华北平原湿地上空气溶胶的分布特征研究

分析了衡水湖湿地上空一次飞行探测过程中的大气气溶胶的垂直分布、水平分布以及平均谱分布,并应用多阶Γ函数对不同高度的谱分布进行了拟合.分析结果为:衡水湖湖面附近气溶胶小粒子的算术平均直径平均值为0.18μm,湖面上空气溶胶的小粒子数浓度平均值为1762.17cm-3;衡水湖上空气溶胶数浓度较周边陆地小,且随着高度增加水平方向上粒子数浓度变化范围变小.同高度陆地上空气溶胶粒子算术平均直径较衡水湖湖面上空大;1500m以下同高度上陆地上空与湖面上空的粒子尺度差变化较小,其后随着高度的增加,两者上空粒子尺度之间的差异变大;细粒子谱分布在0.28μm左右处出现峰值;多阶Γ函数对气溶胶粒子谱有较好的拟合效果.     

腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶质量浓度变化特征

目的 探究腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶的质量浓度变化特征，以期为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供参考。方法 利用EDM 164型颗粒物监测仪对腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶数浓度进行外场观测，获得了典型扬尘天气过程中沙尘气溶胶的数浓度采样资料。结果与结论(1)腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶质量浓度日变化呈双峰型分布特征，峰值分别出现在上午11时(471μg/m³)和下午16时(500μg/m³)。沙尘气溶胶质量浓度与大气压和相对湿度呈负相关关系(p<0.01),与温度和风速呈正相关关系(p<0.01)。(2)沙尘气溶胶数浓度主要分布在积聚模态内(97%),质量浓度主要分布在粗模态内(92%);沙尘气溶胶数浓度随着粒径的增加而减少，质量浓度谱呈明显的双峰型分布，质量浓度随着粒径的增加表现为先增加后减少的变化趋势，2个峰值分别出现在粒径4.5和2.75μm处。(3)沙尘气溶胶质量浓度谱可以用粗模态1和粗模态2进行对数正态分布拟合，2个模态的峰值所对应的粒度直径分别为2.75和4.5μm。     

新型流化床气溶胶发生装置及其特性

根据气固流态化原理,设计了一种实用新颖的流化床气溶胶发生装置.该气溶胶发生装置可以稳定地输出高粒子数浓度、空气动力学直径小于10 μm的气溶胶颗粒物.应用该装置对燃煤电站锅炉电除尘器粉煤灰进行了气溶胶化实验.实验表明,通过改变流化气体(氮气)流量、待气溶胶化的粉煤灰和青铜珠床料组成的混合物料的给料速率以及流化床床层物料中飞灰的掺混质量比,可以调节流化床气溶胶发生装置输出的飞灰粒子数浓度.测试结果表明:飞灰粒子数浓度呈双峰分布,2个峰值分别位于空气动力学直径为0.01～0.1 μm和0.1～10 μm的范围内;飞灰质量浓度随着颗粒粒径的增大而增加.     

有机气溶胶对中国境内云凝结核数量的贡献研究

根据κ-K?hler理论, 利用2006年中国境内气溶胶浓度的数值模拟结果, 计算总体气溶胶活化为云凝结核的数浓度, 并评估有机气溶胶对云凝结核数量的贡献。中国境内云凝结核数浓度总体呈东部高西部低的分布, 这与东部受到更多人为源排放影响、气溶胶浓度高有关。假设气溶胶各类化学组分彼此外混合, 则各季节云凝结核数浓度为0.9×10³~1.2×10³ cm^-3, 有机气溶胶对云凝结核数量贡献全年平均为30%。假设气溶胶中有机组分彼此内混合并与其他组分外混合, 则各季节云凝结核数浓度为0.9×10³~1.1×10³cm^-3, 有机气溶胶对云凝结核数量的贡献全年平均28%。尽管有机气溶胶对云凝结核数量的年平均贡献相差不大, 但夏季和冬季的贡献有较大差异, 原因在于夏季有更多的二次有机气溶胶生成, 而冬季更多的是一次有机气溶胶排放。因此, 有机气溶胶是中国云凝结核的重要来源, 并且有机气溶胶的混合状态对云凝结核数量有很大的影响。     

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.     

