基于Python的可吸入颗粒物浓度可视化研究

本文使用Python技术采集和分析了2014-2023年北京市的空气质量数据,利用Pyecharts进行可视化。探究了北京市可吸入颗粒物浓度的变化特点。使用户更加直观的了解可吸入颗粒物污染水平,具有较强的应用价值。

颗粒物沉降影响下草/藻型湖区沉积物-水界面氮交换特征及机制

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象,开展了为期一年的野外月度调查,分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物水界面交换特征,研究了颗粒物沉降对草、藻型湖区沉积物水界面氮赋存形态转变及迁移的影响。结果表明,草、藻型湖区水体总氮(TN)浓度年变化范围分别为0.50~1.51 mg/L(均值为(0.97±0.23)mg/L)和1.77~6.12 mg/L(均值为(3.67±1.36)mg/L),藻型湖区水体各形态氮浓度普遍高于草型湖区,且季节性变化更加显著。草、藻型湖区悬浮颗粒物中TN含量年均值分别为(6998.48±1413.87)和(5162.63±2205.13)mg/kg,沉积物TN平均含量分别为(4219.75±216.62)和(3187.88±103.07)mg/kg,呈现草型湖区显著高于藻型湖区、悬浮颗粒物显著高于沉积物的特征。氨氮(NH 3-N)是两个湖区悬浮颗粒物和沉积物中有效态氮的主要赋存形式,藻型湖区沉积物中NH 3-N的释放主要集中在夏季,而草型湖区则以夏、秋季为主。有效态氮高度富集的颗粒物不断沉降是造成沉积物中氮含量改变的重要原因,且藻型湖区有效态氮所占比例(5.17%)在藻类水华季节高于草型湖区(4.34%)。草型系统向藻型系统的转变可能会升高水体颗粒物浓度并加剧沉积物颗粒再悬浮过程,颗粒物沉降和再悬浮交替加剧了沉积物水界面处氮的交换过程,在未来的湖泊内源氮管理中应更加重视颗粒物的作用。

不同产蛋期鸡舍环境颗粒物对小鼠致病损伤研究

畜舍颗粒物可对畜禽和养殖场工人的呼吸系统造成损伤,本研究旨在探究不同产蛋期蛋鸡舍内环境颗粒物对小鼠的致病损伤效应。分别采集产蛋前期(17~30周)、产蛋高峰期(31~50周)和产蛋末期(大于50周)鸡舍内的环境颗粒物样品,制成悬液通过滴鼻途径侵染BALB/c小鼠。将40只小鼠随机分为对照组、产蛋前期组、产蛋高峰期组和产蛋末期组,通过分析小鼠吸入不同产蛋期鸡舍内环境颗粒物后体重、肺指数和肺组织病理变化以及对多种细胞因子表达水平的影响,观察小鼠肺组织损伤情况。结果:随着产蛋周期的推移,空气颗粒物对小鼠的致病损伤效应逐渐增强,产蛋末期组肺指数在试验处理后第7天显著增加(P<0.001),为对照组的1.73倍;肺部病理切片显示,相较于对照组,产蛋高峰期组肺泡壁明显增厚,产蛋末期组肺部病理愈发加重,出现大量炎性细胞浸润;与对照组相比较,产蛋末期组肺泡灌洗液细胞因子白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、肿瘤坏死因子-β(TNF-β)mRNA相对表达水平均显著上调(P<0.01),血清中细胞因子表达水平与肺泡灌洗液中细胞因子mRNA表达水平趋势一致。研究结果对了解蛋鸡舍内环境颗粒物对蛋鸡与养殖人员的健康影响具有指导意义,为制定防制措施提供科学依据。

苏南地区一次冬季典型细颗粒物污染过程精准识别及来源解析:以苏州高新区为例

城市产业和人口的快速聚集导致空气污染物排放量不断增加,区域性大气污染问题突出,特别是在工业园区。为明确苏南地区典型细颗粒物(PM_(2.5))污染特征和来源,笔者以苏州高新区2022年12月一次连续性污染过程为例,利用PM_(2.5)组分特征进行污染成因和来源解析。结果表明:(1)PM_(2.5)浓度与温度、湿度、风速和风向等气象因素呈显著相关,低风速、高相对湿度的气象条件有利于细颗粒物吸湿增长以及污染气团长时间停留。(2)从行业来源贡献比来看,二次生成对细颗粒物的贡献占比(62%)高于一次排放占比(38%)。一次排放源中工艺过程源(12%)、移动源(9%)以及燃煤、生物质等燃烧源(7%)贡献比较高。(3)从区域传输贡献来看,冬季PM_(2.5)主要受苏州市外传输(67.4%±15.5%)、苏州市内传输(20.5%±7.89%)和本地生成(12.1%±5.53%)影响。研究结果可为划定不同大气污染物的重点防治区域和制定联合防治行动计划提供依据,也可为环境质量管理与美丽城市生态建设提供科学支撑。

