改进灰狼算法优化GBDT在PM_(2.5)预测中的应用

针对灰狼算法易陷入局部最优解和全局搜索能力不足的问题,通过霍尔顿序列(Halton Sequence)搜索算法初始化狼群位置,避免灰狼算法陷入局部最优解和重复运算;引入莱维飞行和随机游动策略对灰狼算法的寻优过程进行优化,以增加算法的全局搜索能力;利用粒子群算法模拟灰狼种群得出的最佳适应度以用于惩罚项改进灰狼算法中的头狼更新策略。使用改进算法优化的梯度提升树(Gradient Boosting Decision Trees,GBDT)模型对北京市大气污染物监测数据中PM_(2.5)质量浓度进行预测,采用3种评估函数对各模型以及混合模型预测效果得分进行评估。结果显示,本文改进的灰狼算法对梯度提升树的优化效果优于其他算法,均方根误差E RMS为6.65μg/m^(3),平均绝对值误差E MA为3.20μg/m^(3),拟合优度(R^(2))为99%,比传统灰狼算法优化结果的均方根误差减少了19.19μg/m^(3),平均绝对值误差降低了10.03μg/m^(3),拟合优度增加了9百分点;与霍尔顿序列和莱维飞行改进的(Levy Flight-Halton Sequence,LHGWO)相比,改进的灰狼算法预测得分的均方根误差降低了10.39μg/m^(3),平均绝对值误差减小了6.71μg/m^(3),拟合优度提高了5百分点。研究表明了预测模型优化的有效性,为未来城市改善空气质量提供了科学依据和技术支持。

基于环境因素法和标准金属法的大气腐蚀性等级评价与分析

本文采用环境因素法和标准金属法对我国南海某地进行大气腐蚀性等级评价与分析,详细阐述了两种评价方法的分析过程,探讨了两种方法的特点,对比分析两种评价方法推测的结果。本文最后基于环境因素法和标准金属法测定结果定量评估了金属材料大气环境腐蚀性严酷程度,对评估某个地点的大气环境腐蚀性严酷程度,采取该地区使用产品采取相应防护措施具有重要意义。

热羽流与置换通风作用下油雾颗粒预测模型

高大空间机械厂房采用置换通风系统时,存在竖直方向油雾颗粒浓度分布不均匀的现象。这种现象会影响以降低室内颗粒浓度为目的的需求通风量。为了快速预测竖向油雾颗粒浓度分布,采用区域模型建模方法,考虑壁面流区、热羽流区和主流区等主要区域,基于质量平衡与能量平衡方程,建立了竖向油雾颗粒浓度分布预测模型;同时在实验舱内进行了实验验证,模型计算结果与实验结果趋势相符,最大相对误差不大于20%,表明该模型能够基本满足工程要求;以5种颗粒散发率工况为例进行节能分析,发现引入预测模型后计算得到的置换通风系统需求通风量可比传统变风量系统通风设计方法计算的减少18.83%~44.41%。该预测模型能较为准确地预测高大厂房中置换通风时竖向不同高度的油雾颗粒浓度,可应用于需要快速预测竖向颗粒平均浓度的场景。

搅拌子吸附-热脱附-气相色谱-质谱法分析北京大气中33种多氯联苯

用包覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)吸附层的搅拌子作被动大气采样器,建立了搅拌子吸附-热脱附-气相色谱-质谱法(SBSE-TD-GC-MS)分析大气中多氯联苯(PCBs)的方法。优化后的热脱附温度为280℃,热脱附时间为6 min,聚焦冷阱的温度为-40℃,33种PCB单体的热脱附残留比例低于7%。验证了方法的线性、精密度和重复性。标准曲线5个点线性关系良好,33种PCB单体的相关系数r>0.998。方法精密度验证的相对标准偏差(RSD)为0.79%~20.2%(n=8),日内重复性实验的RSD为0.43%~29.8%(n=10),日间重复性实验的RSD为3.20%~29.6%(n=20),方法检出限(LOD)为0.01~2.51 pg,回收率为98%±18%。将建立的方法用于北京大气中PCBs的分析。检出8种PCB单体,质量为2.94~129 pg。在32 d的采样周期内PCB-52、PCB-123、PCB-155一直处于线性吸附阶段,而PCB-1和PCB-3经过了线性吸附阶段、曲线吸附阶段和平衡阶段。研究结果表明,SBSE-TD-GC-MS可以用于大气中PCBs的样品采集和快速分析。

