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。

风浪扰动下南四湖悬浮颗粒物分布与侵蚀深度模拟

风浪扰动下河湖底泥再悬浮和沉降过程中悬浮颗粒物的分布、沉积对区域水土保持与环境保育具有重要意义。以山东南四湖南阳湖区为研究对象,在风情统计的基础上,利用Y型旋浆式底泥再悬浮装置对底泥再悬浮和沉降过程进行模拟,并对底泥悬浮颗粒物的动态分布特征和物理侵蚀深度进行研究。结果表明:小风、中风和大风扰动条件下,夏季和冬季南阳湖湖心区最大悬浮物增量分别比河口区高35.8%、25.0%、47.1%和54.2%、74.1%、22.7%,大风作用下湖心区和河口区夏季比冬季最大悬浮物增量分别高62.2%和22.6%;沉降过程显示,最初沉降6 h内,不同风速下悬浮物量均下降85%以上,20 h后,水柱中悬浮物浓度与风浪前初始浓度趋于一致;南阳湖不同风浪扰动条件下表层底泥侵蚀深度在0.09~13.73 mm之间。风浪扰动下南阳湖底泥再悬浮规律在空间和季节上差异显著,这种差异主要是由表层底泥颗粒尺寸的不同和冬季湖面被菹草大面积覆盖所致;风浪扰动停止后,最初沉降6 h是水体透明度恢复的关键;常规风情下,南阳湖底泥很难出现分米级甚至厘米级的表层底泥侵蚀。

不同颗粒物分布对柴油机颗粒过滤器再生性能的影响

在柴油机颗粒过滤器(DPF)再生过程中,温度升高会使气体进一步膨胀,气体黏度增加,气体流动阻力增大,导致DPF再生过程中的压降大于初始压降。使用AVL-FIRE软件建立了DPF的三维再生计算模型,分别模拟了DPF再生过程中不同炭烟颗粒分布对DPF的压降、温度和炭烟密度等因素随再生时间变化的过程。研究结果显示,采用不同的颗粒物分布方式能够降低DPF再生过程中的压降,其中均匀分布的颗粒物所产生的压降最高。DPF内部积累的炭烟颗粒越靠近入口处,DPF内部的平均温度越高,达到峰值温度的时间也越短。相同的颗粒物分布类型仅导致峰值温度出现的时间有差异,不会对峰值温度产生影响。由于热量在过滤器末端聚集,因此无论采用何种颗粒物分布类型,都会导致过滤器末端处的炭烟颗粒燃烧速度快于前端。

蚊香类散发污染物排放因子及颗粒物分布特征研究

应用大型空气质量实验舱平台,分别测试盘式固体蚊香、片型电蚊香和液体电蚊香的PM2.5和主要气态污染物散发量。采用定释放浓度法,获得PM2.5和主要气态污染物排放因子。结果显示,盘式固体蚊香、液体电蚊香、片型电蚊香的PM2.5排放因子分别为12.9、1.3、2.6mg/h,总挥发性有机物(TVOC)排放因子分别为103.4、69.5、58.8mg/h,甲醛排放因子分别为16.0、8.9、12.5mg/h,3种蚊香排放的主要苯系污染物排放水平相当,此外盘式固体蚊香还散发CO,排放因子为925.4mg/h。对盘式固体蚊香散发颗粒物的数浓度谱分布进行了拟合分析,发现数浓度谱分布具有良好的自模性,拟合得出计数中位径(CMD)为90nm,几何标准差(GSD)为1.65;假设蚊香释放颗粒物为密度1.4g/cm3的球形颗粒,利用质量浓度和数浓度谱分布特征反算得出各类蚊香散发颗粒物的数浓度排放因子。通过案例计算,发现房间在正常通风条件(换气次数为2.0次/h)下使用各类蚊香时散发的TVOC浓度将超标1.8~3.2倍,甲醛超标1.5~3.0倍;盘式固体蚊香散发的PM2.5超标近1.5倍,CO超标1.7倍。对封闭环境下,通风条件很差(换气次数为<0.5次/h),此时所有污染物浓度将增大4倍,污染更加严重。

