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基于季节性污染特征的大气VOCs化学活性及源解析

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环境化学 2024年

作者：谢非白宇婷田永莉李亮周兴军吕昌伟内蒙古大学生态与环境学院内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学环境地质研究所

挥发性有机物(VOCs)是对流层大气氧化性的重要影响因子，不同VOCs物种的化学反应活性与大气环境质量及污染过程关系密切。本文针对呼和浩特和包头采暖期长达半年的季节特征，选取冬夏季清洁天、污染天和沙尘天的不同时间窗口，识别并分... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)是对流层大气氧化性的重要影响因子，不同VOCs物种的化学反应活性与大气环境质量及污染过程关系密切。本文针对呼和浩特和包头采暖期长达半年的季节特征，选取冬夏季清洁天、污染天和沙尘天的不同时间窗口，识别并分析了两个城市大气中117种VOCs的体积浓度，计算了不同季节不同大气特征条件下不同VOCs物种的化学反应活性，并解析了两个城市大气VOCs的来源。结果表明，乙烯、乙醛、丙烷、丙烯、丙醛、正丁醛、异戊二烯、甲苯、间/对二甲苯等是两个城市大气的主要活性VOCs物种；不同大气特征条件下不同VOCs物种对OFP(臭氧生成潜势)和LOH(羟自由基反应速率)的影响差异较大，且影响大小并不单独依赖于各VOCs物种浓度；2个城市冬季大气中的O3对VOCs的浓度变化更敏感，夏季则对NOx的浓度变化更敏感，体现了这两个城市O3前体物的季节性差异；受季节特征及供暖方式的影响，2个城市冬季燃烧源排放约贡献大气VOCs的50%，机动车排放和LPG/NG源次之；与冬季相比，夏季机动车、生物源及LPG/NG、溶剂挥发等因子的重要性显著提升，而燃烧源因子的比重明显下降，意味着大气VOCs源具有显著的季节变化特征。本研究对准确辨析区域重污染天气特征与成因，实现“十四五”期间PM2.5与臭氧协同控制等意义重大。

关键词： VOCs 季节特征物种组成反应活性来源解析

内蒙古自治区PM中金属元素的地球化学特征及其健康风险

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环境化学 2024年

作者：谢志磊谢非苏益娴李亮周兴军吕昌伟内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学生态与环境学院内蒙古大学环境地质研究所

PM2.5的环境效应在很大程度上受控于其化学组分和丰度.本文以煤炭供能为主的资源依赖型城市呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为研究对象，开展不同季节不同大气环境质量条件下PM2.5中金属元素的地球化学特征、来源解析及健康风险研究.结... 详细信息

PM2.5的环境效应在很大程度上受控于其化学组分和丰度.本文以煤炭供能为主的资源依赖型城市呼和浩特市、包头市、巴彦淖尔市为研究对象，开展不同季节不同大气环境质量条件下PM2.5中金属元素的地球化学特征、来源解析及健康风险研究.结果表明，3个城市PM2.5中金属元素含量均具有采暖季高于非采暖季的季节性特征，采暖季呼和浩特、包头和巴彦淖尔分别为(1128±1.19)、(1787±1.86)、(1069±1.44) ng·m-3，非采暖季分别为(274±17.6)、(214.3±10.5)、(168.2±15.0) ng·m-3，采暖季PM2.5中金属元素的昼夜变化特征表现为“夜晚>白天”；不同环境空气质量状况下，PM2.5中金属元素的浓度有沙尘天>污染天>清洁天的规律；沙尘时段内，Al、Ca、Fe等地壳元素的浓度均显著升高；污染时段内，Sb、Pb等以人为排放为主的元素浓度显著升高；受城市功能和发展的差异性影响，3个城市中呼和浩特市燃烧源和机动车排放贡献最大，包头市工业源贡献较大，而巴彦淖尔市生物质燃烧源贡献较大；研究区三个城市采暖季和非采暖季PM2.5中金属元素经呼吸吸入途径对人体产生的致癌风险和非致癌风险均处于可接受水平.本研究对典型燃煤供能主导的城市大气PM2.5中金属元素的环境地球化学行为效应研究具有重要的资料价值，也可为区域大气污染防治提供了一定科学依据.