川东地区天然气开采场站废气污染物的赋存特征和健康风险评估

针对天然气开采过程中的有/无组织废气排放,调研和分析川东地区16个天然气开采场站废气污染物的赋存特征,评估各场站检出的废气污染物对作业人员和周边群众的健康风险。结果表明:2020年13个单井井站气田水池无运转状态时检出的硫化氢、二氧化硫和氮氧化物的浓度范围分别为0.001~0.016、0.007~0.023、0.012~0.047 mg/m^(3),与2017—2019年连续3 a对JZZ井和TD71井检出的浓度相当,反映了川东气田近年来固定源排放废气浓度水平。硫化氢、二硫化碳和氨是无组织排放的主要恶臭气体,但排放浓度较低,均达到了《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—93)中限定的二级标准要求。健康风险评价结果显示,气田水池运转时,硫化氢和氮氧化物在气田水池和转水池处的非瘤症危害商(HQ)值均大于0.1,可能会对作业人员的健康产生风险;气田水池未运转时,硫化氢、二氧化硫和氮氧化物在除TD62外的其他井站气田水池处和居民处的HQ均低于0.1,基本不会对作业人员和居民的健康产生风险。

热带海洋大气环境氯离子浓度立体化观测技术研究

目的 对热带海洋环境氯离子开展立体化观测,掌握热带海洋环境下大气氯离子浓度在空间上的分布规律,为海洋大气环境下装备产品和重大工程服役环境研究提供立体化观测数据支撑。方法 在观测海岸线附近科学选点,采用无人机搭载远程控制大气采样器开展大气氯离子浓度立体化观测,对不同空间高度氯离子浓度分布规律进行分析。结果 成功采集万宁某海岸线附近1 km×300 m×100 m区域1 a以上氯离子浓度数据,通过GIS技术分析并建立了氯离子浓度分布三维场,实现了氯离子浓度可视化,并随离海距离、离地高度剖切显示。结论 海南万宁某区域海岸线附近氯离子浓度在冬季最大,夏季最低,且在一定观测范围内,随观测高度增加而先增大、后降低,随离海距离增大而逐渐降低。

一种基于K-means聚类算法的沙尘天气客观识别方法

鉴于以往基于污染物浓度时间序列进行分析的沙尘天气识别方法在判断标准上存在一定的主观性,本文提出一种基于K-means聚类算法的沙尘天气客观识别方法。本方法利用环境监测总站的PM2.5和PM10小时浓度资料进行聚类,首先选取最优的分类数目K进行聚类,其次对聚类结果中离散程度较高的类别进行再次聚类,直到无需分类。将本方法应用于西安市2018年2~4月沙尘天气的识别中,结果表明,本方法可有效识别主要沙尘天气。此外,利用本方法可得到沙尘天气典型特征:PM2.5占PM10浓度的比例小于43.5%、PM10浓度高于228μg/m^(3,)符合沙尘天气期间PM10浓度较高且以粗颗粒物为主的物理特征。总体上看,本方法物理基础清晰,可操行性强,适用于大规模数据处理,具有较好的实用价值和应用前景。

