北京地区紫外辐射长期变化特征分析研究

本文利用2005~2020年北京地区观测得到的辐射资料,揭示近十多年来北京地区紫外辐射的变化规律,同时对影响紫外辐射长期变化的主要因子进行了分析。结果表明,紫外辐射呈现出明显的日、季节变化特征。日变化呈现出单峰的变化规律,在正午时出现一天中的极大值,而早晚则是低值时段,极大值和极小值分别出现在中午12时(北京时,下同;16.26 W m^(−2))和上午08时(5.64 W m^(−2))。紫外辐射从春季开始逐渐增强,到夏季出现一年中的极大值,随后开始下降,直到冬季出现一年中的极小值,月均极大值和极小值分别出现在6月(12.17 W m^(−2))和12月(5.4 W m^(−2))。紫外辐射年均值为9.74 W m^(−2)。紫外辐射与晴空指数呈现正相关,与气溶胶光学厚度和大气细颗粒物PM_(2.5)呈现负相关。

基于公共健康的城市公园紫外辐射环境研究--以福州西湖公园为例

随着城市化进程的推进,城市居民对城市公园的健康游憩服务要求不断提高。城市公园紫外辐射对游人健康具有严重威胁。该研究从居民的需求出发,对福州西湖公园的紫外辐射环境进行全面研究,对公园内的不同遮荫乔木、建筑类型和下垫面展开监测和分析。研究结果表明:遮荫乔木的叶面积指数和冠幅形态会影响其紫外辐射屏蔽效果;越密闭的建筑物类型,其紫外辐射屏蔽效果越好;不同下垫面类型的紫外辐射反射率存在明显差异。

临近空间紫外辐射环境及影响因素研究

临近空间的紫外辐射对天体生物学、飞行器材料等产生重要影响,为加深对其的认知,基于OH与O3的光化学关系改变紫外辐射强度的原理,利用戈达德地球观测系统—化学模型对中国区域临近空间OH与O3浓度的时空变化特性进行分析。根据OH和O3浓度的变化,利用对流层紫外和可见光辐射传输模型对紫外B波段辐射进行模拟计算,揭示了高度在22~42 km之间的辐照度在3.43~16.15 W·m^(-2)之间;华北区域、华中和华南区域以及南海区域等的辐照度呈现出双峰和振荡相结合的特征,辐照度极值出现的月份在各区域并不一致;受O3吸收作用影响,辐照度的年较差最大值2.29 W·m^(-2)出现在华北区域的32 km高度处,最小值0.53 W·m^(-2)为南海区域的42 km高度处;辐照度变化最为剧烈的情况均出现在22 km高度处,可达2.42%~32.79%。结果表明在不同条件下紫外辐射对天体生物、飞行器材料等的影响与作用程度存在很大差异,在开展相关的研究时须具有针对性。

基于光通量计量法的紫外辐射测定方法建立及其应用研究

近年来,我国大气一次污染颗粒物的浓度逐渐下降,二次生成的气溶胶已经成为了大气颗粒物的主要组成部分。新粒子生成作为二次生成气溶胶的重要来源,本世纪以来受到的关注也越来越高。而气态硫酸作为新粒子生成化学过程中一种极为重要的前体物,由于其浓度极低,检测所需的仪器灵敏度极高,因此如何准确定量气态硫酸是新粒子形成机制研究中最大的难点。现有的气态硫酸的定量方法主要是基于光化学法,利用紫外辐射光解水汽产生OH自由基后与过量的二氧化硫反应最终生成气态硫酸,气态硫酸的浓度由紫外光强与水汽浓度共同决定。其中紫外光强的直接测量存在着较大的不确定性,这主要是由于光强在气态硫酸标定装置的反应腔体中分布不均匀,此外,在实际大气条件下标定时还会受到背景气溶胶的散射、吸收作用的影响。因此,此研究建立并比较了两种分别基于臭氧和氧化亚氮光通量计量法的紫外辐射测定的间接测量方法。结果表明:基于臭氧的间接测量法的主要误差来自于氧气的吸收截面,理论误差>60%,实际实验室的重复实验误差约为12%;基于氧化亚氮的间接测量法的主要误差来自于二级反应速率kn的测量误差、反应产物检测仪器及流量控制装置的不确定性,理论误差<16%,实际实验室的重复实验误差<1%。将基于氧化亚氮的间接测量法应用于外场观测的气态硫酸检测时,在为期半个月每天一次的定标气态硫酸中,气态硫酸的测量误差约为24%,接近或优于国外观测结果,证明基于氧化亚氮的光通量计量法对于紫外辐射的测定方法具有较好的准确性和稳定度,可以有效应用于气态硫酸的定量测量。

