空气微生物气溶胶的分析鉴定及与雾霾天相关性研究进展

微生物气溶胶广泛存在于大气中,其在雾霾天的形成和发展等方面扮演了重要的角色.梳理了雾霾期空气微生物气溶胶的分析鉴定、微生物气溶胶与雾霾天相关性方面的主要研究成果,得出如下结论:空气微生物气溶胶的分析鉴定应制定统一的检测标准,为雾霾天空气微生物的健康风险评估提供科学的定量指标;雾霾期空气微生物气溶胶的浓度普遍高于非霾期,...     

卫星遥感监测全球大气气溶胶光学厚度变化

 全球大气气溶胶类型和含量变化与气候变化和大气环境污染密切相关,是气象学、环境学和医学研究关注的热点问题。为认识全球气溶胶分布基本特征,发现和跟踪全球气溶胶显著变化地区,本文利用美国NASA 发布的C6 版MODIS气溶胶光学厚度产品分析全球大气气溶胶光学厚度时空年变化特征及其影响因素;分析气溶胶光学厚度分布与中国霾区的关系,提出霾区治理的气溶胶光学厚度年平均值参考标准。分析2003-2014 年卫星监测的气溶胶光学厚度(AOD)空间分布特征显示,全球气溶胶光学厚度稳定高值区位于亚洲东部及其邻近太平洋海区、印度半岛及其邻近印度洋海区、非洲北部和中部及其邻近大西洋海区;重点变化关注区为俄罗斯西伯利亚东部增量区和南美洲亚马逊平原热带雨林减量区。气溶胶光学厚度高值地区的形成与沙尘暴、火山喷发、生物质燃烧、工业排放等自然源,以及工业污染物排放、交通运输、秸秆焚烧等人类活动造成的人为源气溶胶排放直接相关,并受气象因素和山脉等地形阻挡因素影响,这些因素的稳定性与季节变化最终形成全球气溶胶的时空分布特征。中国东部气溶胶光学厚度年平均值大于0.5 的区域为主要霾天气区,其中华北南部、黄淮、江淮、江汉地区和四川盆地为全球气溶胶光学厚度极端高值区,年平均极端高值达到0.8~1.0,为霾天气常态化发生区;通过全球气溶胶光学厚度量值分析认为,气溶胶光学厚度年平均值0.5 可作为中国大气环境最大承载量,中国东部地区高于此值的区域为主要大气污染控制区,大范围工业生产污染物减排可带来整体环境改善,通过工业结构调整有望降低的气溶胶污染中位比率为33%,平均比率为26.5%。     

激光探测蒸发波导的原理与实验分析

从海洋人气相对湿度的角度建立了大气折射率变化与气溶胶激光散射特性的理论联系．在实验室条件下,分别模拟了烟、水云、尘、雾、霾等类型粒子群的蒸发波导环境,采用波长为1．06μm的激光雷达对在不同温度和湿度条件下半径范围为0．1～100μm的气溶胶粒子群进行了探测实验,并对不同气溶胶粒子群的激光后向散射回波信号特征做了对比分析,实验结果进一步验证了激光蒸发波导的可行性和有效性．     

一次霾过程的气溶胶特征分析

利用2008年5月26日河北省机载粒子探测系统PMS获得的飞行探测资料,分析了大气气溶胶包括粗细粒子的浓度、尺度谱分布及其时空变化特征,并对不同高度的谱分布进行了拟合.分析表明:霾天气下,气溶胶在近地面到1km高度层内有所积累,随后数浓度迅速减少.1-4km高度段中,气溶胶数浓度减少趋势变缓,4km以上气溶胶数浓度保持在30-40cm-3.低空气溶胶数浓度和平均直径水平变化不大;中高空由于云区的出现变化幅度相对较明显.霾天气下的同尺度气溶胶数密度谱值一般要高出晴天下一个量级以上.负幂函数对积聚态粒子有较好的拟合效果;修正后的伽马谱分布函数对粗粒子谱分布平均曲线的拟合较好.     