关键词：金属元素 PM 地球化学特征源解析健康风险

3种合成施氏矿物对Sb(Ⅲ)的吸附动力学机制

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环境化学 2024年

作者：谢志磊莘嘉静李智超吕昌伟何江内蒙古大学环境地质研究所内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学生态与环境学院

施氏矿物具有结晶度低、比表面积大等特点，对环境中锑的界面行为有显著影响.本文合成了3种施氏矿物(过氧化氢氧化法施氏矿物H-SCH、高锰酸钾氧化法施氏矿物M-SCH和乙醇改性法施氏矿物Y-SCH)，以3种施氏矿物对Sb(Ⅲ)的吸附性能研究为主... 详细信息

施氏矿物具有结晶度低、比表面积大等特点，对环境中锑的界面行为有显著影响.本文合成了3种施氏矿物(过氧化氢氧化法施氏矿物H-SCH、高锰酸钾氧化法施氏矿物M-SCH和乙醇改性法施氏矿物Y-SCH)，以3种施氏矿物对Sb(Ⅲ)的吸附性能研究为主线，开展了吸附动力学实验研究，结合动力学全过程动态表征监测，揭示了不同化学法合成的施氏矿物对Sb(Ⅲ)吸附的差异性机制.结果表明，H-SCH在合成过程中结合了更多的Fe，具有更稳定的骨架结构；M-SCH与Y-SCH拥有比H-SCH更多的结构态SO42-；Y-SCH拥有更大的比表面积以及丰富的表面活性羟基；同时与H-SCH相比，M-SCH和Y-SCH的矿物结晶度均有所下降.吸附动力学过程揭示，3种施氏矿物对Sb(Ⅲ)的吸附均符合准二级动力学、颗粒内扩散模型，均以化学吸附为主，属于非均相扩散过程. XRD等矿物表征分析表明，在3种施氏矿物吸附Sb(Ⅲ)的过程中，Y-SCH未发生矿相转化，具有较好的稳定性；而H-SCH和M-SCH在吸附中后期出现了水铁矿的特征峰，由于水铁矿对Sb(Ⅲ)也具有一定的吸附能力，这在一定程度上促进了这两种矿物对Sb(Ⅲ)的吸附. 3种施氏矿物主要通过外表面羟基官能团的络合作用对Sb(Ⅲ)进行吸附，在吸附过程中Sb(Ⅲ)会被Fe(Ⅲ)氧化为Sb(Ⅴ)，形成的Sb(OH)6-进一步与施氏矿物表面可交换态SO42-进行离子交换，促进了施氏矿物对锑的吸附，为施氏矿物在含锑废水处理领域的实际应用积累了理论和实验数据基础.

关键词：施氏矿物锑吸附动力学机制表征

地下水对干旱-半干旱区小型闭流湖泊碳平衡的影响机制

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地球与环境 2024年

作者：李璐燕亚平史晓珑董少刚王平顺韩学敏内蒙古大学生态与环境学院内蒙古生态环境科学研究院有限公司内蒙古自治区环境监测总站呼和浩特分站

干旱-半干旱地区广泛分布的小型闭流湖泊主要依赖地下水的补给,在两者混合界面上发生的水化学作用会导致碳的迁移转化。然而,目前关于干旱-半干旱区小型闭流湖泊在接受地下水补给过程中发生的碳的迁移转化机制研究鲜有报道。本文以呼伦... 详细信息

