欧美国家大气环境监测经验与启示

美国、欧洲是世界上大气环境监测技术较为先进的国家和地区。美国国家环境保护局(EPA)作为美国联邦政府的独立行政机构,设置有空气与辐射局专职负责大气环境管理,其下设置空气质量规划与标准司,负责大气环境质量标准制修订、全国大气监测网络运行、空气质量达标判定、大气污染防治政策制定等全流程管理工作,制定了完备的法律法规、标准和技术规范。

雄安新区绿色金融与大气环境耦合协调的时空演变

绿色金融与大气环境耦合协调发展是经济可持续发展的一个重要问题,也是雄安新区建设绿色之城的前提和保障。以雄安新区为研究对象,构建绿色金融与大气环境综合评价的指标体系,运用熵权TOPSIS法、耦合度模型、协调度模型和相对发展度模型,研究了2018年1季度至2021年4季度雄安新区绿色金融与大气环境耦合协调的时空演变。研究表明:(1)从时间层面来看,雄安新区绿色金融和大气环境综合指数呈现波动上升的趋势,两系统耦合度处于0.193~0.862之间,其相互影响逐渐增强;协调度水平从0.227增长到0.697,进入初级协调等级;相对发展度大幅上升,但整体上仍处于绿色金融发展滞后的阶段,绿色金融对大气环境的支撑力度还有待加强。(2)从空间层面来看,雄安新区绿色金融与大气环境耦合度、协调度和相对发展度总体水平均高于其周边绝大多数区县,雄安新区的设立与建设极大促进了该地区绿色金融与大气环境的协调发展。

精准还是脱靶:政策工具与政策目标的适配性研究——基于大气环境规制政策的模糊集定性比较分析

党的二十大报告指出,要深入推进环境污染防治,基本消除重污染天气。大气环境治理政策目标的成效关键在于选取行之有效的政策工具,但政策工具是否一定能与其设定目标精准对接?应用模糊集定性比较分析方法能够深入探讨政策工具与政策目标之间的适配性问题。通过分析31个省级行政单位在大气环境治理中的政策工具与政策目标匹配情况,发现高水平政策目标不可仅凭政策工具的单项施行所实现,而是多元政策工具综合配置的结果,同时政策工具与政策目标之间的相互关系呈现出波动性,在绝对精准与全然偏离的连续谱系间存在多种适配可能性。研究结论有助于阐释在实现政策目标时政策工具之间的协同效应和联动匹配模式,深化在复杂环境中政策工具与政策目标关系的理论探索,为推动高质量公共政策制定提供实践启示。

酸性大气环境对钢梁腐蚀行为的研究

钢梁在酸性大气环境下的腐蚀是随时间逐渐进行的,了解其腐蚀深度及腐蚀速率是研究腐蚀后钢梁承载力和退化规律的前提。基于含SO_(2)的酸性大气环境下钢材腐蚀机理和幂函数模型,从金属电化学腐蚀理论出发,推导低碳钢在酸性大气环境下腐蚀深度的理论预测模型,并将得到的预测模型与大气腐蚀试验站测得的试验数据及幂函数模型进行对比,结果表明三者得到的腐蚀深度数据接近,且发展趋势一致。从电化学腐蚀角度给出预测低碳钢腐蚀深度的理论方法,为分析腐蚀环境下钢梁的稳定承载力奠定基础。

某枪弹在三种典型大气环境长期贮存后的性能变化研究

目的摸清某枪弹长期贮存后的性能底数,支撑新研枪弹及发射药设计与改进、长贮寿命指标考核与验证。方法采集湿热海洋气候、暖湿酸雨气候、寒冷气候3种典型大气环境下贮存13 a某枪弹的外观、膛压、射击密集度等性能数据,分析研究该型枪弹在不同贮存环境下的性能变化,以及环境影响的差异。结果该枪弹在完好的包装状态下,在3种典型大气环境库房贮存13 a后,枪弹长度、全形、质量、底火、密封性均满足验收规范的规定,无明显变化,而在热带海洋气候贮存的枪弹,最大膛压略超出设计指标要求。结论影响枪弹长贮性能的主要环境因素为温度,拔弹力、最大膛压、射击密集度等指标,与贮存环境温度强相关,温度越高,拔弹力越大,最大膛压值越大,射击密集度越低。