湍流对天津颗粒物粒径谱分布的影响

大气颗粒物粒径谱分布不仅受到温度、湿度和风等气象因素影响,也与湍流等边界层特征密切相关。基于2018年11月同步观测的14.6~660.0 nm颗粒物粒径谱和相关气象数据,探讨不同气象因子,特别是湍流对颗粒物粒径谱分布的影响。研究结果表明:气温升高有利于促进核模态颗粒物总数浓度的增加,相对湿度升高可减少核模态和爱根模态颗粒物的总数浓度,同时增加积聚模态的颗粒物总数浓度。风速、湍流动能、摩擦速度、湍流强度等增加,对爱根模态和积聚模态的颗粒物起稀释、清除作用,但可促进核模态颗粒物总数浓度的增长。与湍流日变化相反,爱根模态和积聚模态的颗粒物总总数浓度的日变化呈现昼低夜高的变化趋势,清洁日核模态颗粒物总数浓度在午后持续增加,并在傍晚前达到峰值。核模态颗粒物总数浓度的增加相对于湍流的发展存在时间上的滞后性,当湍流发展3~5 h后,核模态颗粒物总数浓度开始明显增加。

气团来源对瓦里关地区颗粒物数谱分布的影响

通过对2005年8月到2007年5月在瓦里关全球本底站观测的气溶胶数谱分布资料和同期后向轨迹资料分析,发现气团来源对瓦里关地区颗粒物的数浓度及其谱分布有显著影响.气团起源于瓦里关东北部地区或者途径东北部地区,传输路径较短,传输速度相对较慢,大气中出现较高数浓度的爱根核模态颗粒物;气团来源于瓦里关西部或者西北地区时,传输路径较长,传输速度较快,大气中一般出现较高浓度的核模态颗粒物.

后喷策略下喷油压力对柴油机缸内颗粒物粒径分布和形貌特征的影响

基于全气缸取样平台,运用称重法、发动机粒数粒径测试分析仪(EEPS)和透射电子显微镜(TEM)等手段对采集到的燃烧过程中的颗粒物进行分析处理,研究高压共轨柴油机在后喷策略下,喷油压力对于柴油机燃烧过程中颗粒物粒径分布和形貌特征的影响.实验结果表明:后喷的加入会延长燃烧持续期;当喷油压力由100,MPa上升到120,MPa时,缸内燃烧温度压力升高、燃烧始点提前,预混燃烧在整个燃烧过程中所占比例增大,生成颗粒物粒径分布特征由双峰变为单峰,粒子数密度和碳烟质量浓度均降低,除此之外增大喷油压力还会导致燃烧过程中生成的链状颗粒减少,分形维数增大,同时减小后喷对于燃烧持续期的影响.

不同地铁环控系统颗粒物污染分布实测研究

为了研究不同地铁环控系统站台的颗粒物污染情况,提出有效的控制策略,通过对北京地铁6号线和8号线的PM2.5和PM10的质量浓度进行实测分析,分别得出了不同系统站台颗粒物污染分布规律。结果表明,全高安全门系统的PM2.5浓度是屏蔽门系统的1.02~2.24倍,远高于屏蔽门系统浓度;并且当列车驶入时站台颗粒物浓度会显著增加,增长的百分比范围为9%~33%,其中全高安全门系统>屏蔽门系统>地上高架系统。相关性分析表明,地铁站内的PM2.5和PM10有极强的相关性(R2=0.995),说明PM2.5和PM10有着共同来源。对室外环境中的PM2.5与站内PM2.5的相关性测试表明,地上高架站台相关性>地下站台,说明地上高架站台更易受室外环境影响。因此针对不同的系统,应提出不同的控制策略以提高地铁空气品质。

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution,PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系,影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据,研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现,幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD,对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27,7.65],均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近,但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小,两者存在明显负相关关系,即ξ值越高,D_A越小;反之,D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据,发现PSD剖面分布特征如下:1)表层水体的ξ值相对较高,且D_A值相对较低,推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致;2)ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer,SCML)中,并伴随D_A极大值层的出现,其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加;3)弱光层中的ξ值较SCML中的高,但略低于表层的ξ值,而D_A则位于表层与SCML的D_A之间,这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性,分析发现:由于SCML中的叶绿素浓度增加,颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_(bp)(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_(bp)(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性,Boss等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。

