成都市近地表大气尘的矿物学特征及其环境指示意义

通过对成都市近地表大气尘X射线衍射、电镜扫描分析等研究显示:其主要由石英、长石、伊利石、绿泥石、方解石、石膏等矿物组成;就其形状看有致密的不规则粒状、片状单矿物、不规则粒状聚合体、浑圆形球状飘珠、聚合体放大观察可见片状的粘土矿物和细小的粒状单矿物,偶见藻类;矿物形貌特征及矿物组成空间分布特征的研究显示:球形状飘珠及伊利石、绿泥石、石膏的空间分布特征与工业布局和表层土壤的pH值密切相关,成都市近地表大气尘主要为地表扬尘和工业烟尘的混合物;与土壤的矿物组成比较可见,近地表大气尘重金属污染除土壤贡献外,还有其他污染贡献;石膏在本次研究中平均含量高达8.2%,推测可能成为成都市往年燃煤量大而无明显酸雨现象的原因之一。

成都市近地表大气尘铅分布特征及源解析

分析了成都市近地表大气尘样品铅及其同位素含量比的测定数据，铅含量变化范围为（119．76～1327．42）×10^-6，均值为374．51×10^-6，统计标准偏差为273．36，变异系数为0．73，说明成都市近地表大气尘铅含量变化大。燃煤飞灰的放射性成因铅明显高于汽油和柴油，可作为鉴别大气尘铅来源的证据。铅同位素含量数据表明成都市近地表大气尘的铅污染是复合污染源所致，其中，相对清洁区污染以建筑扬尘为主，中度污染区是汽车尾气和扬尘的叠加作用，重污染区是燃煤飞灰汽车尾气和工业污染源的综合表征。

成都市近地表大气尘的地球化学特征

通过对成都市近地表大气尘矿物组成、化学成分的分析,查明了成都市近地表大气尘矿物、元素的含量和空间分布特征。近地表大气尘主要矿物成分为石英、长石、伊利石、白云石,方解石。石膏等;近地表大气尘中重金属高值区主要在二环路内、黄田坝、琉璃厂和城东老工业区,部分元素呈明显污染郊区化趋势。与国内外其它城市街道灰尘及大气颗粒物重金属含量比较,总体上重金属含量相当,个别元素接近重工业城市水平。

不同粒径近地表大气尘元素分配规律研究——以成都经济区为例

将不同地貌单元和城市不同功能区的近地表大气尘机械筛分,分析其粒度组成和化学组成特征及其相互关系,以探讨元素在不同粒径大气尘颗粒中的分配规律。研究结果表明：近地表大气尘颗粒粒径主要集中在300-400目（38.5-54μm）,其中城市和丘陵地区质量分数最高,达56.596%-68.493%。化学组成上,人为扰动重金属元素,除Pb本底值比较高外,总体上城市高于丘陵和山区;Al2O3、Na2O、SiO2、Ti、Zr等稳定元素总体上,随粒径的减小,元素含量逐渐增大;Mn、P、S等元素,总体上随粒径的减小,元素含量逐渐减小。Pb、Zn、Cr等人为扰动元素,大粒径近地表大气尘元素含量稍大于小粒径元素含量,但小粒径元素含量总体上仍呈现随粒径的减小而逐渐增大的趋势。

济南市近地表大气降尘元素地球化学特征及污染评价

为查明济南市近地表大气降尘中元素的含量特征及污染来源，评价环境质量，在济南市城区范围内采集400件大气降尘样品。分析结果表明：大气降尘中As、F、M的平均含量分别为9．5×10-6、512×10-6、26．0×10-6，略低于济南市城市土壤背景值；而cd、cr、Hg、Pb、se、Zn、CaO含量均值分别为0．33×10-6、101×10-6、191×10-6、38．O×10-6、0．79×10-6、119．0×10-6、13．31％，明显高于城市土壤背景值。相关分析和主成分分析结果说明，大气降尘中cd、Pb、zn、Se可能来源于燃煤，Cr、M来源于土壤粉尘，CaO、As来源于建筑尘，F主要来源于汽车尾气排放，Hg则受燃煤、冶炼及交通等因素影响。大气降尘中重金属cd、Pb、zn、cr、Ni、As、Hg地累积指数变化范围分别为-2．46～4．53、-1．81～2．75、-2．02～3．48、-2．38～3．48、-2．95。1．96、一3．45～2．58及-3．04～6．87，污染程度排序依次为如〉cd〉zn〉Pb〉cr〉As〉Ni．