用于气溶胶吸湿性测量的HTDMA系统设计及外场观测研究

设计建立了一套适用于外场观测研究的吸湿性串联差分电迁移率分析仪(HTDMA),并利用该套仪器于2016年7月在安徽省寿县对50~250nm大气气溶胶粒子在高相对湿度下的吸湿特性进行了观测.结果表明,不同粒径单分散气溶胶和多分散气溶胶的吸湿增长因子多呈现双峰分布,弱吸湿增长因子约1.07,强吸湿增长因子随粒径50~250nm变化从1.37增大到1.56.当地多分散气溶胶吸湿增长之后的平均谱分布较未吸湿的平均谱分布出现峰值向右偏移稍微增大和双峰分布的现象,说明当地大气中不同粒径颗粒物的吸湿能力以及强弱吸湿组分比例不一样;不同时间段(白天和夜晚)多分散气溶胶加湿与否的平均谱分布差异反映了细粒子颗粒物主要来源于本地排放,强吸湿性大粒径颗粒物主要来自于远距离传输影响.     

气溶胶在通风柜中沉积率和逸出率的实验研究

为研究粒径、开方面风速和热源温度对气溶胶在通风柜内沉积率和逸出率的影响,本文以粒径为1μm、2.5μm、5μm和8μm的气溶胶为实验材料,通风柜开放面风速分别取0.5 m/s和1 m/s,热源温度分别为300 K、523 K和753 K,进行实验研究.实验结果表明,气溶胶在通风柜内的沉积率和逸出率与粒径、开放面风速以及热源温度有关,其中:1)在1μm~8μm内,随着气溶胶粒子粒径的增大,气溶胶粒子在通风柜中的沉积率升高,逸出率降低;2)当开放面风速由0.5 m/s增加到1 m/s时,气溶胶粒子的沉积率和逸出率均降低;3)在300 K~753 K内,随着热源温度的升高,气溶胶粒子的沉积率降低,而气溶胶的逸出率随之升高.     

贵阳市大气气溶胶中微量金属元素特征

研究贵阳市大气气溶胶中金属的富集程度,选用Al、Fe、Mn作参比元素,用富集因子讨论判断自然和人为的来源;在可吸入颗粒物粒径范围内(dp＜10μm),贵阳市区大气气溶胶粒子浓度分布为双峰型,峰值出现在1.0μm左右(积聚粒子区)和6.0μm左右(粗粒子区,)而且出现大粒径区峰值小于小粒径区峰值的趋势.     

厦漳泉地区气溶胶污染特征及影响因素分析

利用卫星Terra和Aqua上搭载的中分辨率成像光谱仪（moderate resolution imaging spectratiometer,MODIS）的气溶胶产品,研究福建省厦漳泉地区气溶胶污染特征和影响因素,并对比了3市气溶胶质量浓度的差异。研究结果表明2002—2017年厦漳泉地区气溶胶质量浓度的变化趋势可以分为三个阶段:一是在2002—2007年呈现平缓的增长;二是在2008—2011年没有明显的变化;三是在2012年之后,气溶胶质量浓度开始出现明显的下降趋势。在16年的时间里,区域平均气溶胶质量浓度减少了5.1 μg/cm2(约为23.10%),说明厦漳泉地区空气质量有较明显的改善。在气溶胶质量浓度较高的厦门市,2012年出现最大值（45.0 μg/cm2）,之后逐渐下降,到2017年（平均值为37.6 μg/cm2）约下降了16.34%。厦漳泉地区气溶胶质量浓度呈现明显的季节变化,最大值出现在4月;5月开始出现较大的下降;秋末冬初出现最低值;12月区域平均值为(18.4±5.2) μg/cm2,但是时间上的波动达到最大,同时空间异质性也很明显。厦漳泉地区气溶胶质量浓度的空间分布异质性明显,在10~85 μg/cm2之间变化。气溶胶质量浓度高值区主要出现在沿海的泉州市、厦门市和漳州市的城区,三个城区的高值分别为85,75,65 μg/cm2,高值区年际间波动较小;而低值区由于受到其他区域的影响,年际间波动较大。     

梯度磁场中燃煤PM10聚并实验

在永磁环梯度磁场中对0.023～9.318 μm粒径范围内东胜煤灰和大同煤灰进行了聚并实验研究.采用流化床气溶胶发生器对飞灰进行气溶胶化,采用低压电称冲击器在线测量聚并前后飞灰粒子的数目浓度.结果表明:在相同条件下,磁性较强的东胜煤灰粒子的聚并脱除效率高于磁性较弱的大同煤灰粒子的聚并脱除效率;增大飞灰粒子质量浓度或延长粒子的聚并时间,飞灰粒子的分级聚并脱除效率和整体聚并脱除效率提高,且东胜煤灰比大同煤灰整体脱除效率提高更为迅速;提高气流平均速度,飞灰粒子的分级聚并脱除效率和整体聚并脱除效率降低;中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率;随整体聚并脱除效率的提高,分级聚并脱除效率最大值对应的粒径减小,粒子数目中位直径减小.     

