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中国环境科学
中国环境科学

王文兴

月刊

1000-6923

zghj@chinajournal.net.cn;zghjkx1981@126.com

010-62215145

100082

北京市海淀区红联南村54号

中国环境科学/Journal China Environmental ScienceCSSCICSCDCHSSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国环境科学学会主办的学报级综合性学术刊物。本刊的宗旨是紧密围绕我国重大的环境问题开展学术研究与讨论，包括环境自然科学基础理论、环境战略思想、环境管理的理论与方法、区域性环境污染综合整治等。《中国环境科学》近年来对环境科学研究领域中的诸多学科如环境地学、环境化学、环境生态学、环境医学、环境工程等基础理论研究；对各种环境污染物的监测、分析及其防治；对区域环境的综合整治与规划；以及对全球环境问题等多方面的研究进行了全面综合报道，反映了中国环境科学的发展方向、研究水平、最新成就与突破性进展。《中国环境科学》2002年荣获第二届国家期刊奖提名奖；并荣获第三届中国科协优秀科技期刊奖一等奖。目前《中国环境科学》在国内外环境界都具有很大的影响，对我国环境保护事业和国民经济的可持续发展起到了积极推动作用。
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    深圳大气中亚硝酸和甲醛的四季污染特征

    姜震唐梦雪邵宇铭曹礼明...
    2961-2969页
    查看更多>>摘要：亚硝酸(HONO)和甲醛(HCHO)光解是大气中羟基(OH)自由基的重要来源,强烈影响臭氧生成.为了探究大气中HONO和HCHO的污染特征,于2022年1月～2023年9月在中国深圳市开展了对HONO和HCHO的长期观测.结果表明,观测期间深圳市四季HONO平均浓度呈现出冬季(0.71×10-9)＞秋季(0.64× 10-9)＞春季(0.59×10-9)＞夏季(0.49×10-9),HCHO 平均浓度呈现出夏季(3.79×10-9)＞秋季(2.74×10-9)＞冬季(2.44×10-9)＞春季(2.13×10-9).HONO 四季日变化均呈现明显的昼夜变化趋势,存在白天谷值和夜间峰值,还会在早晚高峰时期受到交通排放源的影响,HCHO则呈现较明显的日间单峰型的日变化特征,光化学生成特征突出.对OH自由基贡献的分析表明,HONO光解是深圳市OH自由基产率的主要贡献者(60％),并且对清晨的光化学反应活性有明显的促进作用,特别是在冬季;而HCHO则在夏季和午间发挥了相对更重要的作用.因此,通过有效控制HONO和HCHO可以降低大气氧化性,从而有助于控制O3污染.

    亚硝酸(HONO)甲醛(HCHO)OH自由基四季变化污染特征

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    光化学氧化对深圳市含黑碳气溶胶混合态和光吸收的影响

    彭妍林晓玉谢婷婷魏静...
    2970-2976页
    查看更多>>摘要：于2021年2月在深圳开展了含黑碳气溶胶混合态和光学性质的测量,结合奇氧数(Ox)的同步分析,以探究光化学氧化对城市大气中含黑碳气溶胶包裹物、形貌与光吸收能力的影响.结果表明:观测期间黑碳颗粒群平均相对包裹物量(包裹物与黑碳核质量比,MR)平均值为4.3±0.7,有效密度平均值为(1.35±0.10)g/cm3,整体颗粒群形貌为球形的观测时段占比为70％,表明深圳城市点含黑碳气溶胶主要为中等不规则形貌的内部混合态颗粒.光化学氧化在含黑碳气溶胶混合态演变过程中起到重要作用.随着Ox的增加,颗粒群平均MR增幅约为38％,平均有效密度从1.32g/cm3增至1.44g/cm3,动力学形状因子从1.05递减至1.00,表明光化学氧化过程促使非黑碳组分累积并使颗粒趋向于形成更致密的核壳球形.此外,Ox增加过程中,吸光增强(Eabs)增幅约为20％,增长速率为0.002/10-9,表明光化学氧化对城市点含黑碳气溶胶光吸收起到关键的驱动作用.