成都经济区近地表大气尘地球化学基线

成都经济区近地表大气尘中重金属元素含量空间分布显示,经济区中东部高于西部,北部高于中南部,重工业城市高于综合性城市和旅游城市,工矿影响区元素含量总体偏高,人口密集的平原区高于山区。通过标准极限方法确定了近地表大气尘中元素的"极限浓度",以低于"极限浓度"值统计确定了地球化学基线值:As为28.6mg/kg、Hg 0.63mg/kg、Cd 2.94mg/kg、Cr110mg/kg、Pb 281mg/kg、Ni 32mg/kg、Zn 535mg/kg。近地表大气尘中元素地球化学基线与区域地质背景和矿产开发有关,矿业活动、工业活动及居民生活是造成近地表大气尘中人为扰动元素含量偏高的主要原因。

城市环境近地表大气尘研究的意义及进展

近地表大气尘采集于人的平均呼吸高度,是较长时间累积的大气颗粒物和地表扬尘的混合物,通过化学成分、矿物组成、粒度分析,可直接获取对人体健康的影响因素,是小区域及城市环境元素迁移转化研究的重要介质,它补充了大气污染0～5 m高度梯度上的研究,对城市环境的治理、城市建设的规划和元素在城市生态环境中迁移转化机理的研究有着十分重要的意义。

成都市近地表大气尘元素地球化学分区研究

将成都市近地表大气尘通过多元统计的方法进行功能分区,可分为商业和居民生活区、三环路环带区域、东郊工业区、黄田坝和琉璃场工业区4个区域。源解析结果显示,商业和居民生活区的主要污染源是交通扬尘和城市生活垃圾尘;三环路环带区域近地表大气尘尘源是土壤风沙、燃煤、燃油和冶金;东郊的主要尘源是冶金和燃煤;黄田坝和琉璃场工业区近地表大气尘的主要排放源是冶金尘、污水和土壤。

成都城区近地表大气尘源解析研究

运用因子分析法对成都城区近地表大气尘(NGD)的来源进行了解析,得到的主要排放源有:建筑尘、冶金尘、植物焚烧尘、煤烟尘(含土壤尘)、交通尾气尘、颜料涂料排放尘和城市垃圾尘。运用受体模型的化学质量平衡法对成都城区NGD的来源进行了解析,各排放源的贡献率分别是:土壤尘11.4%,建筑尘12.4%,煤烟尘5.8%,冶金尘11.2%,城市综合尘59.3%。

2000—2016年基于WRF模式的0.05°×0.05°黑河流域近地表大气驱动数据

黑河流域近地表大气驱动数据,是采用WRF(Weather Research and Forecasting)模式制备的黑河流域2000-2016年逐时0. 05°×0. 05°包括2 m气温、地表气压、2 m水汽混合比、辐射、10 m风场和累积降水量等近地表大气要素的驱动数据。通过与15个中国气象局常规自动气象站CMA站点逐日观测资料和两期黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验(WATER和Hi WATER)的站点逐时观测资料在不同时间尺度上进行验证。结果表明,2 m地表气温、地表气压和相对湿度都是比较可信的,尤其是2 m地表气温和地表气压,平均误差都很小且相关系数都达到0. 96以上;向下短波辐射与WATER站点观测数据的相关性均为0. 9以上,向下长波辐射的相关性达到0. 6; 10 m风速都与观测资料相差较大,相关性也比较弱。降水资料通过降雨和降雪两种相态与观测资料在不同时间尺度和空间尺度上进行验证,降雨与观测资料在年、月、日和时尺度上吻合得很好,与观测资料在年和月尺度上的相关系数高达0. 94和0. 84,在日尺度上相关系数达到0. 53;降雪与观测资料在月尺度上的相关性达到0. 78,与积雪覆盖率MODIS遥感产品的空间分布相当吻合,峰值分布也一致。液态和固态降水的验证表明WRF模式能够在地形复杂而干旱的黑河流域进行降尺度分析,所模拟的资料能够满足流域尺度水文建模和水资源平衡研究。