基于法布里-珀罗干涉仪测量大气环境CO_(2)的方法

CO_(2)是主要的温室气体之一,它的排放和累积导致温室效应加强,进而引起全球气候变化,因此获取大气环境中CO_(2)的浓度变化对研究气候变化意义重大.针对低成本、快速和在线精确测量大气环境CO_(2)的技术需求,本文构建了基于法布里-珀罗干涉仪的CO_(2)大气浓度在线测量系统,并研究了精确获取其浓度反演方法.采用基于微机电系统(MEMS)技术的热辐射源作为法布里-珀罗干涉仪系统光源,设计透射式光路代替常见的折射式光路.通过静电控制两镜片的间距,改变干涉谱,实现10 nm步长的中心波长的干涉峰调节,扫描获得CO_(2)实时在线吸收光谱,基于差分吸收光谱原理获取了CO_(2)气体的浓度.利用样气标定系统,并用商用光声光谱多气体分析仪校验系统,结果表明,该系统检测限达1.09×10^(-6),检测精度为±1.13×10^(-6),测量误差小于1%.在煤城淮北开展了大气环境CO_(2)实时在线检测,并与商用光声光谱分析仪开展比对观测实验,二者相关系数R=0.92.实验结果表明,研发的法布里-珀罗干涉仪系统能够满足大气环境CO_(2)浓度的快速、在线高精度测量技术需求.

便携式气相色谱-质谱法测定炼化场地环境空气中的挥发性有机物

基于吸附管采样/热脱附便携式气相色谱-质谱技术(GC-MS),建立环境空气挥发性有机物(VOCs)分析方法,考察方法的线性关系、重复性、准确性等。结果表明,该方法可以得到54种VOCs定量分析结果,化合物种类包括C_(3)~C_(12)的正构烷烃、异构烷烃、烯烃、环烷烃及苯系物。结合气相色谱流出时间及质谱谱库比对,可以准确进行化合物识别并得到单体化合物含量,校准曲线相关系数≥0.99,重复测定相对标准偏差范围分布在0.4%~8.2%之间,准确度分布在71%~101%之间,丙烷、丙烯检出限均为10 nmol/mol,C_(4)~C_(12)挥发性有机物检出限为1~5 nmol/mol,样品采集及分析总时间可以控制在30 min以内,可满足炼油化工场地日常监测预警及突发状况排查的需求。对炼油厂代表性样品的测定结果表明,不同采样点位化合物组成及浓度存在明显差异,可为后期在炼油厂区进行环境空气VOCs多组分监测、构建源排放化学特征谱库等工作提供基础数据。

基于颗粒物光量子雷达的颗粒物排放实时溯源及应用

在大气污染治理中,传统探测方式在局地大气颗粒物排放源的精准定位和实时溯源方面还有所不足。自主研发的1550 nm波长颗粒物光量子雷达,具备探测效率高、人眼安全等特点,360°水平扫描一周仅需8.5 min。基于该雷达水平扫描监测,结合迭代拼接法和新发展的颗粒物示踪系数及污染源定位方法,可准确识别并定位出当地的污染排放源位置。对于部分污染排放定位溯源案例,结合多图展现并分析了颗粒物排放、扩散、传输、消散过程中的烟羽变化,并结合卫星图像确认了相应工业生产和建筑扬尘等典型颗粒物排放源。地面监测数据分析了部分污染源对监测站点颗粒物浓度的影响。该雷达通过低仰角、可重复性的快速扫描,结合符合颗粒物扩散规律的分析过程,在颗粒物污染实时溯源定位方面展现了极高的准确性。

气相色谱-质谱法测定酒店空气中7种苯系物

试验运用气相色谱-质谱法测定扩建装修酒店空气中7种苯系物,采用活性炭管采样和二硫化碳解吸,同时对质谱参数和色谱柱进行优化。结果表明,色谱柱能有效分离苯系物中7种待测组分,实现各组分峰完全分离。苯系物具有良好线性关系,相关系数R^(2)>0.999,检出限介于0.60~2.20μg/L,加标回收率为93.9%~98.2%,相对标准偏差为1.8%~4.0%,准确度和精密度良好。苯系物质量控制样品测定表明,该方法符合质控范围。气相色谱-质谱法可用于检测酒店空气中7种苯系物,方法准确可靠,灵敏度高。