德阳市冬季细颗粒物特征及来源分析

于2023年1—2月选取德阳市大气超级站作为观测点对德阳市冬季细颗粒物(PM_(2.5))进行了监测,采用正矩阵因子分解(PMF)模型对德阳市冬季PM_(2.5)特征及来源进行了分析。结果表明,德阳市冬季大部分PM_(2.5)污染源来源于本地排放,PM_(2.5)组分中以有机物、硫酸盐、硝酸盐和铵盐等物质为主;污染来源贡献中二次气溶胶占比最高(38.0%),然后依次为移动源(27.1%)、生物质燃烧(11.3%)、固定燃烧源(11.0%)、工业生产(5.7%)、扬尘源(4.6%)和烟花爆竹(2.3%)。从管控的角度来看,德阳市冬季应重点加强移动源和燃烧源的管控,施行源头治理、绿色出行;重点节假日明确烟花爆竹的禁燃地点和时间等措施。

大气颗粒物在生态环境监测中的源解析方法研究

大气颗粒物在生态环境监测中具有重要意义,通过源解析方法可以识别其来源,为环境管理和污染控制提供科学依据。文章深入探讨了几种常用的大气颗粒物源解析方法,包括化学质量平衡模型(CMB)、正定矩阵因子分解法(PMF)、同位素示踪法、遥感结合地面监测法以及机器学习建模。结合具体应用场景,分析了每种方法的操作步骤、适用条件和局限性,并探讨了其在生态环境监测中的具体应用和未来发展方向。

大气颗粒物来源解析与综合防控对策研究

本项研究以工业化、城市化过程中大气颗粒物污染日趋严重为背景,在对大气颗粒物浓度季节性和年际变化进行全面分析的基础上,在污染源贡献比例及气象条件影响等方面提出创新污染源控制技术、空气质量改善措施及区域联防联控机制等优化策略。结果 表明,降低污染源的排放强度能有效地降低大气颗粒物浓度和提高空气质量。另外,建立区域联防联控机制对改善地区大气颗粒物污染控制成效也起到了至关重要的作用。研究既为大气颗粒物污染治理提供新的思路与手段,也为有关政策的制订与执行提供科学依据。

轻型车10 nm颗粒物数量排放测量不确定度研究

选取一辆符合国六B排放标准的轻型车,在CVS定容稀释取样排放转鼓试验室进行5次世界轻型车测试工况(World Light Vehicle Test Cycle,WLTC)的常温下冷启动后排气污染物排放测试,对10 nm颗粒物数量排放进行测量。通过对10 nm颗粒物数量排放的影响因素和不确定度来源进行分析,结合测试理论建立相应数学模型,得到了不确定度的评定结果。

借助自然科学手段探究机动车污染防治中的颗粒物控制技术

随着机动车保有量的持续增长,其排放的颗粒物已成为城市空气污染的重要来源之一。本文借助自然科学手段,对机动车污染防治中的颗粒物控制技术进行了深入探究。详细阐述了机动车颗粒物的形成机理和危害,分析了目前主流的颗粒物控制技术,包括机内净化技术和机外净化技术,并通过实验数据和实际应用案例评估了这些技术的减排效果和优缺点。此外,还探讨了未来颗粒物控制技术的发展趋势,旨在为机动车污染防治提供科学依据和技术参考,推动环保技术的进步,以实现空气质量的改善和可持续发展目标。

燃气轮机进气过滤系统颗粒物监测装置的研制

燃气轮机进气过滤器是确保压气机稳定、高效运行的关键部件,其性能监测至关重要。针对某燃气轮机厂燃机进气过滤器性能在线、定量检测方法存在不足的问题,基于多元传感技术、机器学习算法及电迁移测量技术,成功研制了一种燃机进气过滤系统颗粒物监测装置,该装置安装在过滤器前后两端,能够精准实现过滤器性能的定量评估。实践表明,该装置不仅为过滤器的性能评价提供了可靠数据,还为进气系统的数字化管理提供了有力支撑。