舱外设备箱体模拟海洋大气环境中的加速腐蚀试验与结果分析

目的 研究模拟海洋大气环境对舱外设备箱体腐蚀行为的影响,为快速评价舱外设备箱体原材料、原结构、原表面技术状态改进优劣提供技术和方法支撑。方法 根据XX舱外设备箱体实际服役环境剖面、腐蚀损伤状况,制定含海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等3个模块的实验室模拟海洋大气环境加速谱,运用外观、扫描电镜(SEM)、金相显微镜、X射线能谱(EDS)等表征技术,研究设备箱体在12个循环周期的宏微观形貌和腐蚀产物元素含量分布,并对标准金属铝和钢的同步实验室试验与XX近海户外自然环境下的腐蚀效应进行对比。结果 12个循环周期结束后,底座铝合金严重腐蚀,呈现明显的晶间腐蚀,并产生大量腐蚀产物,腐蚀产物主要含有O、Na、Al、Si、Cl、Ca、Mn、Fe等元素,其腐蚀形貌及程度与实际服役5 a的底座一致。标准金属铝和钢加速试验120 d的腐蚀效应分别等效XX近海大气试验4.65 a和10.57 a。结论 海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等3个模块的实验室模拟循环试验能较好地模拟XX舱外设备箱体经历的环境,其腐蚀与实际服役环境下的腐蚀程度相近,实现了基于短期内完成3~5 a的海洋运行验证。

基于多物理场耦合的大气环境下碳钢点蚀演化及速率预测模型

为揭示大气环境下碳钢点蚀演化规律,基于电化学腐蚀机理,耦合三次电流分布、物质传递和变形几何多物理场建立碳钢点蚀演化的数值模型。基于此,分析pH值、NaCl浓度和相对湿度(Relative humidity,RH)对点蚀速率的影响并建立点蚀速率预测模型。研究表明:点蚀形态由初始圆锥形向半球形转变,最后发展成圆柱状;pH值处于6.0~7.0范围内,碳钢点蚀速率出现明显下降,最大降幅为23.96%;NaCl浓度在0.5%~1%(质量分数)时,增加NaCl浓度对点蚀速率提升明显,最大增幅为10%;碳钢点蚀速率在RH为72%~77%内存在极值;点蚀速率预测值与试验值误差在5%以内。以上表明本工作建立的数值模型和预测公式可用于碳钢点蚀演化和速率预测。

近海大气环境下RC框架结构时变地震易损性分析

由于近海大气环境中存在的氯离子会侵蚀RC框架结构,造成材料性能不断劣化,最终降低了RC框架结构的抗震性能。为研究近海大气环境下RC框架结构地震损伤风险变化规律,基于钢筋均匀锈蚀模型及混凝土开裂前后钢筋锈蚀速率的变化规律,提出了一种改进的钢筋锈蚀率概率模型,并构建材料性能劣化模型。在此基础上,根据解析易损性分析理论,建立考虑氯离子侵蚀的近海大气环境RC框架结构时变易损性分析方法,并构建典型结构,分析不同损伤状态下的时变易损性曲线,评估其时变易损性与损伤状态。研究结果表明:当地震动强度指标取值相同时,各损伤状态结构在服役龄期内的地震易损性呈现出非线性增大趋势,抗震性能不断退化;以易损性指数作为结构损伤指标时,按照我国规范设计的RC框架结构,在30 a服役龄期内能够满足我国三性能抗震设防水准。

盐湖大气环境下316 L仪表管点蚀深度预测研究

为提高316 L仪表管在盐湖大气环境下点蚀深度的预测精度,采用变阶平均弱化缓冲算子、积分背景值和新陈代谢对分数阶累加灰色模型FGM(1,1,r)进行改进,首先通过改进Tent混沌映射、莱维飞行和区间自适应反向学习策略提高黏菌算法(SMA)的寻优能力和收敛速度,随后利用改进黏菌算法(ISMA)对FGM(1,1,r,ρ)中的参数r和ρ进行寻优,最后构建仪表管ISMA-FGM(1,1,r,ρ)点蚀深度预测模型。研究结果表明:经优化的新模型比原模型误差更小、拟合度更高,在仪表管点蚀深度预测方面具有更好的性能。研究结果可为仪表管道系统的完整性评价和风险预警提供参考。