一种定向非采集式气载放射性核素在线测量系统的研制

无论是发生核爆、核事故或核设施正常运行期间,都会向大气中排放放射性核素。为了更加及时、准确、有效地评价气载放射性,根据建立的各核素的照射量率与其活度浓度的数理模型,结合地面伽马射线屏蔽装置,研制了定向非采集式气载放射性核素在线测量系统,并计算了气载放射性核素40 K的活度浓度。结果表明研制的定向非采集式气载放射性核素在线测量系统能够精确测量大气的放射性核素的活度浓度,并具有方便快捷、测量范围大、响应时间低、能实现在线测量等优点。

基于混核极限学习机的道路高排放源识别方法

由于道路高排放源所产生的污染气体对环境危害巨大,因此实现对高排放源的准确识别具有重要意义。而传统的基于限值划分的识别方法及新兴的人工智能识别方法在模型选择、评价指标、识别性能等方面都存在一定的改进空间,因此针对以上问题,提出一种基于混核极限学习机的道路高排放源识别方法。该方法使用道路遥感监测设备获取的移动源遥测数据,在核极限学习机的基础上融合不同核函数,可提升模型鲁棒性及道路高排放源识别性能。针对合肥市蜀山区真实道路遥测数据上的分析结果表明,该方法相比于其他方法具有较高的F1分数以及较低的漏报率、虚警率,证实了该方法在高排放源识别中的有效性。因此,该方法有助于对交通路网中高排放车辆进行高效识别,为进一步提升城市空气质量提供支撑。

西沙岛礁大气霉菌环境分布特点与危害性分析

本文对西沙岛礁大气中的霉菌孢子分布的特点及其危害性进行了探讨。经过详细分析可知,由于周边气候环境适宜霉菌繁殖与传播,该地区大气中的霉菌孢子含量远大于内陆城市地区。西沙岛礁大气环境中的霉菌种类组合,随季节变化而变化。分布占优势的菌种与内地优势菌种的相似程度较低,其环境危害性主要表现为三个方面:腐蚀各种设备设施,损害人体健康以及危害农作物。

基于地基监测的人为源温室气体排放通量反演研究进展

不同尺度下温室气体的空间分布及变化趋势是研究气候变化的基础,也是评估相关减排政策实施效果的重要依据。当前碳排放核算主要基于排放清单,不确定性较大。基于监测数据的碳排放核算能够有效评估和修正排放清单结果,是对当前方法的有效补充。国内温室气体的监测主要针对污染源和环境浓度,对于人为源温室气体排放通量的监测研究较少。该文分析了近年来国内外基于地基监测的人为源温室气体排放通量研究,主要的研究方法可分为2类:柱浓度空间分布结合三维风场数据反演排放通量;结合实测体积分数、大气扩散模型和统计优化模型修正先验排放通量结果,以获取更准确的后验排放通量。通过分析和对比2种方法的优势和局限,讨论不同通量反演方法的适用场景。建议我国未来应构建适用于不同空间尺度的温室气体通量监测反演体系,综合利用多种监测手段,以校核验证排放清单,并为制定温室气体减排策略和评估应对气候变化工作成效提供技术支撑。