机械通风式笼养鸡舍内外颗粒物特征与影响因素分析

以夏季机械通风式笼养蛋鸡舍内外颗粒物为研究对象,采用风机将鸡舍内颗粒物排放到舍外,监测舍内、外颗粒物浓度变化,并分析颗粒物的传播规律。结果表明:笼养蛋鸡舍内、外以对人体危害最大的细颗粒物为主,且鸡舍外颗粒物主要来源于舍内,其浓度最高可达到舍内的55.2%;鸡舍外颗粒物粒径越小,在空气中传播的距离越远,越容易对周围居民的健康造成影响。通过分析鸡舍内、外颗粒物浓度日变化发现,舍内工作人员活动和喂料机工作均会扰动舍内沉积的颗粒物,并惊动蛋鸡,致使蛋鸡活动性增强,引起舍内、外颗粒物浓度升高。同时,随着蛋鸡日龄的增加或空气湿度的下降,舍内、外颗粒物浓度均呈现升高的趋势。因此,控制鸡舍内颗粒物浓度并采用适当的降尘措施将有利于保障蛋鸡和工作人员的健康,减轻畜禽场颗粒物对周围环境的危害。

砂滤池对水中颗粒物截留效果及反冲洗效果的分析

通过对典型砂滤池滤前、滤后水中颗粒数的监测，对比分析了不同粒径石英砂滤料对水中颗粒物的去除范围和效果。结合现场监测和滤池的运行工况，对不同滤池的反冲洗实际效率进行了分析。结果表明，均质石英砂滤料的含污能力比级配滤料强，有效粒径越小，对水中颗粒物的去除效果越好；均质石英砂滤料能有效去除水中2μm以上的颗粒，粒径范围0．5～1．2mm的级配滤料对水中10μm以上的颗粒截留效果较好。V型滤池反冲洗后，“最脏”或者“冲洗效果最差”的滤料不在表层，“最脏滤料位于滤层内部”对气水反冲洗滤池的实际生产管理将具有重要的指导意义。

机动车颗粒物数排放因子和特征

为了对现实环境中机动车颗粒物数排放因子及其排放特征进行研究,在丹麦哥本哈根市高速公路和城区分别设立了交通站点和背景站点,经过长期观测计算得到交通源排放的贡献,并结合机动车数据估算了颗粒物数浓度排放因子。结果表明,在高速公路和城区平均车流的颗粒物数排放因子分别是（215.4±5.3）×1012km 1和（187.1±3.1）×1012km 1。重型车和轻型车颗粒物数的排放因子都是在城区较高,重型车颗粒物数的排放因子大约是轻型车颗粒物数排放因子的20倍左右。机动车排放颗粒物数谱具有双峰特征,峰值因观测地点的不同而变化,高速公路边的峰值在10 nm左右,城区的峰值在20~30 nm之间,高速公路和城区都出现50~80 nm的第二峰值。颗粒物数排放因子主要由粒径小于100 nm的颗粒物数决定。轻型车和重型车的颗粒物数排放因子对机动车数量和类型有一定的依赖性,观测地点和环境等因素也会造成现实环境中机动车颗粒物数排放因子研究结果的不确定性。

四平市雾霾大气颗粒物污染特征和来源分析

[目的]研究四平市雾霾天气发生时大气颗粒物污染特征。[方法]于2016年3月1日—4月20日对四平市大气颗粒物PM2.5、PM10和气体污染物进行采样,分析采样期间3次污染事件发生时大气颗粒物粒径分布特征,比较颗粒物与相关气体污染物的相关性,并对其来源进行分析。[结果]在3次污染事件中,PM10的平均浓度为339.9μg/m3,是采样期间的3.0倍,是空气质量标准(GB 3095—2012)的2.0倍;在污染事件1(3月28日)和2(3月31日)发生时,PM2.5浓度也相应升高,分别是空气质量标准(GB 3095—2012)的1.2倍和1.4倍。污染事件1和污染事件2中,在粒径0.56~1.00μm时颗粒物质量浓度出现峰值,而污染事件3(4月8日)并无相应的峰值出现。[结论]该研究为四平市大气污染防治提供理论依据。

近后喷射对装载POC柴油机排气颗粒粒径分布的影响研究

基于一台电控共轨柴油机研究了氧化催化型后处理装置(DOC+POC)结合近后喷射策略对排气颗粒粒径分布、数量浓度和颗粒挥发性的影响。发现近后喷射可以显著降低主喷阶段的缸内温度,并提高燃烧后期的温度,有利于DOC+POC后处理装置颗粒去除率的提高;低负荷时,近后喷尽管对积聚态颗粒的影响不显著,但能够显著抑制核模态颗粒的生成;中等负荷条件下,积聚态颗粒数量浓度随着近后喷的引入而显著降低;采用小间隔的近后喷射和加装DOC+POC能够有效去除核模态颗粒以及颗粒物中的挥发性成分。