基于物联网的城市网格化大气环境监测系统设计

针对城市的大气环境的综合治理问题,提出网格化环境监测部署方案。综合运用物联网、嵌入式系统、Web等相关开发技术,设计并搭建大气环境质量要素的数据远程监测与管理系统。通过在小区域进行部署实验发现,系统能够长时间稳定运行,且监测数据结果稳定可靠,可为城市大气环境相关研究提供充足的数据来源,为城市环境治理提供一定参考。

滇中地区不同影响系统下3次短时强降水过程的大气环境特征和雷达特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的结构、形状、演变的基本特征。结果表明:3次短时强降水过程影响系统差异主要在于500 hPa天气系统不同,700 hPa都有切变线影响,但是形成原因各异,地面均有辐合线或弱冷锋配合。3次过程的环境条件在不稳定层结、近地层水汽、垂直风切变方面与中国其他地区短时强降水发生的环境条件具有一致性,但是在大气整层可降水量、对流有效位能、SWEAT指数等方面存在明显差异。对流回波的形状有点状回波、块状回波、带状回波、絮状回波等。对流风暴分为高质心型、低质心型以及混合型;短时强降水有单独出现某种对流风暴类型的阶段,也有多种对流风暴类型同时出现的阶段;CAPE值和SWEAT指数与对流风暴类型具有一定的相关关系。强回波剖面呈柱状结构或者塔状结构,35 dBz强回波接地,而没有悬垂特征。短时强降水多产生于长时间停滞型或移动缓慢型的对流回波,还有部分短时强降水产生于“列车效应”中。短生命周期的单体生消形成的短时强降水持续时间绝大部分在1 h以内,但是单体合并组织和反复生消或者“列车效应”形成的短时强降水持续时间常在1~3 h。高质心型对流风暴产生的瞬时雨强可达10 mm·(5min)-1以上,低质心型和混合型对流风暴可产生的雨强范围较大,大多在3~10 mm·(5min)-1,少数也可达到10 mm·(5min)-1以上。

青藏高原江河流域大气环境质量研究进展

青藏高原江河流域大气环境质量与人类命运及生物地球化学循环密切相关,其质量水平与变化规律备受关注,但缺乏完整系统的研究。阐述当前大气环境质量的研究方法及其优缺点,总结青藏高原江河流域大气环境监测现状,综述青藏高原及其主要江河流域大气环境质量的研究进展,同时提出在青藏高原典型江河流域系统开展大气环境质量观测研究的建议思路,将为青藏高原重要江河流域大气环境质量研究与保护决策制定提供科学参考,服务青藏高原环境保护与生态文明高地建设。

动态热风辅助再结晶策略改善CsPbI_(2)Br钙钛矿在大气环境下的结晶及其光电性能

CsPbI_(2)Br薄膜在大气环境下制备存在覆盖率低、结晶质量差和结构稳定性差等问题.本文提出了一种动态热风辅助再结晶策略(dynamic hot-air assisted recrystallization,DHR),在相对湿度大于60%(>60%RH)的大气环境下,制备出高覆盖率、(100)择优取向、大尺寸晶粒、结构稳定、光电性能好的CsPbI_(2)Br薄膜.这是由于动态热风过程能够有效提高薄膜的覆盖率和获得(100)择优取向的结晶,但晶粒尺寸会显著减小(R_(ave)=0.32μm)并伴随着大量的晶界形成,从而加剧载流子的非辐射复合(τ_(ave)=99 ns);而通过再结晶过程,可进一步提高(100)择优取向的结晶和显著增大晶粒尺寸(R_(ave)=2.63μm),从而提高薄膜的光致发光强度和荧光寿命(τ_(ave)=118 ns).由DHR策略制备的未封装CsPbI_(2)Br太阳能电池具备高光电转换效率(power conversion efficiency,PCE=17.55%)、低迟滞因子(hysteresis index,HI=2.34%)和长期的储存稳定性(air,>60%RH,40天,初始PCE的96%)等特性.

