加,最后保持稳定,电流强度为78～102 mA时,反硝化效果较好,NO₃^--N去除率大于85%,且没有NO₂^--N的积累现象.过高的电流强度会加速阳极碳棒的溶解.     

离子色谱法同时测定植物生长调节剂中氯化胆碱、甲哌鎓及N-甲基哌啶

建立了一种离子色谱-抑制电导同时测定植物生长调节剂中主要活性成分氯化胆碱、甲哌鎓以及杂质N-甲基哌啶的快速检测方法。 样品经稀释过膜后直接进样分析, 采用阳离子交换色谱柱thermo scientific ionpac CG17 （50 mm×4 mm） + CS17 （250 mm×4 mm）,以10 mmol·L^-1甲烷磺酸溶液等度淋洗,可在10 min内完成以上目标分析物的检测,且常规阳离子（Li⁺、 Na⁺、 NH₄⁺、 K⁺、 Mg²⁺和Ca²⁺）不会干扰对3种化合物的测定。 在优化后的最佳色谱条件下,氯化胆碱的线性范围为0.1~500 mg·L^-1,甲哌鎓的线性范围为0.5~500 mg·L^-1,N-甲基哌啶的线性范围为0.4~200 mg·L^-1,3种化合物线性相关系数（r）均大于0.999 4,线性关系良好。 3种目标分析物的检出限（信噪比S/N = 3）为28.0~112.5 μg·L^-1,定量限（信噪比S/N = 10）为93.5~375.0 μg·L^-1,峰面积的相对标准偏差（RSD, n = 6）均小于0.47%,表明方法具有较好的重现性。 该检测方法简单方便,已成功应用于商品化植物生长调节剂中3种成分质量浓度的测定,实际样品加标回收率为96.0%~103.6%。 可应用于相关植物生长调节剂原料及成品的质量控制。     

离子色谱法同时测定植物生长调节剂中氯化胆碱、甲哌鎓及N-甲基哌啶

建立了一种离子色谱-抑制电导同时测定植物生长调节剂中主要活性成分氯化胆碱、甲哌鎓以及杂质N-甲基哌啶的快速检测方法。 样品经稀释过膜后直接进样分析, 采用阳离子交换色谱柱thermo scientific ionpac CG17 （50 mm×4 mm） + CS17 （250 mm×4 mm）,以10 mmol·L^-1甲烷磺酸溶液等度淋洗,可在10 min内完成以上目标分析物的检测,且常规阳离子（Li⁺、 Na⁺、 NH₄⁺、 K⁺、 Mg²⁺和Ca²⁺）不会干扰对3种化合物的测定。 在优化后的最佳色谱条件下,氯化胆碱的线性范围为0.1~500 mg·L^-1,甲哌鎓的线性范围为0.5~500 mg·L^-1,N-甲基哌啶的线性范围为0.4~200 mg·L^-1,3种化合物线性相关系数（r）均大于0.999 4,线性关系良好。 3种目标分析物的检出限（信噪比S/N = 3）为28.0~112.5 μg·L^-1,定量限（信噪比S/N = 10）为93.5~375.0 μg·L^-1,峰面积的相对标准偏差（RSD, n = 6）均小于0.47%,表明方法具有较好的重现性。 该检测方法简单方便,已成功应用于商品化植物生长调节剂中3种成分质量浓度的测定,实际样品加标回收率为96.0%~103.6%。 可应用于相关植物生长调节剂原料及成品的质量控制。     

有限域上广义Markoff-Hurwitz-type方程的有理点个数

设N_q表示有限域F_q上广义Markoff-Hurwitz-type方程的有理点个数（a₁x₁^m₁+a₂x₂^m₂+…+a_nx_n^m_n）^k=cx₁^k₁ x₂^k₂…x_t^k_t,其中n ≥ 2, m_i, k, k_j和t ≥ n是正整数,a_i,c属于F_q^*,其中1 ≤ i ≤ n, 1 ≤ j ≤ t. 最近有研究推广了Carlitz的结果,给出了上述方程当k=k₁=…=k_t=1时的有理点个数. 当未定元的指数满足一定条件时,本文给出了上述广义方程的有理点个数,推广了已有结论.     

苕溪污染物入湖通量研究

根据2005~2010年苕溪入湖河流小梅港、长兜港和大钱港的水质监测资料以及杨家埠和杭长桥2个水文基点站的径流量数据,计算COD_Mn、NH₃-N、TP和TN等污染物的入湖通量来明确苕溪入湖的主要污染及通量的关键影响因子.采用单因子指数法进行水质评价并计算水质的污染分担率,表明苕溪的入湖河流水质总体为Ⅲ类,首要污染物为TN;统计逐日流量数据,计算2005~2010年入湖水量为9.15×10⁸~17.85×10⁸ m³;对污染物年通量进行等标计算,发现总氮的等标入湖量最高,年均入湖通量为3 415 t;对水质、水量与通量进行相关性分析,水量与通量的相关系数远高于水质,且两者之间呈现季节性响应关系.因此,总氮是苕溪入湖的主要污染,水量是通量的关键影响因子.     