温室气体光声光谱检测系统的建立及效果分析

“双碳”目标下,温室气体在线长期稳定监测技术是全面掌握温室气体排放及其环境、气候效应,并预测未来变化趋势的重要保障。为了实时在线监测工业生产现场等环境温室气体浓度及其变化趋势,及时采取相应措施,在分析光声光谱信号产生机理及多组分气体混合监测原理的基础上,根据温室气体的主要成分,分析其吸收光谱特性,基于光声光谱的多组分温室气体的定性和定量监测技术,搭建温室气体光声光谱在线监测实验平台,分析监测器内部噪声和环境温度、湿度等外部影响因素,并通过现场测试,分析试验数据,应用吸附法降低内外部因素的影响。结果表明,对称安装传声器和非共振式光声腔能有效削弱外部噪声对测试结果的影响;空气净化器能降低空气中水蒸气和其他气体对测试结果的影响;低、高浓度混合气体监测结果偏差均小于0.5,与GC测试结果偏差小于10%。应用光声光谱技术的环境温室气体监测技术监测范围宽,选择性好,且监测精度达10-6,适用于环境温室气体浓度在线监测。

Erratum to:Deriving Temporal and Vertical Distributions of Methane in Xianghe Using Ground-based Fourier Transform Infrared and Gas-analyzer

“Diurnal variation of CH4 at the surface from spring to winter.The time units are in local time(+8 h UTC).The error bar is 1σfor all the observed hourly mean data within that season at that local time.”in the caption of Fig.8 on Page 604 should be“Diurnal variation of CH4 at the surface from spring to winter.The time units are in UTC.The error bar is 1σfor all the observed hourly mean data within that season at that local time.”

泰兴市2021年春季典型沙尘污染过程的时空分布解析

利用当地空气质量自动监测站颗粒物监测数据和气象数据,并结合大气颗粒物监测激光雷达的监测数据以及HYSPLIT气团后向轨迹模型等,对泰兴市2021年春季较为典型的沙尘污染过程进行综合分析。结果表明:1)沙尘开始阶段,PM_(10)浓度升幅明显,污染较为严重时,PM_(2.5)/PM_(10)降至0.2左右;2)在沙尘影响期间,泰兴市颗粒物浓度呈现双峰特征,但两个时间段出现次峰值的原因不同,3月30日晚间出现次峰值与沙尘沉降有关,而5月8日上午出现次峰值与天气系统导致的沙尘回流有关;3)结合激光雷达反演结果可以看出,两次沙尘污染过程中,沙尘传输高度普遍在2 km以下,厚度大于1 km;4)泰兴市沙尘传输主要为西北和偏北路径,潜在污染源以内蒙古、安徽、河南、河北、湖北等省份的输入性污染为主。对泰州市春季沙尘污染的时空分布以及演变过程的了解,为该地春季颗粒物污染的改善提供了一定的科学依据。

港口区挥发性有机物排放监测技术及监测设备研究进展

水运行业的发展给社会带来巨大经济效益的同时,也加剧了港口区挥发性有机物(VOCs)的排放。开展港口区VOCs排放研究是实现VOCs高效管控的基础。目前,国内学者主要关注东部沿岸重点港口以及枢纽航道的VOCs排放情况,VOCs的来源主要包括运输车辆、港作机械、干/液散码头等,特征污染物包括烷烃、烯烃和芳香烃等,常用排放模型包括高斯扩散模型、HYSPLIT模型等。分析VOCs排放监测设备应用现状发现,大气污染监测设备未来在港口区的应用具有可行性。港口区VOCs排放数据积累量不足、监测覆盖面有待拓展,针对高精度排放特征和适配型计算模型的研究有待进一步深入。

气象因子对大气污染物浓度扩散影响研究

随着经济和城市化的不断发展,环境污染已成为全球面临的重要问题。其中,大气污染是影响人们身体健康和生活质量的主要因素之一,文章旨在探究气象因素对大气污染物浓度扩散的影响。以西安地区2022年的大气污染物浓度数据为基础,分析研究区域的污染物浓度变化特征,利用气象学和数据分析技术,通过分析三种气象要素(温度、风速、相对湿度)分析气象因子对大气污染物浓度扩散的影响。此次研究为后续类似研究提供了参考和借鉴,对于深入探究大气污染物扩散机理,制定有效的环保政策具有一定的指导意义。