基于PC老化行为的西藏大气环境严酷度预测

通过研究聚碳酸酯(PC)在西藏自治区(西藏)10个典型大气站点自然暴露试验1年的老化行为,以色差作为指标评估西藏地区PC服役大气环境严酷度时空分布规律.采集了西藏10个典型大气站点8类环境因素数据年均值(2021年4月—2022年3月),分析了西藏地区气候环境特点及气候分布区域,为环境严酷度评价提供准确输入.通过在10个站点开展自然环境试验,研究发现PC老化过程中表观失光率、色差逐渐上升,力学性能如拉伸强度、拉伸断裂应变等波动性下降,最终选择以规律性能较好的色差作为PC老化评估指标.通过Pearson相关性研究分析,认为各类环境因素与地理信息坐标等信息之间有信息冗余,环境参量可以进一步优选.通过灰色关联度、回归分析,筛选出影响PC老化的4个敏感环境因子分别为:日照时间、海拔高度、平均相对湿度、降水时间;通过构建反向传播人工神经网络(BP-ANN)模型并优化模型参数,建立具有良好训练精度及泛化能力的“环境-材料”映射模型.不同学习精度训练结果表明,过低的学习精度将导致训练程度不够,预测精度较低;过高的学习精度将导致过拟合,使预测陷入局部最小值.输入西藏全域28个城市气象数据,输入已训练好的人工神经网络模型,预测得到西藏28个城市PC老化一年色差值.基于Griddate插值计算,得到西藏地区严酷度空间分布地图,结果显示低海拔的藏东严酷度较低,而高海拔藏西无人区及藏北高原等地区严酷度较高.

基于PM_(2.5)浓度达标约束和区域联防联控的河南省地级市大气环境容量研究

为研究以河南省为代表的受大气污染传输影响显著省份的大气环境容量,本文基于CMAQ模型,采用嵌套迭代模拟的方法,计算了在周边省份区域联防联控的前提下河南省PM_(2.5)浓度达标(GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值)时17个地级市SO_(2)、NO_(x)、一次PM_(2.5)和NH_(3)的大气环境容量.结果表明:①省外传输对河南省PM_(2.5)浓度的贡献率为50.29%,其中周边7个省份传输贡献率为36.19%,可见周边省份实施大气污染联防联控是河南省实现空气质量达标的必要条件.②在省级PM_(2.5)浓度达标时,河南省周边7个省份SO_(2)、NO_(x)、一次PM_(2.5)和NH_(3)的大气环境容量分别为279.07×10^(4)、465.61×10^(4)、172.67×10^(4)和182.96×10^(4)t,超载排放量分别为243.13×10^(4)、402.79×10^(4)、143.63×10^(4)和142.54×10^(4)t.③在区域联防联控的前提下,全省PM_(2.5)浓度达标时河南省17个地级市的SO_(2)、NO_(x)、一次PM_(2.5)和NH_(3)环境容量分别为23.48×10^(4)、52.40×10^(4)、22.74×10^(4)和32.17×10^(4)t,超载排放量分别为48.43×10^(4)、106.78×10^(4)、45.84×10^(4)和61.63×10^(4)t.④河南省东南部区域的SO_(2)和NO_(x)排放以及西北部区域的一次PM_(2.5)和NH_(3)排放会对全省PM_(2.5)浓度变化有显著贡献.研究显示,河南省PM_(2.5)浓度达标时,4种主要大气污染物的环境容量的最大值为52.40×10^(4)t,超载排放量的最大值为106.78×10^(4)t.为实现河南省PM_(2.5)浓度达标,河南省周边省份均需要实施大气污染联防联控,同时河南省需要加大对东南部区域的SO_(2)和NO_(x)排放以及西北部区域的一次PM_(2.5)和NH_(3)排放的管控.

基于热带海洋大气环境下机载PCB板的环境适应性对比研究

目的 通过机载PCB板(Printed Circuit Board,PCB)在热带海洋大气环境下的腐蚀老化特征和电气性能退化规律分析,研究其在热带海洋大气环境下的环境适应性。方法 根据热带海洋大气环境中PCB板的实际使用环境大多为舱室内部封闭或半封闭的情况,分别设计并开展海南万宁海洋平台棚下暴露场和某海域环境户外简易遮蔽玻璃框下3 a的自然环境试验。结果 PCB板的焊点、焊盘、印制导线以及引线头等部位在2种试验环境中均出现了不同程度的腐蚀破坏,试验后期,所有部位的腐蚀程度全部达到了4级,导通电阻从几十毫欧增大至几十兆欧,绝缘电阻从10 G?以上降低至几兆欧。结论 在万宁站试验2 a和某海域试验3 a后,PCB板均不满足耐电压的技术要求(500 V交流电压60 s),万宁海洋平台棚下暴露场对PCB板的环境适应性更为严酷。