    光化学氧化含黑碳气溶胶混合态吸光性

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    基于机器学习的深圳大气颗粒物消光来源识别

    李仕平彭杏姚沛廷林晓玉...
    2977-2984页
    查看更多>>摘要：利用浊度计于2021年11月～2021年12月在深圳市开展颗粒物光散射在线观测,并同步利用相关在线仪器开展PM2.5及其化学组分观测,结合受体模型和可解释性机器学习模型探究深圳市秋冬季颗粒物散射的主要来源.结果显示,深圳市颗粒物525nm散射系数在观测期间平均值为119.6 1/Mm.相关性分析表明,颗粒物散射系数与相对湿度相关性低,与PM2.5相关性高(R2＞0.8),其中,与PM2.5中NH4+、NO3-、m/z 44、OM、SO42-、黑碳的相关性在0.55～0.83,表明PM2.5中二次组分及黑碳是影响深圳市颗粒物散射的重要因素.基于相对湿度和受体模型识别的污染源,利用XGBoost模型建立了颗粒物散射系数预测模型并利用SHAP模型识别其主要来源,研究表明二次硝酸盐、二次硫酸盐、机动车排放和二次有机气溶胶是影响深圳市颗粒物散射系数的主要源类,燃煤和相对湿度也有一定贡献,生物质燃烧、船舶排放、工业排放、扬尘和建筑尘的影响小.

    PM2.5散射系数来源解析PMF模型机器学习

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    汽车油漆渣VOCs释放通量预测模型的构建和验证

    刘义李彬颜渝森刘泽伟...
    2985-2993页
    查看更多>>摘要：汽车生产过程中产生大量的油漆渣释放的VOCs会对环境和人体造成伤害.然而,关于汽车油漆渣VOCs源释放定量表征模型的研究很少.因此,本文基于非法管理场景的汽车油漆渣,建立了累积VOCs释放行为扩散控制模型.该模型具有两个关键的特征参数:扩散系数(Dm)和初始散发浓度(Cm,0),可以通过我们提出的ER-history方法同时获得.材料VOCs的散发速率和浓度是关键参数的函数,测定散发关键参数是研究材料VOCs散发规律的基础.实验结果表明,1-丁醇、乙酸丁酯、1,2,4-三甲苯和1-乙基-4-甲苯是漆渣释放的主要物质.此外,利用环境测试舱的数据对模型进行了验证,证明了模型的可靠性和说服力.该模型对疏水VOCs释放的预测比亲水性VOCs的预测更准确.Cm,0和Dm的增加有促进VOCs累积释放的趋势.结果为快速测量模型参数的实验设计提供了新的见解,并为评估油漆渣VOCs累积释放提供了理论基础.

    挥发性有机化合物扩散行为油漆渣模型参数

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    典型重工业城市PM2.5化学组成特征及来源解析

    齐超楠齐鹏张艺铃
    2994-3003页
    查看更多>>摘要：通过实时高分辨率在线监测2019年邯郸市城区PM2.5中碳组分和水溶性无机离子的质量浓度,分析研究了 2019年全年邯郸市PM2.5组分的变化特征和不同污染情景下 PM2.5组分的变化规律,同时采用正定矩阵因子分解模型和后向轨迹模型探究了 PM2.5及其组分的来源.结果表明:研究期间邯郸市PM2.5中OC和EC的月变化和日变化特征相似.水溶性无机离子的季节变化特征为冬季＞秋季＞春季＞夏季,NO3-、SO42-和NH4+是 PM2.5中主要的水溶性无机离子组分,在四个季节均与 PM2.5有较强的相关性.邯郸市PM2.5呈弱碱性,NH4+主要以(NH4)2SO4、NH4NO3和NH4Cl的形式存在.OC、EC和二次无机离子在PM2.5污染日和O3污染日有所增加.冬季污染加重时,碳组分和水溶性离子质量浓度随PM2.5的增加而升高,OC和EC占比下降,SO42-和NO3-占比升高,且SOR和NOR也逐渐增加.PMF分析结果表明二次源,机动车源和燃烧源是邯郸市大气颗粒物污染的主要来源.后向轨迹结果表明邯郸市主要受到河南北部,山东西北部,山西中部和河北南部传输影响.该研究将会为重工业城市大气污染防治提供重要的科学理论依据.

