高能X射线光谱分析工具——SasalPy

等离子体模型是天文学家解析高能天体观测数据的重要工具,发展精确便利的等离子体模型有助于研究者高效的进行高能X射线光谱分析工作.在现有的SASAL等离子体模型的基础上进一步提出一种新的基于Python语言的高能X射线光谱分析工具包SasalPy,并从理论框架、功能性和差异性方面阐述SasalPy的可靠性和精确性.线辐射和连续辐射计算结果表明,原子参数如跃迁速率、碰撞强度等会对合成光谱产生明显地影响.以Capella星冕的体微分发射度为基础开展了三个温度的光谱合成应用,并通过与其他等离子体模型辐射损失结果的对比,说明SasalPy在X射线能段比较精确可靠.

基于高分辨率MARGA分析桂林市PM_(2.5)水溶性离子特征

利用高时间分辨率MARGA于2017年2月17日～3月24日在桂林市开展PM_(2.5)组分监测,结合同一点位环境和气象监测数据,分析桂林市大气PM_(2.5)水溶性无机离子组分特征及气溶胶酸性.结果表明:MARGA监测的PM_(2.5)中8种水溶性离子与PM_(2.5)变化趋势一致.8种水溶性离子总浓度均值29.27μg/m^3, 3种二次水溶性离子SO_4^(2-)、NO_3^-和NH_4^+浓度均值26.91μg/m^3,占水溶性离子总浓度的93.50%,是桂林市大气PM_(2.5)的主要组分.二次水溶性离子SO_4^(2-)、NH_4^+和NO_3^-两两之间存在显著正相关性(相关系数均>0.80),提示二次离子产生的机制及在大气中的演化、沉积具有一定的相似性.无论有无降雨,能见度(Vis)均随着水溶性离子,尤其是二次水溶性离子浓度的增加呈幂函数规律递减.24h累计降雨量≥10.0mm时,湿清除作用明显.晴天及降雨量不大的天气下,需注意管控机动车尾气、生物质燃烧和扬尘污染.SOR、NOR分别为0.35、0.12,SO_2同时通过均相和非均相氧化反应转化为SO_4^(2-), NO_x主要是通过白天光化学反应转化为NO_3^-.大多数离子和气态前体物均存在明显的日变化规律,这与物质的来源、形成机制和气象条件不同有关.CE/AE摩尔浓度均值为1.5,桂林市PM_(2.5)总体偏碱性.PM_(2.5)中SO_4^(2-)、NO_3^-、Cl^-主要以(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3和NH_4Cl形式存在.PM_(2.5)中NH_4^+可能与监测点位交通源排放有关,桂林市应加强交通污染物排放管控.

态选择电荷交换实验测量以及对天体物理软X射线发射模型的检验

在高温天体等离子体环境中,低能高电荷态离子与中性原子和分子之间的电荷交换是天体物理环境中软X射线发射的重要机制之一.电荷交换软X射线发射相关的天体物理建模需要大量的主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获截面数据,目前这类数据主要来自于经典或者半经典的原子碰撞理论模型.本文利用反应显微成像谱仪,系统测量了炮弹能量为1.6—20.0 keV/u Ne~(8+)与He的单电子俘获n分辨的态选择俘获截面.将测得的相对态选择截面与多通道Landau-Zener方法以及分子库仑过垒模型计算的结果进行比较,发现理论模型计算结果与实验测量结果在弱反应通道上存在显著差异.进一步结合天体物理中常用的l分布模型,计算了1.6和2.4 keV/u Ne~(8+)与He之间电荷交换中的软X射线发射谱,通过与近期实验测量的X射线谱比较,发现计算的软X射线谱强度明显偏离已有的测量值.这些研究表明,多通道Landau-Zener方法、分子库仑过垒模型以及l分布模型在定量描述电荷交换态选择截面时存在一定的不足,如果将这些理论模型应用于天体物理的X射线背景研究中,可能导致对天体等离子体参数的描述不够准确.

