非球形小粒子的光散射特性

推导了单色平面波照射下任意形状小粒子的解析散射振幅函数。分析表明,除非折射指数趋近于1,非球形小粒子与同质等体积球的光散射不等效。     

气溶胶粒子形状对其辐射特性影响的研究

在处理大气的长、短波辐射时常常假定粒子为球形。本用扩展边界条件法及Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法计算了随机取向的非球形气溶胶粒子的衰减、吸收截面、相函数、不对称因子、单次散射反照率等辐射参量，研究了形状因子及粒子表面粗糙度对这些量的影响。     

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.      

基于Matlab的大气气溶胶粒子散射特性研究

本文主要利用Matlab编程软件模拟大气气溶胶粒子的模型结构和电磁散射的传输过程。通过数值计算得到了气溶胶粒子散射特性的一般规律。     

粒子尺度对散射能量分布的影响

本文由Mie散射理论出发,计算了球形粒子的散射光强以及散射相位函数,并利用Matlab程序编程计算并画出了粒子对电磁波的散射能量分布情况,并分析了粒子尺度对散射能量分布的影响。     

非球形气溶胶对光波传输特性的影响

为分析非球形气溶胶对光波传输特性的影响,依据非球形气溶胶相函数的变化特征,提出了相函数分段加权采样方案,改进了Monte Carlo模型中散射角抽样方法,并验证了其有效性。采用T矩阵法模拟了非球形气溶胶散射特性,讨论了0.55μm光波透过率、反射率随气溶胶形状、传播距离的变化规律,将结果与H-G相函数抽样方案的模拟结果进行了比较。结果表明,相函数分段加权采样方案可显著减小散射角抽样误差与相函数抽样偏差;粒子形状对透过率与反射率影响显著,且传播距离越长,影响越大,形状对反射率影响强于透射率;与H-G相函数抽样方案模拟结果相比,本模型模拟的光波透过率偏大,反射率偏小。     

稀释体系气溶胶粒子近壁动力特性及壁面影响

以极端稀释气溶胶体系中单个粒子为研究对象,建立了考虑受重力浮升力、表面势力和布朗热动力作用的运动控制方程,运用布朗动力学方法数值模拟了近壁处气溶胶粒子的动力特性规律. 结果表明,壁面之上一定范围内(约50个气溶胶粒子半径)存在一个壁面影响区,区域中气溶胶粒子的动力特性有别于无界大空间中的气溶胶粒子,且其厚度远大于壁面对粒子作用力的范围(约1个粒子半径). 最后讨论了不同表面特性、不同粒子半径时壁面影响区的变化规律.     

气溶胶凝聚粒子的分形模拟

分析了大气气溶胶特性的研究意义及气溶胶粒子的分形特征.基于DLA模型模拟了不同原始微粒数目凝聚生长的分形气溶胶凝聚粒子,并将模拟结果与实验观察结果相比较,验证了模拟结果的可靠性.给出了凝聚粒子分形维数随原始微粒数目的变化曲线,结果显示,原始微粒数目直接影响凝聚粒子的分形维数.     

水中离轴球形粒子对高斯波束的声散射

将入射高斯波束用球函数展开,采用有限项级数展开的方法计算了高斯波束的波束因子,并根据声波散射理论,推导出球形粒子在偏离高斯声波轴线时散射波形函数的解析表达式,研究了高斯波束的波束宽度、离轴的距离等参数对声散射特性的影响.通过数值仿真,给出了刚性球形粒子在高斯波束作用下的散射声场的空间分布.仿真结果表明:随着波束宽度的增加,散射波形函数的幅度逐渐增大,当波束宽度为20倍的波长时,其散射波形函数曲线和平面波的完全吻合;随着粒子离轴距离和角度的增大,散射波形函数的幅度逐渐减小.该研究为利用聚焦波束实现粒子操控提供了理论依据.     

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.     

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.     

基于T矩阵法的水下任意刚硬体声散射场计算

针对水下任意形状刚硬体,建立了其声散射T矩阵法计算模型.利用物体的几何对称性,提出了简化计算Q矩阵的方法.以刚硬回旋椭球体为例,分别计算了在不同入射角下的反向散射和收发分置的形态函数,并讨论了刚硬体的镜反射波和绕行波的干涉物理模型.数值仿真结果表明T矩阵法是一种很简便实用的计算水下物体远场散射的方法,该方法可以广泛用于水下任意形状刚硬体的声散射场计算.     