阿克达拉紫外辐射特征

利用阿克达拉基准辐射观测站紫外辐射UV-A和UV-B数据,分析阿克达拉到达地面的UV和UV-B的特征以及不同云量和降水过程的变化特征。结果表明:阿克达拉全年紫外辐射年总量为321.04 MJ·m^(-2),年均日曝辐量为0.88 MJ·m^(-2),UV-B年曝辐量为5.26 MJ·m^(-2),UV年平均值占总辐射年平均值的5.56%。UV和UV-B的辐射强度的季节变化表现为夏季>春季>秋季>冬季。夏季UV曝辐量是冬季的2.79倍;UV-B夏季平均日曝辐量是冬季的8.10倍。积雪期与非积雪期UV占总辐射比值不同,分别为6.44%和5.81%;且地面积雪的反射导致UV增加25.89%。

枸杞响应紫外辐射对其果实中类胡萝卜素和黄酮合成的影响

为了解枸杞果实中的活性成分在不同光照条件下合成和积累的变化,研究黄酮类物质和类胡萝卜素合成的影响及调控机制,将枸杞果实置于紫外线(UV)辐射下,并进行转录组测序分析。研究发现,适度的紫外辐射显著增加了枸杞果实中黄酮类和类胡萝卜素的含量,其中黄酮合成相关基因CHS、HCT、F3H和FLS,以及类胡萝卜素合成相关基因PSY和CYP707A的表达均显著上调。GO和KEGG通路分析表明,这些基因主要参与细胞代谢和信号传导过程,并促进了生松素查尔酮、二氢山柰酚、斛皮黄酮、杨梅酮及番茄红素的合成。本研究为利用紫外辐射调控枸杞活性成分的合成提供了科学依据。

原子氧和紫外辐射效应对空间光学系统沸石分子筛吸附性能的影响

针对低轨空间环境下分子筛材料吸附能力变弱造成高精度、超低温光学仪器或者其他精密探测仪器的探测质量和使用寿命受到严重影响的问题,研究低轨环境中,ZSM-5、ZSM-22、MCM-41和SAPO-11四种沸石分子筛辐照前后样品的外观和对水的吸附性能。结果表明:原子氧对四种材料吸附性能几乎没有影响;紫外会严重降低MCM-41吸附性能,吸收比率降低约2.44%,SAPO-11吸收比率增加1.6%,而ZSM-5、ZSM-22吸收比率增加的幅度非常小,可以忽略;与紫外单独辐照相比,原子氧与紫外同时辐照对MCM-41影响不大,而对SAPO-11、ZSM-5影响较大,可以显著增强其吸附能力,吸收比率增加约为1.7%;对四种材料进行烘烤,加热后MCM-41吸收比率恢复为原样品的吸收比率,表明紫外辐照后造成的网络破坏可以通过烘烤修复。

高速飞行器紫外辐射特性研究进展

为了进一步明晰高速飞行器紫外辐射的相关机理与计算方法、辐射特性和未来研究方向,基于高速非平衡流场理论和紫外辐射跃迁机理,详细分析了光谱吸收系数、分子数密度等参数的计算过程,以及逐线计算法和辐射传输方程的应用场景。目前主要是通过模拟和实验手段对NO和OH分子的碰撞–辐射模型进行研究,以预测紫外光谱和辐射特性。此外,本文还综述了紫外辐射传输建模现状,明确了高速飞行器不同位置、观测角度以及飞行高度和速度对紫外辐射亮度的影响,并指出不同比例的紫外辐射源也会对飞行器尾焰的紫外辐射特性产生影响。通过对近几十年的地面和飞行实验进行研究,分析实验数据与模拟结果的差异,提出模型中可能存在的问题和不足。未来工作将集中于构建一体化辐射模型、发展先进紫外测试技术并拓展非平衡诊断技术,以满足目标特性探测和热防护系统优化等实际需求。