干旱-半干旱地区广泛分布的小型闭流湖泊主要依赖地下水的补给,在两者混合界面上发生的水化学作用会导致碳的迁移转化。然而,目前关于干旱-半干旱区小型闭流湖泊在接受地下水补给过程中发生的碳的迁移转化机制研究鲜有报道。本文以呼伦贝尔草原的柴达木诺尔湖为例,应用质量守恒原理、水文地球化学模拟构建地下水-湖泊混合区碳平衡方程,分析地下水补给湖泊过程中碳的分流机制。结果表明,地下水向湖泊的补给导致湖水中溶解的碳酸盐类(CO32-、NaCO3-、MgCO3)向碳酸氢盐（HCO3-、NaHCO3、MgHCO3+）转化,这使两种水体混合过程具有显著的碳汇效应。地下水向柴达木诺尔湖输入的DIC总量为52.5 t/a,而由于地下水-湖水接触界面上发生的水化学反应,以CaCO3沉淀从水体中去除的DIC量为2.2 t/a;两种水体混合过程中由方解石沉淀产生的CO2会全部溶解于混合液中,同时还能以CO2形态从大气吸收51.2 t/a(46.6g/（m2·a）)的碳。通过地下水的补给,柴达木诺尔湖DIC净增加量为101.5 t/a(92.3 g/（m2·a）)。地下水与碱性湖泊的混合过程具有可观的固碳能力,是陆地生态系统重要的碳汇。

关键词：地下水碳平衡地下水-湖泊系统溶解无机碳(DIC) 混合作用

地下水蒸发排泄区无机碳迁移——以呼和浩特盆地为例

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地球与环境 2024年

作者：李璐燕亚平史晓珑董少刚马铭言刘凡瑶雷君豪内蒙古自治区环境监测总站呼和浩特分站内蒙古生态环境科学研究院有限公司内蒙古大学生态与环境学院

地下水在蒸发排泄区所发生的一系列与碳有关的水-岩相互作用对陆地碳循环具有重要的影响。然而，目前关于在地下水蒸发排泄过程中溶解无机碳(DIC)的迁移转化的研究较少。本文以内蒙古呼和浩特盆地为例，应用质量守恒原理、水文地球化学... 详细信息

地下水在蒸发排泄区所发生的一系列与碳有关的水-岩相互作用对陆地碳循环具有重要的影响。然而，目前关于在地下水蒸发排泄过程中溶解无机碳(DIC)的迁移转化的研究较少。本文以内蒙古呼和浩特盆地为例，应用质量守恒原理、水文地球化学模拟方法构建地下水蒸发排泄区碳平衡方程，分析地下水蒸发过程中DIC的迁移转化机制。结果表明，呼和浩特盆地蒸发排泄区属于“碳汇”，该区域向大气排碳速率为7.4 g/(m2·a)，而以方解石沉淀和以DIC进入地下水中的固碳速率为37.1 g/(m2·a)。方解石的沉淀和白云石的溶解是控制地下水蒸发排泄区DIC迁移转化的主要水-岩相互作用。白云石和钙长石溶解过程释放的钙有效地促进了方解石的沉淀，是该区地下水成为碳汇的主要原因。

关键词：地下水碳循环溶解无机碳(DIC) 水-岩相互作用

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两种合成施氏矿物对Sb(Ⅲ)的吸附特性

农业环境科学学报 2024年

作者：宋文杰都达古拉谢志磊李浩李智超何江内蒙古大学创业学院内蒙古自治区生态环境督察技术支持中心内蒙古自治区环境监测总站内蒙古大学生态与环境学院

为探究不同化学合成方法制备的施氏矿物（Schwertmannite， SCH）对Sb（Ⅲ）的吸附性能差异，本实验制备了两种SCH(H2O2法制备的H-SCH和KMnO4法制备的M-SCH)，以两种SCH对Sb（Ⅲ）的吸附性能研究为主线，开展了吸附动力学及热力学研究... 详细信息