京津冀平原区冬季大气环境容量变化:观测与预估

本文基于ERA5再分析数据,探究了京津冀地区冬季大气环境容量(Atmosphere Environmental Capacity,AEC)的时空变化特征以及相关影响因子。结果表明,冬季AEC在京津冀地区表现为西南部低,北部高的分布特征,其低值集中在平原区。京津冀平原区AEC变化与东亚冬季风、边界层高度、边界层内平均风速以及通风强度密切相关。东亚冬季风强、边界层高度高、边界层内平均风速大以及通风强度强,使得AEC偏高,反之亦然。进一步利用区域气候模式RegCM4对3个CMIP5全球气候模式的动力降尺度进行模拟,预估了京津冀平原区冬季AEC在RCP4.5和RCP8.5情景下的变化。结果显示,与1986—2005年相比,两种情景下京津冀平原区冬季AEC在21世纪中、末期都将下降,其中末期下降幅度高于中期、RCP8.5情景下的变化大于RCP4.5情景。上述变化与东亚冬季风减弱、东亚西风急流北移、边界层高度降低以及边界层内平均风速减小有关。

滁州市大气环境质量底线及管控分区研究

在“三线一单”编制工作中,划定大气环境质量底线和管控分区是关键内容之一。文章以滁州市为研究对象,描述了大气环境质量底线的划定方法和目标要求,测算出滁州市各县市区大气污染物分阶段的允许排放量和达标削减比例,同时划定了7个优先保护区、24个重点管控区和8个一般管控区。针对大气环境管控区提出管控要求,并对划定成果进行初步应用探索,以期对其他各市编制“三线一单”工作提供参考。

城市大气环境中PM_(2.5)污染控制研究

空气质量的好坏与人体健康息息相关。近年来,我国许多城市遭遇雾霾天气,作为雾霾的成因之一,细颗粒物(PM_(2.5))是主要污染物。本文结合PM_(2.5)的来源及危害,论述我国PM_(2.5)污染治理现状,分析某城市大气环境的PM_(2.5)污染特征,提出相应的PM_(2.5)污染治理措施,以期有效治理大气污染。

2015~2022年兰州市中心城区大气环境容量变化特征分析

本研究利用2015~2022年气象资料,对大气环境容量计算方法--A值法进行修正,计算出兰州市中心城区不同季节的A值为春季4.14×10^(4)km^(2)、夏季3.51×10^(4)km^(2)、秋季1.28×10^(4)km^(2)、冬季1.12×10^(4)km^(2)。运用修正A值法,考虑污染物的干、湿沉降清除量和化学转化清除量,计算兰州市中心城区6种大气污染物(O3、NO_(2)、CO、SO_(2)、PM2.5和PM10)在8年间四季变化量及大气环境容量,并对修正A值法的主要参数(风速、背景值浓度、干沉降速率和降水量)在±30%范围内进行调整,系统分析污染物的大气环境容量对各参数变化的敏感性。结果表明,8年间兰州市中心城区的空气质量不断改善。除O3外,其他污染物在春、夏季的大气环境容量高于秋、冬季。O3大气环境容量一直在无环境容量上波动;NO_(2)大气环境容量呈“M”型变化,2020年达到最大值(3.59×10^(4) t);PM2.5大气环境容量呈波动增长趋势,2022年达到最大值(2.04×10^(4) t);其他污染物的大气环境容量逐年增加。在进行污染源控制时,首要任务是巩固CO和SO_(2)的防治成果,并以O3、PM10和PM2.5的污染防控为主要目标。参数敏感性分析结果显示,风速和污染物背景值浓度对大气环境容量的影响很大,污染物大气环境容量的变化范围为−40%~70%,CO、SO_(2)背景值浓度在±30%范围内变化,其大气环境容量变化分别为±13.71%和±4.52%。干沉降速率和降水量影响甚微,污染物环境容量变化仅在±4.16%以内。