纳秒激光等离子体相互作用过程中激光强度对微波辐射影响的研究

在强激光与等离子体的相互作用中,通常能够产生时间尺度长达百纳秒量级的微波辐射,形成的复杂电磁环境会干扰或损坏机械电子设备,并给物理过程的准确认识与表征带来困难.然而,目前对于微波辐射的产生机制的研究还不够系统和完善.本文通过系统地改变纳秒激光与等离子体作用过程中入射的激光能量以改变入射激光强度,发现微波辐射强度随激光强度非单调变化.在较低的激光强度下,辐射强度随激光强度的增加先增加后减小,辐射场时间波形呈现连续振荡的特征,辐射频谱包含低于和高于0.3 GHz两部分分量;在较高的激光强度下,辐射强度随激光强度的增加而增加,辐射场时间波形表现为数十纳秒的单极性辐射,辐射频谱主要包括0.3 GHz以下的分量.分析表明,导致微波波形和频谱差别的原因是辐射机制发生了变化.在较低的激光强度下,微波辐射由偶极辐射和靶上电子束向真空出射共同作用产生,其中偶极辐射占主导;在较高的激光强度下,微波辐射主要由靶上电子束向真空出射产生.研究结果对于理解纳秒激光与等离子体相互作用过程中的微波辐射机制具有比较重要的意义,同时也为借助微波辐射诊断激光与等离子体相互作用过程中的逃逸电子、靶面鞘层场等问题提供了参考.

百色市PM_(10)和PM_(2.5)中有机碳和元素碳污染特征及来源解析

2015—2016年在百色市布设3个采样点采集PM_(10)和PM_(2.5)样品,分析其中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量。结果表明,PM_(10)和PM_(2.5)中OC、EC四季均值分别为15.0μg/m^3、5.55μg/m^3和11.7μg/m^3、4.72μg/m^3;OC与EC相关性不显著,存在不同的污染来源;OC/EC值多数>2,存在二次污染,主要来源于柴油、汽油车尾气和燃煤的排放。由总碳质气溶胶(TCA)和8个碳组分丰度分析可知,百色市碳气溶胶(CA)来源于汽车尾气、道路扬尘、燃煤的排放。二次有机碳(SOC)在OC中的占比均>75%,表明百色市大气颗粒物中OC以SOC为主,夜间污染重于昼间。

百色市冬季PM2.5传输路径及来源分析

通过采用后向轨迹结合聚类分析方法计算2015—2016年百色市PM2.5潜在源贡献因子(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT),分析影响该市冬季PM2.5质量浓度的潜在源区,并探讨不同源区对PM2.5的贡献率。同时,使用CAMx模式模拟百色市各县区及周边区域对该市大气传输的影响。结果表明,影响百色市PM2.5浓度潜在源主要集中在该市和临近的河池、南宁、崇左,以及北部的贵州省;CAMx模式模拟对百色市冬季大气污染物传输的地区来源与该市大气污染物的PSCF分析和CWT分析权重较大的区域较为一致,这些区域对百色市PM2.5的贡献率达73%。

基于电子束离子阱的天体X射线和极紫外辐射研究进展

观测光谱是研究天体的基础资料,对这些光谱的理解主要依靠理论模型。由于各模型依赖于众多的基本原子参数,且不同的模型对同一特定对象有不同的理解,所以对这些模型进行实验校准十分重要。电子束离子阱(electron beam ion trap,简称EBIT)能够产生与天体环境类似的等离子体环境,因此基于电子束离子阱的实验室光谱测量极大地促进了对天体X射线和极紫外辐射的研究。主要对以下内容进行介绍:卫星观测光谱和理论数值计算的现状及所面临的问题;基于电子束离子阱的类氖铁(Fe XVII)3C/3D重要诊断谱线比的最新研究进展;近年来实验室电子束离子阱对X射线和极紫外辐射的测量进展。最后,对现有的实验室光谱研究工作予以简要的展望。

桂林市冬季大气PM2.5中重金属污染物健康风险评估

通过监测桂林市2014年冬季大气PM2.5中11种元素的质量浓度,运用富集因子解析其来源,并开展重金属潜在生态风险、人体暴露和健康风险评价。结果表明:Cd富集因子>10,表明Cd的来源主要是人为源;其他元素富集因子均<10,主要来源为自然源。生态危害程度Cd和Hg为极强,Pb为强,As为较强,其他元素均为轻微。总的潜在生态风险指数(RI)为19385.3,远高于600,生态风险为极强。各元素经呼吸摄入的非致癌风险由高到低为As>Cd>Cr>Pb>Hg,致癌风险由高到低为Cr>As>Cd>Pb;儿童和成人的总致癌风险分别为1.68×10^-7a^-1和3.84×10^-7a^-1,风险甚微。