为探究不同化学合成方法制备的施氏矿物（Schwertmannite， SCH）对Sb（Ⅲ）的吸附性能差异，本实验制备了两种SCH(H2O2法制备的H-SCH和KMnO4法制备的M-SCH)，以两种SCH对Sb（Ⅲ）的吸附性能研究为主线，开展了吸附动力学及热力学研究，结合铁还原菌（Iron-reducing bacteria， FeRB）、硫酸盐还原菌（Sulfate-reducing bacteria， SRB）以及共存As、Cr、溶解性有机质（Dissolved organic matter， DOM）对SCH吸附Sb（Ⅲ）的影响研究，揭示了不同化学法合成的SCH对Sb（Ⅲ）吸附的差异性机制。结果表明，KMnO4法主要是通过增加M-SCH比表面积和孔隙度的方式增强了SCH对Sb（III）的物理吸附能力。本实验认为物理吸附和化学吸附均在H-SCH和M-SCH吸附Sb（III）的过程中发挥着重要作用，在两种SCH吸附Sb（III）的过程中，部分Sb（III）会在SCH表面被Fe（III）氧化为Sb（V），SCH主要通过表面-OH络合的方式吸附Sb（III），通过表面-OH络合及SO42-离子交换的方式吸附Sb（V）。富里酸（Fulvic acid， FA），FeRB和SRB的存在均会抑制两种SCH对Sb（III）的吸附，FA和FeRB还原产生的Fe（II）以及SRB还原产生的S2-均会抑制Sb（III）在SCH表面的氧化，从而使得两种SCH对Sb（III）的吸附能力下降。共存As（III）和Cr（VI）会抑制两种SCH对Sb（III）的吸附，As（III）和Cr（VI）会与Sb（III）竞争SCH中的吸附位点。但随着Cr（VI）浓度升高，会有更多的Sb（III）被Cr（VI）氧化成Sb（V），相较于Sb（III），Sb（V）更易被SCH吸附，使得Cr（VI）对SCH吸附Sb（III）的抑制作用不升反降。

关键词：施氏矿物锑吸附特性环境因子表征

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内蒙古21年间家畜甲烷与氧化亚氮排放特征

草业科学 2024年第3期41卷 527-538页

作者：陈昱龙李锦菲吴越强张皓媛祁乐内蒙古大学生态与环境学院/蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010021

为实现内蒙古地区温室气体减排目标的制定,家畜甲烷(CH_(4))与氧化亚氮(N_(2)O)排放的估算不可或缺。以《中国畜牧兽医年鉴》2000-2020年内蒙古地区家畜存栏数为基础,利用《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》和《省级温室气体清单... 详细信息

为实现内蒙古地区温室气体减排目标的制定,家畜甲烷(CH_(4))与氧化亚氮(N_(2)O)排放的估算不可或缺。以《中国畜牧兽医年鉴》2000-2020年内蒙古地区家畜存栏数为基础,利用《2006年IPCC国家温室气体清单编制指南》和《省级温室气体清单编制指南(试行)》中给出的排放因子与计算方法,对21年来内蒙古地区家畜CH_(4)与N_(2)O排放量做出估算。结果表明,2000-2020年,平均家畜年末存栏数为6612.50万头,肠道CH_(4)排放量为808.60 Gg,粪便CH_(4)排放量为55.06 Gg,粪便N_(2)O排放量为13.63 Gg,2015年家畜肠道CH_(4)排放量达到高峰,为920.95 Gg,2006年粪便CH_(4)和粪便N_(2)O排放量达到高峰,分别为65.63和15.45 Gg。家畜温室气体排放总量平均为877.29 Gg,其中肠道CH_(4)排放量占家畜温室气体排放总量的92.17%,粪便CH_(4)排放量占家畜温室气体排放总量的6.28%,粪便N_(2)O排放量占家畜温室气体排放总量的1.55%。反刍动物家畜肠道CH_(4)排放占家畜总温室气体排放的83.83%~90.30%,总体呈现上升趋势,其中在2000-2004年、2016-2017年上升速度较快,2005-2016年呈现平稳上升趋势,2017-2020年趋于平缓。21年间内蒙古家畜粪便CH_(4)和N_(2)O排放总体呈现先增加后下降的趋势,家畜肠道CH_(4)排放总体呈现先增加后趋于平缓的趋势。家畜温室气体排放总量主要受反刍动物家畜肠道CH_(4)排放影响而非粪便中CH_(4)与N_(2)O排放的影响。本研究为内蒙古地区“双碳”目标制定中家畜温室气体减排部分提供了数据参考和理论支撑。