空间紫外辐射侵蚀环境下SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料的服役特性演变规律

在波长为200~400 nm、最低温度为-50℃、辐射度为3.0 W/m^(2)的紫外辐射环境下,对SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料分别进行0、10、30、60、120 h辐射实验,结合微观组织结构、组分与力学性能演变情况,研究了紫外辐射服役环境对SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料的影响。结果表明,相比于未受紫外辐射的SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料,当紫外辐射10 h后,SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料的弯曲强度和模量均有小幅度增加;当紫外辐射超过30 h后,随着辐射时间进一步增加,弯曲强度先增加后降低,而弯曲模量持续降低并且材料表层的裂纹缺陷基本呈现出尺寸和数量均增加的趋势,表明紫外辐射进一步损伤了材料内层。紫外辐射前后SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料均表现为台阶状的弯曲断裂行为。未进行紫外辐射的SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料断口以纤维断裂为主;紫外辐射10 h的试样表现出与未辐射试样类似的断裂形貌且纤维受侵蚀不明显;紫外辐射30 h后,试样断口除发现碳纤维断裂现象外,还可发现明显的碳纤维拔出和界面层脱壳现象,碳纤维受到的侵蚀作用较明显;紫外辐射120 h后,SiC/(C_(f)/SiC)陶瓷基复合材料内部碳纤维受到的侵蚀作用进一步加剧,界面层剥离严重,碳纤维端头呈现针状结构。

紫外辐射对鱼类及水生无脊椎动物影响的研究进展

全球性的气候变化严重地威胁着自然生态环境间的平衡。在影响生态系统功能的诸多因素中,太阳紫外辐射的增强逐渐成为最受关注的全球性环境问题之一。太阳紫外辐射对地球生物的生命过程有着举足轻重的影响。生物体一旦吸收了高能量的紫外辐射,则可对其各种生理过程产生影响,打破内稳态,尤其是紫外辐射对DNA的损伤作用,是诱导一系列生物效应的主要原因。本文综述了近年来与鱼类及水生无脊椎动物有关的紫外辐射研究。从紫外辐射对生物不同发育时期的影响、生物对紫外线响应方式、紫外辐射与其他因素复合影响三个层面进行总结。通过总结紫外辐射对鱼类及水生无脊椎动物的影响,可为预测紫外辐射在水生生态系统中的作用提供助力,为海洋生物对环境变化的生理响应研究提供参考。

基于梯度提升树算法的广州市紫外辐射拟合模型构建与相关因子分析

利用2019—2021年广州市紫外辐射数据、常规气象观测数据以及环境空气质量观测数据,对广州市紫外线辐射强度变化特征及与气象、环境因子的相关性进行分析,选择与广州市紫外辐射显著相关的7种特征因子,采用梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)算法建立广州市紫外辐射拟合模型。结果表明:(1)广州市紫外线辐射强度具有明显的季节变化和日变化特征,季节变化表现为夏秋季高、冬春季低的特征。2020、2021年紫外辐射强度的最大值出现在7月,2019年出现在9月。3年紫外线辐射最小值都出现在3月,2020年最小为15.9 W·m^(-2)。日变化呈现出早晚小中午大的特征,于12:00左右达到日最大值;(2)与紫外线辐射强度显著相关的因子为气温、能见度、总云量、相对湿度、太阳高度角、臭氧(O3)浓度、二氧化氮(NO2)浓度;(3)紫外线辐射模型拟合效果较好,训练集和测试集的决定系数R2分别为0.93、0.80,对应的均方根误差RMSE为2.7 W·m^(-2)、4.9 W·m^(-2)。模型拟合估算等级正确的为75%,相差1级的占21%,相差2级的比例为4%。