Distribution and origin of aerosol and its transform relationship with CCN derived from the spring multi-aircraft measurements of Beijing Cloud Experiment (BCE)

The atmospheric aerosol distribution,source and relationship with cloud condensation nuclei(CCN) observed during the Beijing Cloud Experiment(BCE) are analyzed.The results show that the high number concentrations of aerosol mainly distributed below 4500 m,and the magnitude could reach to 103 cm 3.Above 4500 m,the aerosol number concentrations decreased to 101 cm 3 as the altitude increases,and the aerosol mean diameters were between 0.16 and 0.19 μm.Below 4500 m,the number size distributions of aerosol showed a bimodal(multimodal) mode,and an unimodal mode above it.Due to the different sources of aerosol,the conversion ratios of aerosol to CCN were less than 20% below 4500 m,and reached 50% above the level at 0.3% supersaturation.The back trajectories showed that aerosols at higher levels above 4500 m were strongly affected by large-size particles and those below 4500 m were strongly affected by local or regional pollution.Based on observations,a relationship between the CCN number concentration and aerosol number concentration is established.     

基于激光雷达数据对混合层高度与细颗粒物浓度关系的研究

利用微脉冲激光雷达观测资料, 运用人工辅助算法, 获得2016―2019年白天混合层高度(MLH), 并分析其变化特征及其与空气污染物PM_2.5浓度的关系。结果表明, 混合层高度表现出明显的季节变化和日变化, 春季高度明显大于其他季节, 最大值均发生在 5月。混合层高度在08:00―15:00 BJT的变化趋势与PM_2.5浓度负相关。线性拟合结果表明, 当考虑风速的影响时, 通风指数与 PM_2.5具有更强的负相关关系; 当考虑风向的影响时, 西南风情况下, 混合层高度与PM_2.5具有更强的负相关关系。对天气分型后, 每个天气类型的PM_2.5浓度与混合层高度的相关性更加显著。     

基于多相质点网格法的大气污染仿真模拟

为了准确估计不同风速条件对单点源排放的污染物浓度时空分布、粒子抬升高度、污染物扩散范围产生的影响,本文使用以多相质点网格方法（Multi-Phase Particle-In-Cell,MP-PIC）为基础的拉格朗日粒子追踪模型对污染物扩散进行大涡仿真模拟。结果表明:低风速下,受污染源阻挡作用,污染源周边形成方柱绕流现象,污染物在下风方向分裂为两股,污染物随湍流作用在计算域内波动,且计算域内分裂状况始终存在。随着风速的增大,污染物分裂情况逐渐消失,且污染物扩散范围、粒子最大抬升高度随风速增大而减小。风速为2 m·s-1时,分裂的两股污染物之间距离为5-20 m,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为70-87个·m-3;风速为5 m·s-1时,分裂的两股污染物距离为2-10 m,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为212-300个·m-3;风速为10m·s-1时,分裂情况消失,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为407-502个·m-3。     

矿热炉塌料过程中烟尘扩散的数值模拟

以铁合金生产车间为研究对象,利用Fluent软件对车间内矿热炉生产过程中塌料事故的烟尘扩散规律进行非稳态的数值模拟.对连续相和离散相,分别采用标准k～ε模型和DPM模型,分析不同风速和风向的烟尘扩散规律.研究结果表明:当风速在2 m/s以下时,南风能更有效地排除烟尘,并且风速越大,清洁作用越明显;当塌料事故结束时,不论何种风速或风向,车间内烟尘污染面积达到最大;在300 s且无风时最大烟尘质量浓度是风速为4 m/s时的36.6倍;车间内的死角是烟尘最难排出的地方,北风风速为0.2 m/s的最大停留时间长达4 800 s.     