上海干霾与湿霾气溶胶消光特性的比较

利用2009年3月2010年2月上海市城市环境气象中心的微脉冲激光雷达资料,通过分析消光系数和光学厚度(AOD)等光学特性参量揭示了上海地区发生干霾和湿霾时气溶胶的垂直分布特征,并分析了相对湿度对干霾和湿霾的影响.结果表明:干霾日的发生频率要明显高于湿霾日;不同强度霾中,干霾在轻微霾与轻度霾中所占比例较多,而中度霾和重度霾中湿霾的比例增大,其中重度霾中湿霾多于干霾;湿霾时段的消光系数变化波动明显比干霾时段剧烈,干霾时消光在0.10 km 1左右波动,而湿霾时消光从0.01~1.00 km 1变化不等;在500 m以下的近地面大气,湿霾的消光基本大于干霾;干霾时段AOD无明显季节变化,而湿霾时段AOD变化趋势表现为春季>冬季>夏季>秋季,且90%来自于低层大气(0~1 km)的贡献;夏季相对湿度较大,湿霾最多,但湿霾中重度霾所占比例是所有季节中最小的,轻微霾比例最大;而春、秋、冬三季发生湿霾时的能见度明显低于干霾时,说明湿度的增加对消光的贡献明显增大.     

CO_2激光大气传输特性及估算方法研究

为了从更全面的角度计算CO2激光的大气透过率,分别从分子吸收、散射和气溶胶衰减的问题入手,并对气溶胶衰减中霾、雾、雨、雪等气象条件进行扩展论述;介绍了激光大气传输的经验估算方法;给出CO2激光在大气传输中受温度、距离、高度影响的变化曲线;进而得到较为系统的CO2大气传输特性及衰减系数估算方法。     

太原市可吸入颗粒物附着微生物DNA提取分析

结合2016年11月—2017年3月太原市大气近地面微生物数量分布和微生物气溶胶霾污染情况,分析了太原市微生物总量分布特征与气候条件之间的相关性。研究结果表明,太原市大气颗粒物上附着的微生物浓度在春季比冬季更高,表明春季污染也更为严重。     

遥感气象多源观测的一次雾霾事件分析

由于气溶胶的不确定性、复杂性等特点,因此对霾天气的多角度综合分析具有重要意义.本文利用地基、遥感卫星及星载激光雷达3种手段共同观测大气气溶胶在水平及垂直方向上的状态,结合气象因素分析雾霾天气的演变和成因,并利用HYSPLIT模型追踪大气污染物输送及扩散轨迹,最后根据气溶胶成分确定污染物类型.对北京市2013年10月27~29日的一次空气重污染过程进行分析,结果表明:此次大气污染以城市近地面输送为主,主要成分为硫酸盐气溶胶,主要类型为"污染型"气溶胶.最初气溶胶颗粒物主要分布在距地面5km以下的低空区域且垂直分布较均匀,以规则球形细粒子为主;而后随着时间的发展气溶胶粒径吸湿增大,粗粒子增多,垂直剖面明显分层;受静稳天气控制,主要集中降沉至地面,最后由于降雨致使污染程度得以缓解.     

气水喷雾在多种城市雾霾下的应用实验

为了研究气水喷雾的除雾霾效率和除雾霾机理,首先人工模拟了中度污染级、重度污染级和严重污染级等典型雾霾,以及机动车排放、海洋气溶胶、工地扬尘和燃煤发电厂等污染源产生的城市雾霾等环境,然后基于自行设计并搭建的气水喷雾除雾霾系统,针对上述人工环境进行雾霾沉降实验.研究结果发现:气水喷雾对人工雾霾具有显著的沉降作用,对各污染级雾霾的除霾效率均在65%左右,而且随着雾霾浓度的增大,气水喷雾对雾霾的沉降效率越高;气水喷雾的除霾效率受颗粒物的润湿性影响较大,当颗粒物润湿性增大时,除霾效率越高;气水喷雾的除霾效率也受微观形貌和密度影响,对于微观形貌越不规则,密度越大的颗粒物除霾效率越高.这为今后城市雾霾的治理提供了一种新的治理手段,同时也为城市空气净化提供新的思路和方法.     