透射电镜在气溶胶单颗粒分析中的应用

透射电镜（TEM）具有很高的分辨率和放大率,可以同时提供形貌、成分、结构信息,非常适宜于对气溶胶细颗粒和超细颗粒等的研究。简述了国内外用TEM对大气气溶胶单颗粒分析的研究及其现状,主要围绕TEM对城市大气气溶胶、海洋气溶胶、燃烧烟尘和机动车废气的研究等方面进行了论述。介绍了作者利用TEM对北京市大气气溶胶的初步研究,提出了今后开展大气可吸入颗粒物的TEM研究的几点建议。     

Great progress in study on aerosol and its impact on the global environment

The transport from atmosphere is a more important pathway than that from rivers for certain elements and compounds in the remote ocean. The desert and those arid/semi-arid areas in the northwest of China and the Loess Plateau are the sources of those aerosols over the Pacific. Atmospheric iron is the limiting factor of the productivity in certain ocean regions. The dust storms must now be seen as repeated sources of pollution elements as well as soil elements to the East China Sea and, farther out, to the North Pacific Ocean and even to the USA. The long-range transport of aerosols, especially the dust storm, from China and the positive feedbacks of iron coupled with sulfur in atmosphere might be one of the important mechanisms that would affect the primary productivity in the Pacific and/or the global climate change and deserve to be further studied. It can be seen clearly that the dust storms would affect not only the health of human beings and the local or regional climate, but also the global climate change that has been the focus of environmental study internationally.     

燃煤电厂周边气溶胶单颗粒的微观形貌和化学组分

采集燃煤电厂上风向和下风向PM2.5样品,使用带能谱的透射电镜观察单颗粒的特征。根据颗粒的微观形貌、化学组分及电子束作用下的稳定性,将颗粒物分成9种类型:富Si、富Ca、富S、富K、富Fe、飞灰、有机、烟尘和其他颗粒.研究表明,燃煤电厂排放的球形富Fe颗粒和飞灰颗粒使下风向气溶胶中球形颗粒的数量增加;下风向气溶胶中富S颗粒和富Ca颗粒的相对丰度高于上风向,这可能与电厂控制SO2排放使用石灰石作脱硫剂有关;电厂下风向具有核壳结构颗粒的数量明显多于上风向,其原因是来自燃煤电厂或上风向的颗粒在合适的条件下(如温度高、相对湿度大、SO2与NOx浓度高等),易与其他物质发生化学反应形成具有核壳结构的复杂颗粒。     

Identification of acephenanthrylene and aceanthrylene in aerosol and its environmental implication

Acephenanthrylene and aceanthrylene in aromatic fraction of aerosols were identified by means of online hydrogenation gas chromatography mass spectrometry（GCMS）. Compared aerosols from vari-ous sources, acephenanthrylene and aceanthrylene were ubiquitously present in urban aerosol. High concentration of acephenanthrylene and aceanthrylene were found in agricultural biomass and coal combustion particles. However, it is difficult to detect in exhaust from gasoline and diesel engine, dustfall, waste water, soil, and sediment. Combustion emissions were considered the major source of acephenanthrylene and aceanthrylene, which can be used as a potential molecular marker for the source pollution in urban aerosols.     

张掖地区春季大气气溶胶的光学特性

利用2008年4-6月份张掖气候观象台CE-318的观测资料,结合同期PM₁₀质量浓度和地面常规气象资料,分析了气溶胶光学厚度AOD,Angstrom指数和PM₁₀质量浓度的时间变化特征,讨论了AOD与气象要素的关系以及AOD与PM₁₀质量浓度的相关性.结果表明,观测期间AOD与浑浊度系数β的日均值变化趋势较为一致,与波长指数α呈较弱的负相关.AOD大致存在四种日变化形式:1)平缓稳定;2)早晚低,中午较高;3)早晨低,傍晚高;4)早晨高,傍晚低.观测点受西北（偏北）风控制时,AOD易出现较高值,相对湿度的变化对AOD大小影响不明显.日平均情况下AOD和PM₁₀质量浓度的相关系数R²为0.735 9,大于小时平均情况下的0.4035.     

合肥地区气溶胶光学厚度的时间变化特征

利用太阳辐射计CE318对合肥地区大气气溶胶进行长期系统的观测,对2002年至2007年间的观测数据进行反演分析,得出了气溶胶光学厚度随时间变化的统计特征.结果表明合肥地区气溶胶光学厚度日变化有5种类型;气溶胶光学厚度随月份有波浪式变化,月平均值在4月份和8月份分别达到最大值0.727和最小值0.192;四季中春秋季节的气溶胶光学厚度大于夏冬季节,春季最大0.636,夏季最小0.262;2004年至2007年冬季气溶胶光学厚度有逐年增大的趋势.     

Coupled coagulation of aerosol particles at large Knudsen and small Péclet numbers

At large Knudsen number, the medium can be approximated by a molecular system, and the equa tion for the pair-distribution function is then established. When the Péclet number is small, the matched asymptotic ex pansions of singular perturbation theory is used to solve the equation of the pair-distribution function. A third-order ex pansion for the dimensionless coagulation rate (Nusselt number) is thus obtained. Comparison of numeric results of the coagulation rate in a molecular system and that in a continuous medium has shown that the coagulation rate in a molecu lar system is much larger than that in a continuous medium.