2015年10月南宁市区典型大气污染过程成因分析

2015年10月15日—24日南宁市出现了一次典型的大气细颗粒物(PM2. 5)污染过程,利用单颗粒气溶胶质谱仪和大气颗粒物激光雷达仪器进行监测,结合气象、后向轨迹及卫星遥感影像等资料分析大气污染成因及远距离传输对该次污染过程的影响。研究表明:此次南宁市大气污染以PM2. 5超标为主,PM2. 5日均质量浓度最高为85. 2μg/m3,超过标准值13. 6%,其中PM1占PM2. 5的66. 3%。此次污染过程是由本地污染源与外来源影响互相叠加,在静稳、高温、强光等天气情况下发生协同作用引起的,污染物主要来源为燃煤源、机动车尾气源和生物质燃烧源,占全部来源的75. 0%～80. 0%。

桂林市冬季大气细颗粒物水溶性离子特征

采用离子色谱法分析2014年12月-2015年2月桂林市大气PM2.5样品中水溶性离子浓度,研究了其主要组成和季节变化趋势。结果表明:桂林市PM2.5中总水溶性离子(TWSI)平均浓度为37.33μg/m3,占PM2.5质量浓度的42.9%;离子主要成分为SO■、NO-3和NH+4,分别占PM2.5的21.0%、11.5%和5.9%,且污染时段较非污染时段高,说明污染时段受二次无机离子生成影响大,离子平衡结果显示PM2.5主要呈酸性。水溶性离子与PM2.5浓度变化趋势较为一致,均呈现锯齿型变化趋势。桂林市冬季PM2.5的SOR、NOR平均值分别为0.34、0.14,均大于0.1,大气中存在明显的SO2和NO2生成二次颗粒物的转化过程。

Escape Rate in the Bistable Sawtooth System Driven by Correlated Multiplicative and Additive White Noises

We study the escape problem of a bistable sawtooth system driven by correlated multiplicative and additive white noises.Exact analytic representation of the relative escape rate is obtained.Some novel phenomena are found from the calculation result;“suppression platform”appears in the relative escape rate when the noise correlation coefficientλis positive.Moreover,for small positive values ofλ,the relative escape rate exhibits“suppression platform”and then“resonant activation”with the increasing noise strength ratio R.

燃用蔗髓锅炉的硫平衡及二氧化硫排放分析

通过现场监测和调研数据,分析燃用蔗髓锅炉的硫平衡及SO 2排放情况。结果显示,烟气排放的SO 2主要来源于鲜蔗和回用洗布水中含有的硫。8个锅炉硫排放在线监测均值与手工监测均值相对偏差为3.76%~14.9%,表明结果一致性较好。蔗髓硫质量分数为0.01%~0.04%,蔗髓含硫折算后的SO 2值和在线监测SO 2值分别为22.1 mg/m 3~49.9 mg/m 3和43.9 mg/m 3~114.5 mg/m 3,说明鲜蔗和制糖工艺流程的共同影响使得燃用蔗髓锅炉排放烟气SO 2值偏高。

桂林市春季气溶胶及常规气体消光特征研究

2017年2—3月,采用黑碳仪、浊度仪和能见度仪在桂林市开展气溶胶吸收、散射等系数测量,探索该市气溶胶及气体的消光特征,并估算其对大气消光的贡献度。结果表明,桂林市春季气溶胶散射系数(σsp)范围为4.64Mm^-1~1264.41Mm^-1,均值为220.52Mm^-1,吸收系数(σap)范围为3.66Mm^-1~120.86Mm^-1,均值为20.05Mm^-1。气溶胶及气体散射系数和吸收系数具有显著的双峰双谷等日变化特征,这与桂林市占比较大的旅游大巴等机动车运行时间有关。气溶胶消光系数占大气消光系数92.65%,其中散射系数和吸收系数分别占83.54%和9.11%;气体消光系数占比为7.35%。

南宁市一次污染过程大气颗粒物理化特性及来源

利用颗粒物粒径谱仪和单颗粒气溶胶质谱仪等,对南宁市2016年12月5~11日大气污染过程进行实时监测,分析颗粒物粒径分布特征、化学组分及其污染来源.结果表明,观测期间南宁市20 nm^10μm颗粒物数浓度粒径主要集中在23~395 nm之间,主峰值出现在100 nm左右.期间有3次新粒子生成现象,下午14:00~18:00有30 nm左右新粒子开始生成,晚20:00~次日06:00碰并长大到40~110 nm左右,3次新粒子生成过程受机动车尾气一次排放的污染影响.对污染期间细颗粒物化学成分在线溯源分析发现,污染期间有大量的二次反应颗粒物生成,判定颗粒物来源主要有生物质燃烧源、扬尘源和燃煤源,其中,远距离传输对生物质燃烧源有贡献.