颗粒吸收系数T-R法测定中光程放大系数的研究

由颗粒散射作用引起的光程放大效应是影响水体中颗粒吸收系数测量准确性的关键因素.本文采用T-R测定方法(Transmittance-Reflectance method)和将比色皿置于积分球内的测定方法,测量6种样品的颗粒在滤膜上、悬浮液中的光学密度,计算光程放大系数β,利用传统拟合方法获得较为稳定的光程放大系数(β-1=0.507 0.636×Odf).测量结果同时表明,光程放大系数具有波长依存特性,呈现滞后效应;本文提出新的引入波长(λ)、滤膜上颗粒光学密度(Odf)2个参数的二元非线性拟合方法,得到β-1(λ)=(0.135 0.225×Odf(λ))×λ0.203,该方法实现了对光程放大效应更为精确的校正.     

鄱阳湖浑浊水体后向散射系数模拟及校正研究

湖泊水体后向散射系数是水色遥感反演模型的重要参数,浑浊2类水体的后向散射特性影响因素较多,相对其他固有光学参数其测量难度大.以鄱阳湖为例,对湖区水体进行野外光学测量,采用半分析模型方法模拟后向散射系数,从而得到本地化的后向散射概率,实现水体后向散射系数的精确校正.研究结果表明:鄱阳湖水体后向散射概率随着波长的变化而改变,呈显著的2次函数关系;鄱阳湖总悬浮颗粒物浓度50 mg·L-1的中低浑浊水体420、442、470、510、590和700 nm的后向散射概率分别为0. 007 0、0. 012 6、0. 013 9、0. 016 9、0. 023 8、0. 026 9,均值为0. 016 9,标准偏差为0. 008 0;总悬浮颗粒物浓度≥50 mg·L-1的高浑浊水体,在绿光至红光波长的后向散射概率较为稳定,与中低浑浊水体后向散射概率一致;而紫光至蓝光波段不稳定,此段范围是高浑浊和中低浑浊水体的后向散射概率调整的关键波段,420、442 nm的后向散射概率分别调整为0. 006 1和0. 010 2.研究结果可为湖泊浑浊水体后向散射系数精确校正提供研究思路、方法和数据支持.     

鄱阳湖丰水期水体后向散射特性研究

后向散射是获取湖泊水体光学活性物质遥感信息的关键,针对无机悬浮物为主的浑浊二类水体, 其对水体表观光学性质有着决定性的影响,研究表层水体后向散射特性在提高湖泊光学活性物质遥感反演精度方面具有重要的意义.该文通过2017年6月在鄱阳湖丰水期36个站点的巡航监测,分析了水体后向散射特征及其与光学活性物质的关系,并利用指数模型对后向散射系数进行参数化.研究结果表明：在420～700 nm波段范围内,水体后向散射系数、后向散射概率随波长的变动趋势较为一致,均随着波长的增大呈指数函数减小;空间上水体后向散射系数的均值和变幅为南湖区>主湖区>北湖区;总悬浮颗粒物浓度与后向散射系数之间的相关性随波长增大而增大,其中700 nm波段的相关性最好,R2达到0.760;随着波长的增加后向散射系数与叶绿素a含量的相关性减少;同时建立了后向散射系数光谱模型,斜率指数为1.229,470～700 nm波段平均绝对百分比误差均小于8%,具有较好的反演精度.     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

黄渤海悬浮颗粒物散射特性研究

【目的】研究悬浮颗粒物的散射特性,用以描述水体固有光学特性。【方法】利用2014年11月黄渤海海区航测数据,分别选取555nm和532nm作为参考波长,建立悬浮颗粒物散射及后向散射的光谱模型,并对模型拟合效果进行检验;此外,还建立了悬浮颗粒物散射参数与水体组分浓度的关系模型。【结果】模型验证结果表明:光谱模型的平均相对误差绝对值(MAPE)分别在60%和35%以内;散射参数与悬浮颗粒物质量浓度模型MAPE的最小值仅为15.0%。【结论】黄渤海颗粒物散射特性主要由非藻类颗粒物主导。     

激光散射法测量TSP和PM10的最佳采光角及立体角的研究

通过对光散射理论的数值模拟,分析了影响颗粒散射光通量F和粒径D之间单值关系的采光方向角、采光立体角和被测颗粒折射率等因素. 与光散射颗粒计数器在异轴90°采光不同,用光散射法测量TSP和PM10在45°方向采光,并采用较大立体角(??? > 50°),能得到较好的F-D关系,同时颗粒折射率的影响也较小.     

气溶胶粒子的吸收对散射光强的影响

研究了气溶胶粒子的球形和旋转椭球两种模型的吸收效应对散射光强分布的影响. 文中使用Mie散射理论和T矩阵两种方法,分别得到了球形粒子和旋转椭球粒子对正入射的偏振光和非偏振光散射的散射光强随散射角的变化关系,同时,给出了气溶胶粒子的吸收效应对后向散射光强影响的仿真结果. 根据计算出的结果模拟得到了后向散射光强与球形气溶胶粒子的吸收效应成指数关系,而与旋转椭球气溶胶粒子吸收效应成非线性变化关系.      

光全散射测粒方法的实验研究

如何快速准确地测量微米及亚微米级颗粒的尺寸分布是一个有待解决的问题。作者在对应用光全散射理论测量颗粒尺寸分布进行理论分析和数值模拟的基础上,行了实验研究。本文给出了作者应用该方法测量聚苯乙烯标准颗粒和二氧化钛的实验结果。结果表明,作者提出的用光全散射法测量颗粒尺寸分布的两种算法是正确的,从0.17～9.85μm共6种标准颗粒的测量结果均与其名义尺寸吻合得很好。实验结果还表明,测量时Ⅰ/Ⅰ_0值控制在0.4～0.9为宜。     

海洋水体颗粒有机碳遥感反演研究进展

海水颗粒有机碳(POC)对海洋碳循环以及调节CO_2影响下的全球气候变化具有重要意义.遥感技术是获取海水POC信息的重要方法,POC遥感监测与空间模式已成为海洋领域的热点科学问题.本文全面总结了国内外海洋颗粒有机碳遥感反演算法,包括一类和二类水体的表层和垂向POC浓度遥感反演,以及POC遥感获取方式分类、比较与分析.同时,本文对海洋颗粒有机碳遥感反演进行了展望,提出结合POC表层和垂向分布,建立近岸海域水体POC三维遥感模式.     

银对几种藻类的毒性浓度及其积累

银对水生生物是一种有毒金属.本文以不同浓度的AgNO_3加入培养液中,通过对藻类生长的测定研究了银对三种常见藻类的毒性浓度.1-2.5ppm的银对球衣藻和斜生栅藻是安全浓度范围,当银增至10ppm时,这两种藻类被明显致毒,生长繁殖被完全抑止.颤藻在10~3ppm银浓度中生长正常,对银具有较大的耐性,同时,以原子吸收光谱测定证明每0.2克(干重)颤藻可从这一浓度的含银水体中吸收10.17微克银,对银具有一定的积累能力.本文试验结果可供考虑含银水质排放标准、含银水体的生物净化及银的生物回收可能性之参考.