华北重度霾过程期间大气气溶胶粒子的微物理垂直特征

在华北重度霾过程期间(2013年9月30日),利用夏延ⅢA的飞机观测资料分别对石家庄和邢台的气溶胶粒子谱分布,气溶胶(cloud nuclei,CN)与云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)垂直分布特征进行了分析。研究结果表明,两地的气溶胶数浓度均随着高度的增加而减小,气溶胶粒子有效半径比较接近,积聚模态和粗模态气溶胶粒子有效半径的范围分别在0.05~0.35μm,0.8~2.2μm之间。两地的边界层内和边界层以上均出现了逆温层,且逆温层之下的气溶胶数浓度均出现明显增加现象。对气溶胶后向轨迹的分析结果表明:3 000 m高度处的气溶胶主要是随气团远距离输送而来;1 500 m高度处的气溶胶主要来自南边近地面污染物排放,输送距离较短;500 m高度处的气溶胶受偏南气团的影响,主要由高浓度的气溶胶细粒子组成。云凝结核的垂直分布结果表明,CCN数浓度随高度的增加而减小,逆温层的存在对CCN有一定的累积效应。对石家庄(邢台)市的CCN与气溶胶数浓度做相关性分析,结果表明两地的CCN与气溶胶的总相关系数均在0.95以上,而淡积云内相关系数仅为0.83,且云内的CCN数浓度明显低于云外,因此表明了云滴活化对CCN的消耗作用。云凝结核的数浓度随高度的增加而减小,逆温层的存在对CCN有一定的累积效应。云底以下的气溶胶粒子谱宽较窄,云内和云顶以上的气溶胶粒子谱较宽。     

新疆石河子市出现雾和霾天气主要成因分析

雾霾,雾和霾的统称。雾和霾的区别十分大。霾的意思是灰霾(烟霞)空气中的灰尘、硫酸、硝酸等非水成物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。雾是悬浮在贴近地面的大气中的大量微小细水滴(或冰晶)的集合。雾和云的区别仅仅在于是否接触地面。雾使水平能见度显著降低。霾与雾的区别在于发生霾时相对湿度不大,而雾中的相对湿度是饱和的(如有大量凝结核存在时,相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。     

雾霾现象成因初步探讨

近年来，我国东部地区连续出现大范围的雾霾现象，特别是在冬春时节，其影响可以达到我国国土面积的近1/3，雾霾现象已经成为我国重要的环境公害。探讨雾霾的成因成为寻找其治理途径的基础性工作之一。我国近年来中东部区域霾问题主要是由人为排放的大气气溶胶显著增加所致。当今不论是霾还是雾，其背后都有人类活动的影响，已不是完全的自然现象。     

蒸发冷凝法亚微米气溶胶发生装置的最佳运行参数

理清蒸发冷凝法亚微米气溶胶发生装置中不同参数对气溶胶发生效果的影响,有利于提高气溶胶的单分散性。搭建了发生实验装置,通过调节各个参数,研究了参数对气溶胶发生效果的影响以及参数之间的相互影响,并与理论分析进行对比。研究表明:凝结核浓度足够高时,在保证调节后的气溶胶满足准单分散的前提下,若调节前的气溶胶几何标准偏差小于1.45,可通过提高饱和器体积流量来提高气溶胶计数中值直径,当几何标准偏差大于1.45时应通过提高再热温度来提高计数中值直径。     

外混合气溶胶吸湿性对其平均消光系数的影响

基于Mie散射理论与气溶胶颗粒粒径及折射率的湿度增长模型,以两种典型吸湿性气溶胶外混合组成的颗粒系为研究对象,计算分析了气溶胶平均消光系数对环境相对湿度的依赖关系。计算结果表明:在可见光与近红外波段,当相对湿度在60%~95%的范围内逐渐增大时,气溶胶颗粒物吸湿增长,使其粒度分布逐渐增宽,等效折射率逐渐减小,造成气溶胶的平均消光系数呈指数规律增长。进一步计算发现,当外混合气溶胶来源一定时,窄分布成分的气溶胶含量越高,或者某一成分的气溶胶粒度分布越窄时,随环境湿度的增大,外混合气溶胶平均消光系数的增长越快。上述方法也适用于预测复杂成分的外混合气溶胶平均消光系数与相对湿度的变化关系,从而为实际大气气溶胶光学性质和大气环境质量的研究提供理论依据。     

气溶胶纤维过滤技术研究综述

纤维过滤除尘技术在气溶胶粒子排放控制的应用中具有过滤效率高、运行稳定、纤维滤料选择范围广的明显优点,其发展至今形成了多种过滤材料,有了较完备的理论支撑和相关技术规范。围绕气溶胶粒子纤维过滤技术的过滤理论、关键参数、过滤介质、过滤过程及过滤技术等方面进行了阐述,并介绍了目前气溶胶粒子过滤的新型技术,为气溶胶粒子过滤除尘领域的研究提供参考。     