近地表大气中重金属污染的治理措施

目前城市化、工业化的迅猛发展,重金属污染问题已经严重影响了我国大气环境,为此对近地表大气中重金属污染采取了治理措施。根据对重金属含量分析,确定重金属种类,进而实施物理防治措施;采用微生物修复技术能够对大气中的重金属进行转化与吸附,进而降低污染程度。明确治理方向,研究治理重点,进一步推动大气环保意识,为人们生命健康提供保障。

三论青藏高原近地表大气氧含量影响因素及其贡献率

全球变暖背景下,预计21世纪大气中的氧气浓度将继续下降.青藏高原地处高海拔地区,缺氧形势严峻,对影响其大气氧含量因素及其量化研究仍相对匮乏.本文对北京房山站的气象要素、青藏高原生态系统产氧、碳汇和近地表大气氧含量进行了联合观测.利用季节差异和统计方法,计算了植被对近地表大气氧含量变化的相对贡献率.研究结果表明,太阳辐射、大气湿度、生态系统耗氧和产氧对近地表大气氧含量有显著影响,且其影响呈现出时空差异.基于季相差异计算结果,植被对近地表大气氧含量影响显著,贡献率达到16.7%~24.5%,已有研究低估了植被的贡献率.研究结果为认识影响近地表大气氧含量的因素提供了重要依据,突出了植被的贡献率.为更好地了解青藏高原的氧气动态,未来需在青藏高原进行更多土壤呼吸和植被光合作用的实地观测,以厘清碳储、碳汇等对近地表大气氧含量的贡献.

基于元素毒性赋值的模糊数学环境质量评价--以成都经济区近地表大气尘为例

利用模糊数学方法,根据元素毒性的大小进行权重赋值,对成都经济区近地表大气尘进行地球化学环境质量评价。结果显示:不同城市中,成都、乐山、眉山的大气环境质量较好,处于一级清洁级别;眉山、雅安的大气环境质量处于二级安全级别;德阳的大气环境质量已经处于三级警戒级。不同地区中,绵阳和眉山的大气环境质量较好,处于一级清洁级别;德阳和雅安处于二级安全级别,成都和乐山处于三级警戒级。

近地表大气逆温条件下的地表温度遥感反演与验证

为了减少近地表大气逆温对地表温度遥感反演精度的影响,提出在晴空的地表温度"通用劈窗算法"模型中增加一个温度改正项来实现。在建立该误差改正项时,利用正常条件下的通用劈窗算法系数和具有不同逆温强度的逆温廓线,并结合大气辐射传输模型MODTRAN计算,得到近地表大气逆温条件下的地表温度反演误差,并在分析了该误差值与相应的逆温强度的关系后,发现该温度改正项可以表示为近地表大气逆温强度的二次项函数。为了进一步提高地表温度的反演精度,将地表温度和大气水汽含量进行分组,分别针对每个分组来确定温度改正项方程的系数。模拟结果表明,在逆温强度为1.7 K/100m时,该温度改正项可以使地表温度的反演精度提高0.44 K。利用内蒙古海拉尔试验站的实测数据对地表温度反演结果进行了验证,在近地表大气存在逆温的条件下,该方法能提高地表温度的遥感反演精度0.47K。但是,由于本文提出的方法需要已知大气温度廓线来计算大气逆温强度,因此在实际应用中该方法受到了一定的限制。

银川市大气降尘重金属污染状况评价

分析了银川市教育区、居民区、工业区、混合区及商业区降尘中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Mn及Cd的含量。运用地质积累指数法与潜在生态危害指数分别评价了重金属元素的污染程度及其生态危害程度。结果表明,城区内Pb明显高于土壤背景;Cr、Ni及Cd在混合区内的含量显著高于背景值;Mn在各功能区的含量与土壤背景相当。地质积累指数评价结果显示,Cu、Zn在整个采样周期内均达到中度污染。Pb、Cd在第三、四采样阶段为中度污染,Ni、Cr在第三采样阶段为轻度污染,Mn在整个采样周期内无实际污染。Cu、Pb、Cr、Zn、Ni及Mn的潜在生态危害指数均为轻微生态危害,而Cd在第三、四采集阶段内的潜在生态危害指数达到强生态危害;混合区的重金属综合潜在生态危害指数达到中等生态危害等级,其他功能区为轻微生态危害。