紫外辐射消毒中UVC辐射照度的测量与溯源

紫外消毒是灭活新型冠状病毒COVID-19的有效方法之一,具有高效、广谱、彻底、无抗药和无二次污染等优点。紫外消毒的效果取决于微生物所接受到的紫外辐射波长和辐射剂量等因素。准确的紫外辐射照度测量和控制合适的UVC紫外辐射剂量是达到有效杀菌消毒效果的重要条件。紫外辐射剂量不足不能有效杀灭病毒,过量则造成能源浪费、物品老化甚至人体伤害。本文介绍了紫外辐射的波长划分、紫外消毒的原理、紫外辐射剂量、紫外消毒(杀菌)灯和紫外辐射照度计的选择和使用方法。研究表明:对于不同的紫外辐照水平,UVC消毒所需的紫外辐射剂量存在较大差异。因此紫外消毒时不仅要考虑紫外辐射剂量,还要关注紫外辐射照度的强弱。建议尽快开展紫外辐射照度水平与新型冠状病毒COVID-19紫外消毒效果的定量化研究。

紫外辐射固化改性制备玉米秸秆纤维素-腐植酸基吸水树脂

采用紫外辐射固化-水溶液聚合法制备玉米秸秆纤维素-腐植酸基复合型吸水树脂(UV-Cs-HA-PAA),可以改善吸水性树脂的性能。以吸水率为主要指标,探究光引发剂用量、光照强度、光照时间对复合型吸水树脂吸水吸盐效果的影响,结果表明,在光引发剂用量为1∶0.4、光照强度900 W、固化时间2.5 h的紫外辐射固化条件下制备的吸水树脂性能明显提高,吸水率可达845.78 g/g,与改性之前相比,室温下4 h的保水率从83.98%提高至86.25%,第7次重复吸水率高达156.81g/g,pH=3和pH=12的条件下吸水率分别高41.82和119.73 g/g,在不同浓度NaCl溶液中耐盐性也更优,平均维氏硬度大6.58。利用红外光谱、扫描电镜、比表面积分析、热重分析对树脂的性能变化进行了表征,结果表明,经过紫外光对原材料改性后,为树脂引入了较多刚性结构,且使树脂比表面积和热稳定性均增大。在一定程度上提高了树脂的适用范围。

太阳极紫外辐射对热层大气密度的影响

对2001-2021年SOHO卫星的极紫外辐射测量数据,以及CHAMP,GRACE-A和SWARM-C卫星资料推导出的高分辨率大气密度数据进行统计分析,发现大气密度与极紫外测量值的相关系数大于密度与F10.7指数的相关系数,证实极紫外辐射在不同地方时的影响程度存在显著差异,从而驱动大气密度的周日变化。利用三颗卫星的高度差异揭示极紫外辐射对大气密度的加热效应在350~500 km范围随着高度增加而减弱。统计得到极紫外辐射影响在地方时和纬度上的空间差异:对夏季半球的影响大于冬季半球;在白天,对中纬度地区的影响高于赤道和高纬度地区;在夜间,密度对辐射的斜率在夏季半球高纬度地区存在峰值,在冬季半球中纬度存在谷值,模型DTM2000和NRLMSISE00未能准确刻画。为了改进经验模型,提出基于球谐函数的拟合方法,优于主流模型周日效应采用的表达式,对周日效应建模和修正提供有益借鉴。利用昼夜间能量传输和热层大气经向环流机制探讨了统计结果的物理机制。

秸秆类木质素特征结构的抗紫外辐射性能

设计、合成了麦黄酮、C5-C5连接的二聚体木质素模型物,并将其及阿魏酸、对香豆酸、芥子酸分别应用于防晒霜中,结合稻草、麦草和燕麦(秸秆类)3种碱木质素特征结构的抗紫外辐射性能,揭示秸秆类木质素特征结构对其抗紫外辐射性能的影响。结果表明,分别将质量分数为2%的木质素模型物或碱木质素添加至保湿霜(低倍防晒霜)后,添加麦黄酮后的防晒霜防晒指数(SPF)增幅最高,阿魏酸次之,分别由基础霜SPF的1.06±0.01(10.00±0.17)提升至4.67±0.25(38.49±1.24)和3.77±0.34(34.69±1.96),增幅显著;而添加对香豆酸和芥子酸后的防晒霜SPF增幅较小,揭示了甲氧基的存在形式对木质素紫外屏蔽性能的影响。3种碱木质素添加至不同基础霜后,相应的SPF呈不同程度的提升。因此,在木质素分离过程中应有效保留阿魏酸及麦黄酮,有利于提升其紫外防护效果;同时,阿魏酸和对香豆酸的存在对秸秆类木质素的抗紫外辐射性能具有显著影响。