Size distribution and element composition of dust aerosol in Chinese Otindag Sandland

Dust aerosol is one important component of atmos-pheric aerosols, and plays important roles in the Earth’s climate system and the biogeochemical cycle. Large amounts of dust aerosols produced from windblown soils and deserts are emitted annually into the atmosphere and transported over long distance to downwind land and ocean areas[1]. The deserts and desertification soils in northern China are important sources of East Asia dust aerosols. It is estimated that 800 Mt of dust aerosols emit-t…     

Dissolution characteristics of sericite in chalcopyrite bioleaching and its effect on copper extraction

The effects of sericite particle size, rotation speed, and leaching temperature on sericite dissolution and copper extraction in a chalcopyrite bioleaching system were examined. Finer particles, appropriate temperature and rotation speed for Acidithiobacillus ferrooxidans resulted in a higher Al3+ dissolution concentration. The Al3+ dissolution concentration reached its highest concentration of 38.66 mg/L after 48-d leaching when the sericite particle size, temperature, and rotation speed were -43 μm, 30℃, and 160 r/min, respectively. Meanwhile, the sericite particle size, rotation speed, and temperature can affect copper extraction. The copper extraction rate is higher when the sericite particle size is finer. An appropriately high temperature is favorable for copper leaching. The dissolution of sericite fitted the shrinking core model, 1-(2/3)α-(1-α)2/3=k₁t, which indicates that internal diffusion is the decision step controlling the overall reaction rate in the leaching process. Scanning electron microscopy analysis showed small precipitates covered on the surface of sericite after leaching, which increased the diffusion resistance of the leaching solution and dissolved ions.     

Mass Concentration of Particles(PM)in Urban Environment of Changsha, China

Continuous measurement of ambient PM10 was performed by TEOM at a university campus for about one year from 20 November 2007 to 29 October 2008 in Changsha city of Hunan province.Indoor PM10 and PM2.5 concentration were measured by DustTrak simultaneously in order to describe the difference in con-centration level and daily variations of particle mass concentration between different seasons, and to survey the influence of ambient particle on indoor air quality.During the survey period,the annual average PM10 concen-tration was found to be 117.63 μg/m3.with a mean value 121.88 μg/m3 in winter and 111.50 μg/m3 in spring.The temporal trend changed quickly from time to time,and the peak values were found in rush hours and in the evening.Ambient PM10 showed a good correlation with indoor PM10 and outdoor PM2.5 but not with indoor PM2.5.These results showed that PM10 was influenced by local source(such as traffic or fuel burn-ing)and regional source.The correlation analysis has shown that ambient PM10 contributes substantial fraction to indoor PM10 but not to indoor PM2.5,which indicates other source may exist in the indoor environment.     

利用单颗粒气溶胶质谱仪研究南黄海气溶胶的变化特征

2012年11月在南黄海首次使用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)采集和分析两个平行航测断面上的气溶胶,以研究不同气团影响下海洋气溶胶的理化特征。断面1受从海到陆的海风及海洋气团影响,断面2则受从陆到海的陆风及陆地气团影响。结果表明,断面2的气溶胶颗粒数约为断面1的3.5倍,主要由陆地气团传输导致,其次是断面2的高风速影响。主要组分为SO_4~(2-),NO_3~-,NH_4~+,OC和EC气溶胶的颗粒数在断面1和2(断面2除NO_3~-外)上分别逐渐减少58%~74%和34%~53%,在断面1的减少量高于断面2。断面1和2上含量最高的分别是海盐气溶胶(30%)和二次气溶胶(42%)。二次气溶胶和其他人为源气溶胶(包括生物质燃烧、Soot-like气溶胶和含铅气溶胶)对两个断面的贡献显著,因此人为源对南黄海气溶胶的贡献不容忽视。     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制IV:采用二维PIV 除尘

 利用粒子成像测速法(PIV)和电子低压冲击仪(ELPI),研究实验室规模的电除尘器(ESP)内电场强度、电晕放电功率和气流场等因素对PM₁₀(粒径小于10 μm 的颗粒物)分级收尘效率.电除尘器为线-板式电极结构,其中板-板间距为200 mm,高电压电极为单根或双根.实验颗粒物采用艾灸烟作为示踪粒子,气体流量85 m³/h,颗粒物初始质量浓度33 mg/m³左右.实验结果表明,随着电场强度或电晕放电功率的增加,在高压电晕极线周围气流场从有规律的单个涡旋发展为相互作用的多个涡旋,优化电晕放电离子风分布是提高PM₁₀收集效率和降低电耗的关键.从颗粒物个数浓度、外加电场或电晕放电功率看,可将电除尘器性能以电场强度为3 kV/cm 为界分为2 个区域.当电场强度低于3 kV/cm 时,分级除尘效率随着电场强度或电除尘指数的增加而增加.然而,当电场强度远大于3 kV/cm 时,收尘效率基本不变或降低.