基于热力学分析方法研究废铅膏含铅组分的浸出行为

基于热力学分析方法,借助Medusa分析软件,分析了废铅膏主要含铅组分在枸橼酸钠-柠檬酸绿色回收浸出体系中的浸出行为,并与实际制备所得产物的物相表征结果进行了对比分析.结果表明： pH值为2.3~4.5,电位为0~1.2 V时,浸出的稳定物相为Pb（Hcit）;pH值为4.5~7.5,电位为0~1.2 V时,浸出体系的稳定物相为Pb₂（Cit）₂^2-,其与游离的Pb²⁺可进一步络合.产物的物相表征结果与热力学结果基本吻合,表明以Medusa为媒介的热力学分析方法可用于废铅膏主要含铅组分的浸出过程和转化规律研究.     

4种重金属离子对海水青鳉胚胎发育及仔鱼的急性毒性研究

为研究重金属对海洋生物的毒性影响及敏感性, 本文以海水模式鱼—–海水青鳉(Oryzias melastigma)为对象, 分析4种代表性海水重金属污染物铜、镉、铅、汞对其胚胎发育和仔鱼生长期的24h急性毒性. 结果显示: 海水青鳉发育阶段对4种重金属离子都很敏感, 且都产生明显毒性影响. Hg²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺对海水青鳉胚胎发育期24h LC50最低值分别为2.34μg?L^-1 (I期)、0.72mg?L^-1 (IV期)、22.65μg?L^-1 (I期)、27.32μg?L-1 (I期), 对青鳉胚胎发育毒性大小的排序为Hg2+>Pb2+>Cd2+>Cu2+. Hg2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+对海水青鳉仔鱼期24h LC50最低值分别为0.018 mg?L^-1 (7日龄)、0.48mg?L^-1 (8日龄)、1.87mg?L^-1 (6日龄)、1.86mg?L^-1 (5日龄), 对青鳉仔鱼毒性大小的排序为Hg²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Pb²⁺. 由此得出重金属对海水模式鱼的胚胎和仔鱼发育的敏感期, 并经实验得到其最低敏感浓度, 也为进一步开展海水重金属的生物监测提供了参考依据.     

双钙钛矿LaM2VO6:Eu3+（M=Mg,Ca,Sr,Ba）荧光纳米材料的制备及发光性能的研究

采用凝胶-燃烧法合成了LaM₂VO₆:Eu³⁺（M=Mg,Ca,Sr,Ba）系列红色纳米荧光粉。通过X射线衍射、扫描电镜及荧光光谱等检测方法,研究了不同碱土金属离子掺杂Eu³⁺荧光粉基质的晶体结构、形貌及其光致发光性能。结果表明:采用凝胶-燃烧法制备的LaM₂VO₆:Eu³⁺（M=Mg,Ca,Sr,Ba）红色荧光粉结晶良好、晶相单一且具有良好的发光性能;其中掺Mg基质LaMg₂VO₆:Eu³⁺荧光粉的发光性能最好。当引燃温度为800℃,保温时间1h,Eu³⁺的掺杂量x=0.11时所得荧光材料发光效果最优。 更多还原     

西北太平洋海域表层浮游动物群落结构与其环境因子的关系

2020年5月底至8月初在西北太平洋海域(41°11′24″—48°06′09″N,162°15′52″—169°34′09″E)进行了27个站位的浮游动物大面积调查,共鉴定出6个门类,28个浮游动物的主要类群,浮游动物的平均丰度为66.61 ind·m^-3.该海域浮游动物的优势种为桡足类中的新哲水蚤(Neocalanus plumchrus)和太平洋哲水蚤(Calanus pacificus),其出现频率分别为88.9%和92.6%.浮游动物的平均丰度总体上呈现由北向南降低的趋势,多样性指数高值区主要位于调查海域中东部和东南部.浮游动物群落丰度与环境中叶绿素a (Chla)、PO₄^3-、Si O₃^2-具有正相关性,与温度和盐度具有负相关性.研究表明,该海域浮游动物的分布特征与水文环境特征契合度较高,其中温度、盐度及营养盐的分布差异是构成浮游动物空间格局分布差异的主要原因.     