城市大气颗粒物中锑污染研究进展

随着工业化和城市化发展,高强度人类活动及锑化合物的广泛使用使城市大气环境中锑污染日趋严重。进入大气中的锑能长时间驻留并随大气环流进行长距离迁移造成跨区域污染。鉴于锑对人体的潜在毒性及致癌性,城市大气环境锑污染引起学术界和国家相关部门的高度重视,然而目前国内关于大气环境中锑的研究仍处于初期阶段。对城市大气颗粒物中锑的来源、污染特征、源解析等方面进行综述,在此基础上对大气环境中锑污染来源、迁移转化过程研究中的锑同位素应用前景进行展望,为进一步开展城市大气颗粒物锑污染研究、防治和环境管理提供参考。

基于毒理基因组学的工业废气颗粒物毒性分析方法及应用

为了解决现有颗粒物毒性检测方法存在的成本高、周期长、过程复杂等问题,引入毒理基因组学分析方法,提出工业废气颗粒物样品预处理方法,基于酶标仪开展毒性测试,利用基因热图分析、应激模式反应和毒性终点深入探究颗粒物的毒性作用机制,验证了方法的可行性,并将该方法应用于某烧结机头电除尘器内4个电场(1号、2号、3号、4号)中颗粒物的毒性变化规律分析.结果表明:①对于有机组分,其主要诱导大肠杆菌细胞发生氧化应激反应和潜在的蛋白应激反应,颗粒物有机组分毒性呈4号电场>3号电场>1号电场>2号电场的特征,4号电场的颗粒物毒性终点最小,为3.01×10^(−10) mg/mL.②对于无机组分,4个电场(1号、2号、3号、4号)主要诱导大肠杆菌细胞分别发生普遍应激、DNA应激、氧化应激和蛋白应激,颗粒物无机组分毒性大小呈4号电场>2号电场>1号电场>3号电场的特征,4号电场的颗粒物毒性终点最小,为8.44×10^(−6) mg/mL.研究显示,基于毒理基因组学的工业废气颗粒物毒性分析方法不仅具有准确性,还能更加全面地阐述潜在的毒性模式,实现了工业废气颗粒物毒性的快捷可靠分析,可为后续相关研究提供理论支撑.

H型三层笼养肉鸡舍颗粒物浓度与肉鸡呼吸道健康水平的相关性分析

为明确在H型三层笼养主导饲养模式下,环境参数对肉鸡呼吸道疾病发生的主要影响因素,并为呼吸道疾病的精准预防技术研发提供理论支撑。研究参照礼蓝动保开发的家禽健康追踪系统(HTSi)呼吸道健康评价方法,对河北省主要养殖地区三个县域的H型三层笼养肉鸡场进行了一整年度的呼吸道健康调查,并利用环境监测设备对春季、夏季和冬季的颗粒物进行定期监测。结果显示,呼吸道健康主要体现在气管和气囊的损伤,气管和气囊平均损伤程度处于正常与轻度之间的鸡只占比分别为35.02%和70.36%,其中气囊炎的发生率最高;在发生规律方面,气管炎在春冬季高于夏秋季,而气囊炎主要发生在除夏季以外的其他季节。肉鸡养殖场的颗粒物浓度在春季、冬季、夏季变化显著,其中冬季室内PM_(10)和PM_(2.5)的浓度分别为夏季的6.40倍和8.98倍,春季PM_(10)和PM_(2.5)的浓度分别为夏季的5.49倍和3.79倍。肉鸡呼吸道损伤与颗粒物浓度的季节性变化规律一致,即颗粒物浓度高时,呼吸道健康水平差。同时,通过分析与影响呼吸道健康的主要环境参数(如氨气灼伤、腹水、心血管疾病等)的关系,排除了在河北省H型三层笼养条件下现有NH3和CO_(2)水平对肉鸡呼吸道疾病的重要影响,进一步明确了颗粒物在肉鸡呼吸道疾病发生及呼吸道健康影响中的主导作用。研究表明,颗粒物的浓度不仅决定了对肉鸡呼吸道的刺激程度,还决定了其所承载病原微生物的数量及呼吸道病原感染的时间,进一步确认颗粒物为预防呼吸道疾病发生的关键环境参数。