    PM2.5碳组分水溶性无机离子污染特征来源解析

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    我国城市地区PM2.5和O3污染相关性:2017～2022年时空演变特征与协同防控启示

    张恺乐褚旸晰储王辉张浩...
    3004-3011页
    查看更多>>摘要：基于2017～2022年全国地级及以上城市空气质量监测数据及各省(自治区、直辖市)污染排放数据,计算PM2.5日均浓度(DA PM2.5)和O3日最大8h滑动平均值(MDA8_O3)间的皮尔逊相关系数(Rp),分区域分时段研究了二者相关性的时空变化特征,从污染排放等方面分析其原因.结果表明:从时空变化上看,全国范围内DAPM2.5和MDA8_O3第一、四季度在统计上无显著相关性(Rp=-0.11～0.03),仅西南、华南地区为正相关(Rp=0.11～0.32).全国范围内DA PM2.5和MDA8O3在第二季度(Rp=0.26～0.36)、第三季度(Rp=0.46～0.55)呈正相关,汾渭平原及西北地区在部分年份不相关.污染排放是影响PM2.5和O3污染相关性的主要因素.从时间变化上看,全国和各区域一次PM2.5、二氧化硫排放特征值(ECVPM2.5、ECVSO2)下降而氮氧化物、挥发性有机物排放特征值(ECVNOx和ECVVOCs)上升,这与大部分省(自治区、直辖市)Rp平均值上升的趋势一致.从空间分布上看,在ECVPM2.5和ECVSO2低而ECVNOx和ECVVOCs高的地区,PM2.5与O3污染正相关性较强.提出全国不同区域差异化的污染防控启示.京津冀及周边、长三角、东北和西南地区(第二、三季度)以及华南地区(全年),需关注NOx和VOCs排放控制.京津冀及周边、长三角、东北和西南地区(第一、四季度)以及汾渭平原和西北地区(全年),需加强一次PM2.5污染减排.

    细颗粒物O3关联性重点区域空气污染特征

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    新疆大气颗粒物污染时空演变及沙尘组分研究

    薛一波张小啸雷加强李生宇...
    3012-3020页
    查看更多>>摘要：利用2020～2022年新疆环境监测和同期气象要素数据,结合HYSPLIT模式与PM2.5/PM10比值模型,探讨新疆颗粒物浓度的时空变化特征,并研究沙尘暴的主要输送路径、潜在源区及其对大气颗粒物浓度的贡献率.结果表明,新疆月均PM2.5和PM10浓度变化呈波浪型分布,峰值出现在12～次年3月,最低值出现在6～8月;空间分布呈南高北低的特征,南疆年均PM2.5和PM10浓度分别为42～111,151～367μg/m3,北疆和东疆PM2.5和PM10浓度年均值相对较低,分别为10～62,21～110μg/m3和28～50,100～145μg/m3;新疆69％的城市年均PM2.5和PM10浓度高于国家环境空气质量标准的二级浓度限值;大气PM2.5和PM10浓度呈显著正相关(R2=0.84),春夏秋三季以PM10污染为主,冬季以PM2.5污染为主;PM10是影响新疆空气质量的主要污染物,南疆AQI中PM10贡献率为65％～96％,其次是东疆和北疆,分别为58％～65％和3％～41％;大气PM10严重污染主要发生在春季,由PM10造成南疆空气质量污染比重均在50％以上;塔克拉玛干沙漠是新疆沙尘暴灾害的主要沙源地;沙尘的高低空输送路径明显不同,高空传输主要源于沙漠腹地,而低空输沙源以沙漠东部为主;风蚀沙尘对大气PM10和PM2.5浓度的贡献率分别为85％和66％.

    新疆PM2.5PM10时空变化沙尘组分空气质量数值模型

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    基于无人机的深圳近地层大气VOCs垂直分布监测

    王碧璇程勇于广河李歆...
    3021-3029页
    查看更多>>摘要：2023年9月21～23日,基于无人机多通道全空气采样系统及搭载的NO2和O3集成监测装置在深圳进行了 7个梯度的早间和午间两个时段监测,以探究0～480m高度的VOCs垂直分布特征、组成演变规律及其对O3形成影响.结果表明,VOCs浓度在早间时段随高度升高波动下降,体现出地面排放的显著影响;而在午间时段随高度升高而波动上升,此时受到区域传输的显著影响.VOCs中主要物种为OVOCs和烷烃,两者浓度在垂直梯度上均受排放源影响显著,在160～240m以及400m处呈现峰值,而其他物种浓度在垂直梯度上仅略有波动.总O3生成潜势(OFP)垂直分布特征与总VOCs浓度一致,OFP中贡献占比较大的为OVOCs(36.9％)、烯烃(25.2％)和芳香烃(22.4％).典型物种和特征物种比值分析表明,二次生成、工业过程和溶剂使用源以及机动车排放对VOCs垂直分布特征有显著影响.此外,观测期间NO2浓度于两个时段都在240m以上随高度升高而升高,O3浓度于早间时段在160m处出现峰值,午间时段在240m以上呈现与NO2相反的变化趋势,受到了 VOCs和NO2的协同作用影响.