基于RNN-CNN集成深度学习模型的PM2.5小时浓度预测

针对目前大部分PM_2.5预测模型预测效果不稳定、泛化能力不强的现状,以记忆能力较强的循环神经网络（RNN）和特征表达能力较强的卷积神经网络（CNN）为基础,采取Stacking集成策略对两者进行融合,提出了RNN-CNN集成深度学习预测模型。该模型不仅充分利用时间轴上的前后关联信息去预测未来的浓度,而且在不同层次上将自动提取的高维时序数据通用特征用于预测,以保证预测结果的稳定性。最后,对集成之前的RNN、CNN和集成之后的RNN-CNN模型,以2016年中国大陆地区1 466个监测站点的空气质量数据为样本进行实例验证,结果表明,RNN-CNN在PM_2.5时间序列预测上的表现明显优于集成之前的RNN和CNN,而且泛化误差更低,在34%站点上的拟合度超过0.97,该模型可用于大范围区域的PM_2.5小时浓度预测。     

零价铁去除水中Ni2+及对有机氯脱氯的催化作用

为考察零价铁（Fe⁰）修复Ni²⁺污染水体的效果及同步修复Ni²⁺和有机氯的可能性,考察了Fe⁰对水中Ni²⁺的去除效果及Ni²⁺对有机氯脱氯的催化作用.实验结果表明,Fe⁰除镍反应符合拟一级反应动力学特征,表观反应速率常数(k_obs)随铁粉颗粒粒径的减小而增大,铁粉颗粒粒径由2.000~0.425,0.425~0.150,0.150~0.075减小到<0.075 mm时,k_obs值相应由0.022 3,0.053 8,0.104 8增加到0.155 0 min^-1;在考察的pH范围(2.5~10.0)内,零价铁对Ni²⁺保持着较高的反应速率,在酸性条件下,反应速率随着pH值的升高而降低.Fe⁰同步修复Ni²⁺和含氯有机物时,含氯有机物的存在并没有对Ni²⁺的去除产生很大影响,但镍的存在对Fe⁰脱氯具有较好的催化作用. 同时,在考察的280 h内铁粉填充柱对水中的Ni²⁺保持着较高的去除效率（>80%）,这为Fe⁰修复技术的实际应用奠定了基础.     

基于RNN-CNN集成深度学习模型的PM2.5小时浓度预测

针对目前大部分PM_2.5预测模型预测效果不稳定、泛化能力不强的现状,以记忆能力较强的循环神经网络（RNN）和特征表达能力较强的卷积神经网络（CNN）为基础,采取Stacking集成策略对两者进行融合,提出了RNN-CNN集成深度学习预测模型。该模型不仅充分利用时间轴上的前后关联信息去预测未来的浓度,而且在不同层次上将自动提取的高维时序数据通用特征用于预测,以保证预测结果的稳定性。最后,对集成之前的RNN、CNN和集成之后的RNN-CNN模型,以2016年中国大陆地区1 466个监测站点的空气质量数据为样本进行实例验证,结果表明,RNN-CNN在PM_2.5时间序列预测上的表现明显优于集成之前的RNN和CNN,而且泛化误差更低,在34%站点上的拟合度超过0.97,该模型可用于大范围区域的PM_2.5小时浓度预测。     

基于MODIS数据的山西省PM2.5浓度估算研究

通过ENVI软件对美国国家航空航天局（NASA）发布的MODIS L1B数据进行几何校正、波段合成、重采样、构建查找表等操作,反演了山西省2020年3—8月气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）,用大气气溶胶产品MOD04_3K验证AOD的反演精度,对反演结果中的高度进行订正,分析了山西省AOD时空分布特征,在此基础上建立了AOD与PM_2.5浓度的回归模型,并通过模型验证估算误差。结果表明：（1）MODIS L1B反演结果具有较高的精度,与大气气溶胶产品MOD04_3K数据的相关系数为0.934。（2）在时间分布上,AOD存在明显的季节性差异,夏季AOD均值远高于春季;在空间分布上,AOD呈现由北向南逐渐增加的趋势,高值主要出现在山西省南部的临汾市和运城市。（3）整体、春季、夏季3类回归模型的平均相对误差分别为25.91%,27.62%,23.87%,表明模型的拟合效果较好,可较为准确地估算PM_2.5浓度。     

活性炭吸附饮用水中三卤甲烷的实验研究

采用活性炭吸附方法控制饮用水中的三卤甲烷（THMs）。对筛选的活性炭进行动态和静态吸附实验。在ACL₁,ACL₂,ACY,ACM 4种活性炭中,椰壳活性炭ACL₁对THMs的平衡吸附量最高;吸附行为更符合Freundlich经验模型。静态吸附实验结果表明,前1 h ACL₁对THMs的吸附效率较高,4 h内达到吸附平衡,当温度为27~36 ℃时,温度变化对活性炭吸附THMs的影响较小;当THMs的初始浓度为200 μg·L^-1时,ACL₁对THMs的去除率大于90%;ACL₁对THMs的吸附效率依次为CHBr₃>CHClBr₂>CHCl₂Br>CHCl₃。动态吸附实验结果表明,当进水的THMs浓度为200 μg·L^-1时,出水THMs达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）所需的最大吸附时长分别为：CHCl₃ 8.1 h,CHCl₂Br 15.3 h,CHClBr₂ 15.6 h,CHBr₃ 16.5 h。