关键词：畜牧业肠道管理粪便管理排放因子温室气体碳排放

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基于InVEST-PLUS模型的黄河流域内蒙古段生态系统碳储量评价及预测

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干旱区研究 2024年第7期41卷 1217-1227页

作者：李冰洁范志韬曲芷程姚顺予宿夏姝刘东伟王立新内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021 蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010021

陆地生态系统碳储量对减缓全球气候变暖有重要意义,评估黄河流域内蒙古段土地利用变化对碳储量变化的影响,可以为“双碳”目标的实现提供助力。本研究运用InVEST模型对黄河流域内蒙古段过去20 a的碳储量进行评估,运用PLUS模型预测了2040... 详细信息

陆地生态系统碳储量对减缓全球气候变暖有重要意义,评估黄河流域内蒙古段土地利用变化对碳储量变化的影响,可以为“双碳”目标的实现提供助力。本研究运用InVEST模型对黄河流域内蒙古段过去20 a的碳储量进行评估,运用PLUS模型预测了2040年3种不同发展情景下的土地利用格局,并耦合InVEST-PLUS对黄河流域内蒙古段未来20 a的碳储量进行估算,探讨土地利用变化和碳储量之间的响应关系。结果表明:2000—2020年黄河流域内蒙古段草地是主要土地利用类型和最重要的碳库。草地面积增加是黄河流域内蒙古段碳储量上升的主要原因,碳储量累计上升4.08×10^(7)t。在生态保护情景下,最有利于2040年黄河流域内蒙古段碳储量的增加,可使碳储量累计增加4.50×10^(7)t。年均降水是解释度最高的单因子影响因素,随着社会经济的发展,社会经济因子对碳储量时空分异特征的解释度增加。双因子交互影响的解释度普遍远高于单因子对于碳储量时空分异特征的解释度。本研究以期为区域用地规划提供建议,为我国更好的实现碳中和目标提供服务。

关键词：碳储量土地利用变化 InVEST模型 PLUS模型黄河流域内蒙古段

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不同浸水率煤矸石浸水复干氧化特性研究

煤炭科学技术 2024年第S1期52卷 107-115页

作者：周琛鸿李绪萍张靖任晓鹏姚佳楠李直李天宇内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古大学生态与环境学院内蒙古呼和浩特010021

露天堆积的煤矸石受雨水浸泡发生变化,在不同降水量区域表现出具有差异性的自燃倾向。为了研究水分对煤矸石氧化自燃的作用和影响,采用内蒙古棋盘井地区易自燃中高硫煤矸石进行研究。首先,对煤矸石进行不同浸水率(0、15%、30%、50%、10... 详细信息

露天堆积的煤矸石受雨水浸泡发生变化,在不同降水量区域表现出具有差异性的自燃倾向。为了研究水分对煤矸石氧化自燃的作用和影响,采用内蒙古棋盘井地区易自燃中高硫煤矸石进行研究。首先,对煤矸石进行不同浸水率(0、15%、30%、50%、100%)的浸泡试验,浸泡45 d后对煤矸石进行自然风干;将干燥后的矸石样品放入自制程序升温试验炉进行升温试验(升温速率设置为3℃/min,升温范围设置为30~390℃),使用集气袋收集煤矸石在各阶段温度点的气体(以每升高15℃为1个阶段),最后将采集气体通入GC-4000A型气相色谱仪。通过对比煤矸石在不同浸水率处理后的O_(2)消耗及CO、CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)等指标气体生成的体积分数变化,结果表明:煤矸石在浸水率为15%时的低温氧化特性最佳,CO、CH_(4)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)等指标气体初始生成温度最低,当温度在390℃时产生各类指标气体体积分数最大;当浸水率超过50%时,在水分的溶解作用下,煤矸石中大量可燃物质被水分携带逸散,导致该浸水率煤矸石升温至390℃时生成的各类指标气体体积分数显著降低,甚至低于未经过浸水复干处理的对照试验组;煤矸石在水分的浸泡作用下,生成各类指标气体的初始温度点均降低约15℃。

关键词：水浸干燥煤矸石氧化自燃程序升温指标气体

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