    挥发性有机物O3垂直分布无人机监测

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    铜-硫共存对稻田土壤CH4和N2O排放的影响及其机制

    冯廉洁龚叶莎丁敏蒋静艳...
    3030-3039页
    查看更多>>摘要：为探究酸性稻田土壤中铜(Cu)和硫(S)共存对温室气体排放的影响,本研究模拟土壤淹水环境开展室内培养实验,以尿素为氮源分别设置CK、CuCl2和CuSO4(5,50,100mgCu/kg)、KC1和K2SO4(阴离子浓度分别与6种Cu处理一致)13种处理,考虑重金属在土壤中充分老化,共培养128d.结果表明:在长期淹水条件下,酸性土壤显著促进铜硫处理中有效Cu和易溶S释放(＜0.05),释放量与初始Cu2+和SO42-添加量成正比,Cu-S共存降低了彼此有效性.与 CK相比,CH4和N2O排放在5mg/kg Cu处理、不同浓度KC1和K2SO4处理中均降低,降幅分别为19.4％～56.2％和36.1％～84.5％;在50和100mg/kg Cu处理下显著升高且与Cu浓度成正比(＜0.05),增幅分别为28.9％～615.2％和97.5％～337.4％.与KC1处理相比,N2O排放在中、高浓度K2SO4处理中显著降低(＜0.05),分别减少74.1％和69.6％,CH4排放未受影响(＞0.05).与CuCl2处理相比,CH4和N2O排放在中、高浓度CuSO4处理中显著降低(＜0.05),分别减少46.0％、66.0％和17.7％、37.3％.Cu-S作用机制表现为:与Cu单一处理相比,Cu-S共存在CH4排放过程中通过降低产甲烷古菌功能基因(mcrA)和产甲烷细菌功能基因(16S rRNA-CH4)丰度减少CH4产生;在N2O排放过程中于培养前期(0～35d)增加氨单加氧酶功能基因(AOB amoA)丰度促进硝化过程N2O产生,培养后期(35～128d)提高氧化亚氮还原酶功能基因(nosZ)丰度促进N2O还原减少了 N2O排放.本研究表明变价阴离子可显著影响重金属阳离子参与的温室气体产生的微生物过程,该交互过程的研究对正确评价重金属污染背景下的农田土壤温室气体排放具有重要意义.

    稻田土壤温室气体排放CuSO42-浓度效应

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    基于IASI的中国NH3浓度及排放时空分布特征分析

    文鹏帆张春亢杨庆骅杨正雄峰...
    3040-3051页
    查看更多>>摘要：基于红外大气探测干涉仪(IASI)反演的NH3柱浓度数据,利用排放通量盒模型和动态NH3寿命估算了中国2008～2016年的NH3排放量,并结合中国的土地覆盖类型、人口密度及人口增长数据分析了中国NH3浓度及排放的空间分布和年际变化趋势.结果发现,2008～2016年中国平均NH3柱浓度、排放通量密度和排放量分别为6.81×1015molec/cm2、1.43g/m2和10.09Tg,其中山东、河南两省的NH3浓度增长最快,年均增长率分别为1.47×1015和1.23×1015molec/(cm2·a).高浓度及高排放强度区域主要集中在华北、新疆中部及四川盆地地区,表现为向四周逐渐减小的趋势分布,这与中国的耕地、高人口密度区域分布基本一致.中国的NH3排放量整体呈上升趋势,从2008年的9.33Tg增加到2016年的13.96Tg,从占全球总量的14.96％上升到了 24.88％.在这期间,西北和华北地区贡献了我国排放总量的47.50％,而青藏高原地区仅占2.65％.中国各地区的NH3浓度具有"夏峰冬谷"的季节性特征,春、夏、秋和冬4个季节分别占全年总浓度的28.96％、49.84％、13.02％和8.17％,这表明春夏频繁的农业活动对NH3浓度的贡献不可忽视.考虑到中国NH3浓度及排放存在显著的时空差异,制定分时段、分区域的空气污染防治计划对NH3的减排治理将更加切实有效.

    NH3排放红外大气探测干涉仪(IASI)NH3寿命PM2.5污染时空分布

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