唐山市大气颗粒物和O_(3)多尺度变化及影响因素

采用KZ滤波法、多元逐步回归法和小波相干性分析法,从不同时间尺度探究了唐山市2015~2022年间PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)的演变特征,并有效区分和定量估算了污染源排放和气象因素对污染物浓度的贡献,揭示了气象因素对污染物不同尺度的影响,以及颗粒物和O_(3)之间的协同作用机制.结果表明:研究期间唐山市颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)的浓度长期分量均呈现显著下降趋势,季节分量和短期分量均呈现不同程度的周期波动.O_(3)浓度长期分量变化幅度较小,其季节分量和短期分量均在每年5~7月之间有明显变化趋势.颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)浓度的长期分量变化主要由源排放因素控制,且源排放贡献占90%以上,而O_(3)浓度的长期分量变化则由源排放和气象因素共同控制,且其贡献比例约为2:3.气象因素温度、相对湿度、地表垂直风速和降水量对PM_(2.5)主要表现为小时间尺度的正向作用和大时间尺度的负向作用.温度和短波辐射强度对O_(3)主要呈正向影响,而PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3)之间存在小时间尺度的正向影响和大时间尺度的负向作用.

济南市柴油型移动源排放颗粒物中碳组分特征和排放量估算

为了识别济南市柴油型移动源排放颗粒物中碳组分特征,采用稀释通道采样器于2021年采集了柴油货车和工程机械尾气排放颗粒物,并对汽油车尾气一并采集对比,分析了尾气排放颗粒物质量浓度和其中的碳组分。结果表明,柴油型移动源排放颗粒物质量浓度明显高于汽油车,且以细颗粒物为主,PM_(2.5)/PM_(10)数值几乎接近于1.0,其中柴油货车排放颗粒物质量浓度高于工程机械,且随车型增大排放颗粒物质量浓度增大,重型柴油载货车排放PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度最大,分别为4.56×10~4μg·m^(-3)和4.71×10~4μg·m^(-3)。柴油货车PM_(2.5)和PM_(10)排放因子范围分别为8.90-21.8 mg·km^(-1)和9.40-22.5 mg·km^(-1),工程机械中破碎机颗粒物排放因子略大于挖掘机,破碎机PM_(2.5)和PM_(10)排放因子分别为0.12 g·kW^(-1)·h^(-1)和0.14 g·kW^(-1)·h^(-1),挖掘机排放因子分别为0.10 g·kW^(-1)·h^(-1)和0.11 g·kW^(-1)·h^(-1)。碳组分为柴油型移动源排放颗粒物的主要成分,其中工程机械排放总碳(TC)在颗粒物中占比约为66.0%,大于柴油货车的占比41.5%(PM_(2.5))和45.5%(PM_(10))。根据有机碳(OC)和元素碳(EC)在尾气排放颗粒物占比分析可知,柴油货车排放以OC为主,而工程机械排放EC高且为柴油货车2倍多。汽油车与柴油货车OC中占比最高的碳组分相同,均为OC2,而工程机械为OC1。EC2为柴油型移动源排放EC的主要组分,车型最大的重型柴油载货车排放EC2占比最大,分别为20.7%(PM_(2.5))和21.8%(PM_(10)),但汽油车跟柴油货车不同,EC1为汽油车排放主要碳组分。基于2021年济南市柴油货车和工程机械保有量,对城市柴油型移动源碳组分排放量进行了估算,发现柴油型移动源尾气排放PM_(10)中碳组分排放量高于PM_(2.5),工程机械尾气中碳组分排放量高于柴油货车,因此应加快推进机动车新能源化的发展以及工程机械的清洁化发展。

基于视觉的夜间细颗粒物浓度估计

基于视觉的细颗粒物浓度(PM_(2.5))估计技术依据成像时悬浮细颗粒物对光线散射和吸收的整体影响来评估其浓度。这类技术具备良好的普适性,可实时检测广阔区域。已有研究依赖大气光均匀且充足的日间场景,无法适用于缺乏大气光且光照不均匀的夜间场景。本文提出首个基于视觉的夜间PM_(2.5)浓度估计方法,通过图像处理捕获人造光源在不同散射方向的光强分布,并以此特征拟合浓度值。该方法创新地将人造光源及周边光晕区域视为夜晚雾霾信息的主要来源。由于夜间自然光照强度相对人造光源较低,其主导的区域往往趋于漆黑,导致日间雾霾信息的主要来源(自然光照下像素颜色随着景深增加而逐渐接近“大气光/天空”颜色)在夜间的作用相比光源处要小很多。该方法明显优于日间PM_(2.5)估计方法,平均误差(MAE)为6.187μg/m^(3),决定系数(R^(2))为0.857,对比最新的端到端的神经网络方法在MAE和R^(2)上分别有20.69%、13.36%的相对提升。