近地小行星撞遇地球灾害链效应

小行星撞遇地球是一种发生概率很低但危害巨大的自然灾害。本研究从灾害作用效应出发,将小行星撞遇地表灾害效应总结为光热辐射效应、近地表大气冲击波效应和撞击效应三大类,并从灾害发生的空间(局部和区域性)和时间(瞬时、中短期性和长期性)两个维度系统阐述了小行星撞遇地表灾害链效应特征,系统总结形成了一个较为完整的小行星撞遇地表灾害效应模式,为小行星撞遇地表灾害效应深入研究和小行星撞击灾害特种救援模式研发奠定基础。

基于连续激光器的侧向拉曼散射激光雷达无盲区探测大气温度技术

提出一种新型的侧向纯转动拉曼散射激光雷达探测技术,其采用双基地的收发系统结构,利用侧向接收系统的俯仰扫描功能实现对与温度具有相反依存关系的高低量子数的侧向纯转动拉曼散射光谱的探测,该技术为从地表到特定高度大气温度的无盲区探测提供了技术支持。侧向纯转动拉曼散射激光雷达的初步观测实验采用整段等距离分辨率和分段等距离分辨率两种云台转动方案,反演结果表明侧向纯转动拉曼散射激光雷达可实现1400 m高度范围内大气温度的精细探测,且分段等距离分辨率云台转动方案在近地表312 m高度范围内能够获得更为精细的大气温度空间分布特征。

基于连续激光器的侧向拉曼散射激光雷达无盲区探测大气水汽技术研究

大气中50%以上的水汽主要存在于海拔2 km以内的低层大气内,而传统振动拉曼散射激光雷达探测大气水汽主要采用基于后向散射的同轴和非同轴平行收发系统结构,系统探测盲区和过渡区限制了其在近地表大气水汽探测方面的有效性。因此,提出一种新型的基于双基地收发系统结构的侧向振动拉曼散射激光雷达探测技术,通过俯仰转动云台带动侧向望远镜接收系统,对不同高度层下氮气和水汽分子的侧向振动拉曼散射回波光谱进行扫描探测,从而实现地表到感兴趣高度范围内无盲区的近地表大气水汽精细探测。在实验观测研究中,采用整段等距分辨率和分段等距分辨率两种探测模式,探测结果展示了两种转动方案均可实现从近地表到特定高度的大气水汽探测,特别是分段等距分辨率云台转动方案凭借可变分辨率的探测优势,在近地表区域实现了对大气水汽分布的精细探测。

西安市热岛效应与污岛效应的相互作用研究

地表/冠层城市热岛(SUHI/CUHI)效应与大气/近地表城市污岛(AUPI/NSUPI)效应相互作用、相互影响,对城市生态环境安全造成了极大的威胁。利用地温、气温、气溶胶光学厚度、PM_(2.5)数据,基于空间耦合性分析和归因量化估算方法,对2003—2020年西安市辐射效应下AUPI对SUHI、湍流混合下CUHI对NSUPI的作用关系进行研究。结果表明:(1)由于冬季气溶胶辐射效应存在昼夜差异,冬季白天SUHI强度小于-0.2 K,气溶胶辐射冷却效应强导致城市地温低,城市比乡村冷;而夜晚SUHI强度大于2.2 K,气溶胶长波辐射效应增强,悬浮在城市空间的污染物颗粒成为城市的“保温层”;(2)春、夏季CUHI持续增强时,湍流混合作用加强导致近地表污染物颗粒扩散,城市PM_(2.5)浓度与NSUPI强度均降低;秋、冬季由于大气逆温层的影响,阻碍了由CUHI效应驱动的空气上升湍流运动,在近地表区域PM_(2.5)颗粒聚集、堆积,NSUPI随之增强。(3)归因分析雾霾对地表热岛的贡献值表明,夜晚气溶胶光学厚度(AOD)均与SUHI呈显著负相关,相关系数分别为-0.431、-0.386,雾霾对夜晚地表热环境主要为辐射降温效应,而对城市热岛局地气候的减弱或增强作用主要归因于城乡AOD的正负差值。城市热岛效应与污岛效应的变化密不可分,因此推进城市气候和城市污染的综合性研究对绿色城市生态环境建设具有十分重要的意义。