兰州市霾日与气象参数和空气质量的关系

利用1961-2006年兰州市的常规气象观测资料及探空资料和兰州市2001-2005年的空气污染监测资料,统计分析了各种气象因子对兰州市霾的出现的影响及相关关系,同时研究了霾对空气质量的影响.研究表明当地面静风或风速较小(≤2 m/s)、气压场减弱、连续不降水日数达到28天以上时,最有利于霾的形成;不同时次霾出现的相对湿度条件有很大的不同,在14:00和20:00霾的出现次数均随湿度的增加而减少,而在2:00和8:00时则相反,霾出现次数随湿度的增加而增加;当有低空逆温层出现时,尤其是冬半年,极有利于霾的发生,且逆温层厚度越大,霾发生的可能性就越高;霾日的空气质量等级大多在轻微污染及以上,空气污染与霾日的出现有很大的相关性.     

黑碳气溶胶研究新进展

黑碳气溶胶是气溶胶的重要组成部分,在大气物理、大气化学、大气光学、大气光化学等过程中具有重要作用。近年来研究表明,黑碳气溶胶对于全球变暖、区域气候变化有重要贡献,黑碳气溶胶可能是影响全球变暖的第二大重要因子,其作用仅次于CO2。因此,应控制黑碳的排放。考虑到黑碳气溶胶在全球变暖、区域气候、环境与健康等方面的作用,研究和评价黑碳气溶胶的作用已十分必要和迫切。     

流动气溶胶边壁损失率的理论与实验研究

作者应用扩散理论建立了包括粒子凝并效应在内的流动气溶胶在圆管中的浓度分布数学模型，导出在层流状态下气溶胶边壁损失率计算式，采用ＣＮＣ浓度仪、ＤＭＰＳ／Ｃ粒度仅对管道中亚微米气溶胶计数浓度和粒度分布进行了微机自动检测。理论与实验研究结果表明：气溶胶边坐损失率与扩散系数、重力沉降速度成正比，与管径成反比，而与边界层厚度无关。边壁损失率实验结果与理论值基本吻合。     

基于OPAC的典型环境中气溶胶组分的光学特性分析

利用基于Mie散射理论的云和气溶胶粒子的光学特性软件(OPAC)在不同激光雷达探测波段对一般大陆(典型气溶胶组分:水溶性、不溶性和烟尘气溶胶)、沙漠(典型气溶胶组分:水溶性、核模态矿物、积聚模态矿物和粗模态矿物气溶胶)和洁净海洋(典型气溶胶组分:水溶性、积聚模态海盐和粗模态海盐)3种环境下的气溶胶光学参数(散射系数、光学厚度和激光雷达比)进行了仿真研究,分析了各环境中光学参数随气溶胶组分数浓度的变化规律以及各组分对光学特性的影响.结果表明消光系数和光学厚度在不同激光波段、不同环境下均随组分数浓度线性递增,在上述环境中对消光系数和光学厚度影响最大的组分依次为水溶性气溶胶、积聚模态矿物气溶胶和积聚模态海盐气溶胶.激光雷达比变化规律十分复杂,受探测波长及气溶胶组分的双重影响,一般大陆环境中非水溶性气溶胶在2个波段上的影响占主导地位;沙漠环境中,不同波段上积聚模态矿物气溶胶对激光雷达比的影响最大;洁净海洋环境中,积聚模态海盐气溶胶对激光雷达比的影响最强.     

近海污染大气对自由空间量子通信性能的影响

自由空间是量子保密通信的重要应用场景之一。近海地区,大气湿度和各种污染大气气溶胶粒子会导致量子链路性能的衰减。基于Mie散射理论,结合近海地区空气湿度对气溶胶粒径及复折射率的影响,计算吸湿后近海污染大气气溶胶的消光系数。根据气溶胶的粒度谱分布函数,分析近海污染大气气溶胶粒子浓度与星地量子链路衰减、量子链路效率及信道纠缠度之间的关系。针对比特翻转噪声及相位阻尼噪声,研究量子隐形传态保真度的变化。结果表明,近海地区大气相对湿度为80%的环境下,当传输距离为6 km,气溶胶粒子数浓度为60 cm^-3时,对应的链路衰减系数、链路效率、幅值阻尼信道量子纠缠度分别为1.7 dB、2.02×10^-6、0.457。仿真结果可为近海地区量子通信系统的设计与优化提供参考。