莫高窟文物保存环境的大气颗粒物背景浓度及化学组成

大气颗粒物是潜在威胁遗址与文物的一种大气污染物,颗粒物沉降或吸附后覆盖文物表面细节,降低其审美价值,并带来进一步的物理或化学侵蚀。通过分析莫高窟开放洞窟(16窟、257窟)、非开放洞窟(320洞窟)和窟外大气中各粒径颗粒物(总悬浮颗粒物TSP、粗颗粒物PM_(10)和细颗粒物PM_(2.5))背景和典型沙尘天气质量浓度及其碳组分和水溶性无机离子组分含量,获得文物保存环境中大气颗粒物的质量浓度及化学组成。各观测季节内,非沙尘天气窟内TSP质量浓度介于48.4~60.0μg/m^(3),PM_(10)质量浓度介于13.3~61.3μg/m~3,PM_(2.5)质量浓度介于9.9~59.2μg/m^(3)。洞窟是否向公众开放对窟内颗粒物浓度水平和组成的影响不显著,开放和非开放洞窟颗粒物质量浓度的I/O比值多小于1,显示窟内颗粒物主要源于室外。窟内颗粒物化学组成中,地壳源矿物尘多占据主导地位,在沙尘频发的春季占比介于53.0%至80.7%之间,冬季占比介于17.1%~44.0%。其他化学组分中,细颗粒PM_(2.5)中碳组分和总水溶性无机离子含量占比明显高于TSP和PM_(10)。冬季窟内PM_(2.5)质量浓度低于春季,但碳组分和无机离子浓度值和含量占比均高于春季(除去春季16洞窟),冬季碳组分和无机离子含量占比高达60%,其中酸性组分含量占比和可达30%。对莫高窟大气颗粒物的控制不能忽视细颗粒浓度及其化学组成的潜在危害。

应用计算流体动力学方法估测医院急诊大厅颗粒物分布特征的研究

目的基于室内场所的空间几何构型、风速、颗粒物浓度和环境温度测量值,阐述空气中颗粒物浓度、悬浮时间等分布规律。方法现场测量医院急诊大厅的空间及其中大型设施的尺寸,测量环境中颗粒物数量浓度、温度、风速,场所空间尺寸用于构建模型,环境检测参数用于确定模型的边界条件和验证模型的正确性。基于格子波尔曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)计算颗粒物运动,应用对流扩散方程计算空调送风系统出风口处颗粒物浓度的变化,离散相模型(discrete phase model,DPM)用于计算颗粒物在流场的运动情况。结果环境检测表明空调送风系统出口风速与室内颗粒物数量浓度呈负相关,人群聚集的候诊区颗粒物数量浓度高于诊室(P值均<0.05)。通过建立的数学模型进行仿真计算,仿真相对浓度未超过实测相对浓度的x±s范围,候诊人群使局部颗粒物浓度升高,候诊区人员咳嗽呼出气中的颗粒物可以在15 s内传播给周围的人,呼出气中60%的颗粒物悬浮时间可持续几分钟或更长时间。结论改变模型中的空间几何尺寸和环境检测参数可以用于计算不同室内场所中颗粒物的分布情况,仿真结果与实测结果具有可比性,数学计算结果可支持环境呼吸危害防控管理措施的制定。

颗粒物采样器自循环试验校准用装置

设计一种能用于检测颗粒物采样器自循环试验的装置,该装置包括密闭舱、烟雾发生器、自动进样器、混合装置和待测试颗粒物采样器。装置中的烟雾发生器通过自动进样器通入密闭舱,颗粒物在密闭舱体中通过混匀装置混合均匀,颗粒物采样器排放口通过排放管路的长短及位置有效检测颗粒物采样器是否有自循环现象发生,保证采样器采样数据的准确可靠。颗粒物采样器采集的滤膜通过称重法检测颗粒物浓度,密闭舱体中通过β射线颗粒物监测仪(参比仪器)监测密闭舱体中颗粒物浓度。

公共图书馆典型室内环境颗粒物污染状况研究

为改善公共图书馆的室内空气质量,对图书馆典型室内环境颗粒物污染进行了研究。通过采集不同区域的室内空气样品,分析颗粒物浓度,发现图书馆室内环境颗粒物浓度普遍较高。通过污染水平对比及颗粒物时空分布特征可知,颗粒物主要来源是人员活动和室内装修,建议采取加强室内通风、控制人员活动和选择低挥发性有机化合物材料等措施,降低室内环境颗粒物浓度。