麦角硫因抑制紫外辐射诱发自由基的试验研究

目的 研究麦角硫因(EGT)抑制紫外辐射诱发自由基的作用及影响因素。方法 用紫外线照射含EGT的罗丹明B溶液,采用分光光度法测定其紫外吸收值的变化,以维生素C为阳性对照,评价EGT的抗氧化作用,并考察EGT浓度、溶液离子强度、pH值、金属离子和还原剂的影响。结果 EGT在0~1 mg/ml浓度范围内具有显著抗氧化作用,且其抗氧化能力明显优于维生素C;提高体系中离子强度和pH值可抑制EGT抗氧化性能;还原剂亚硫酸钠会降低EGT的抗氧化性能;Fe~(3+)会加速罗丹明B降解并提高EGT抗氧化性能,同时加入螯合剂EDTA能有效削弱其影响。结论 EGT在紫外线辐射诱发自由基体系中表现出优异的抗氧化作用。

青藏高原强紫外辐射适应机制研究进展

紫外辐射常来自于太阳光照射,若在可控范围内可起到杀菌作用,但过量紫外线辐射会引起生物体表皮红斑效应、色素沉积、加速老化等;青藏高原由于其较高的海拔和复杂的生态环境,紫外辐射程度较强,其对于生物有较大的影响,使得生活在青藏高原上的生物在较长时间内形成了各自应对强紫外辐射的机制。本文从青藏高原特殊的地理环境、强紫外辐射的影响入手详细阐述了生物对于此环境下的适应机制以及研究进展,为相关领域的研究提供基础,同时也可促进紫外辐射相关预防措施和治疗方案的研究。

1961～2000年中国生态区紫外辐射的时空演变特征

通过ANUSPLINE空间插值以及气候学意义上的幂函数换算，探讨中国大陆生态区紫外辐射时空动态变化规律。结论如下：（1）紫外辐射多年平均值和多年季节平均值大致以季风区和非季风区分界为界线，呈现西部高东部低的总体格局，这主要与中国的地势和气候特点有关。（2）部分生态区40a来年和四季紫外辐射呈显著减少趋势；冬季的紫外辐射年际间变化程度较大，其次是夏季和秋季，春季和年均紫外辐射年际变化较小；可分1961—1972、1973～1990、1991～2000年3个时段，大部分生态区第二时段年和季节紫外辐射平均值较小，第二三时段普遍又开始增大，比第一时段小。

紫外辐射度计量及其进展

从国家基准、副基准到工作基准,全面介绍了我国紫外(光谱)辐射度计量的现状和发展历程。1975年建立光谱辐射度国家基准装置,1988年、2002年、2011年对基准装置进行技术改造和能力提升,分析比较了不同时期、四代基准装置的测量能力。2017年,新建短波紫外光谱辐射照度国家基准装置,填补了200 nm^350 nm波段基准的空白,六只氘灯组成的副基准灯组用于基准量值的保存和传递,使我国有能力参加短波紫外光谱辐射照度国际关键比对CCPR-K1.b。在1990、2004和2015年,中国计量科学研究院NIM分别参加了三次光谱辐射照度国际比对,在紫外波段,NIM的测量结果与国际参考值的平均偏离从4.85%,0.88%减小到0.28%,国际一致性不断提升。紫外光谱辐射亮度、紫外光谱辐射照度、紫外辐射照度和紫外辐射能量获得国际等效互认的CMCs测量能力,制修订四项紫外辐射度计量领域的计量法规文件。未来紫外辐射计量的发展方向和趋势是向更低的测量不确定度和更宽的测量量程(极弱和高强)方向发展。

复合抗紫外辐射整理剂用于聚酯合成的研究

结合有机和无机抗紫外剂协同作用的原理,采用复合型抗紫外剂对聚酯的抗紫外性能进行了系统研究.考察了抗紫外剂加入量对切片及其纤维的物化性能、可纺性及抗紫外性能的影响;同时讨论了抗紫外剂对缩聚反应的催化作用,进而提出了适宜的缩聚反应温度.测试表明,所研制的抗紫外聚酯具有良好的可纺性能,其织物的抗紫外性能符合AS/NZS 4399:1996技术文件标准.