全天时便携式户外型红外探测气溶胶激光雷达系统设计及应用

介绍了全天时便携式户外型红外探测气溶胶激光雷达的工作原理、系统设计与多种场景应用分析。红外探测气溶胶激光雷达具有大气穿透性强,受天空背景光影响小、对大粒子敏感等特点,在大气气溶胶污染时空分布特征获取、水平能见度监测和垂直边界层监测的应用上取得较好的效果。系统水平扫描可获取大区域颗粒物分布图,及时发现污染源并联合近地面风速风向、颗粒物和一氧化碳浓度等数据评估污染源影响程度,同时能够准确地反演水平能见度,与标准能见度仪比对相对误差均小于20%。激光雷达反演边界层高度采用消光系数梯度法,实验结果与探空气球反演绝对偏差为200 m,能够准确反演边界层高度。该系统能够实时精确地捕获大气气溶胶分布与传输情况,准确反演水平能见度、边界层高度等信息,在大气监测领域具有广泛的应用场景。

石油化工企业周围环境中大气污染物的分布特征及源解析

测定了某石油化工企业厂界内及周围环境空气污染物质量浓度,分析了周围环境空气中各级颗粒物质量浓度的时空分布特征及特征污染物质量浓度之间的相关关系,并用主成分分析和因子分析进一步判断该石化企业是否为重要的污染物来源。结果表明,该石化企业环境空气中的颗粒物质量浓度分布呈现出在时间上(采暖期和非采暖期)、地域上(距离石化企业的远近)、气象条件影响下(主导风向的上下风向)的差异;环境空气中总悬浮颗粒物(TSP)、可入肺颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)的Pearson相关系数较大,且细颗粒物占比重较大,说明它们可能来源于该石化企业。通过对特征污染物进行主成分分析及因子分析判断,这些特征污染物来源于该石化企业的污水处理装置、芳烃装置,以及各无组织排放源。

颗粒计数仪器在给水处理工艺中的应用探索

采用在线颗粒计数仪和在线浊度仪并行监测长江水源水常规处理单元出水水质，对常规处理工艺运行参数进行优化研究。结果表明，采用常规工艺处理长江原水，在运行周期内，滤池出水中2～3μm颗粒物数平均在50粒／mL以下，滤后水中浊度呈逐级下降趋势，颗粒物总量则逐渐上升，两者之间不存在比例关系；确定以滤池后出水中2～3μm颗粒物数急剧波动作为滤池是否需要反冲洗的判断依据，并初步验证当原水平均水温在18℃以上时，普通快滤池运行周期可以延长至42h，滤池过滤效率平均在3以上。

SCR装置对共轨柴油机稳态颗粒排放特性影响的研究

以一台重型柴油机为原机,连接到选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)装置进行ESC 13工况稳态试验,研究稳态下SCR装置在无尿素喷射量时对柴油机颗粒排放的影响。研究结果表明:无尿素喷射的SCR对颗粒排放有影响,柴油机连接SCR装置后颗粒排放低于原机,排气颗粒质量下降60%;原机的颗粒排放以核态颗粒为主,连接SCR系统后的颗粒排放以聚集态颗粒为主;原机连接SCR装置后核态颗粒数量明显下降,各转速下,50%和75%负荷处降幅显著,而25%和100%负荷处核态颗粒的降幅随转速的升高而降低。

珠海市PM_(2.5)时空分布特征及其成因分析

选取2015年珠海市国控监测站ρ(PM_(2.5))数据,分析PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)、水溶性离子组分等化学组成,ρ(PM_(2.5))时空分布特征,以及与气象因素的相互关系。结果表明,2015年珠海市PM_(2.5)年均值为31.0μg/m3,表现出显著的时间分布规律,月均值呈现"V"型趋势,PM_(2.5)中主要化学组分是有机物(OM),占总质量的34.0%,其次是硫酸根(SO2-4),占总质量的26.9%,具有明显的季节分布特征,呈现冬高夏低分布;ρ(PM_(2.5))日变化呈现双峰型分布,其值工作日显著高于非工作日;ρ(PM_(2.5))与平均温度、相对湿度、风速呈现负相关关系,与气压呈现显著正相关关系;珠海市ρ(PM_(2.5))空间分布总体呈现"东高西低,北重南轻"变化趋势,有机物、SO2-4和NH+4空间分布呈现东部高于西部趋势,颗粒物浓度受地形、气候因素和海域环境等影响呈现多样化分布趋势。

太湖水体颗粒物散射的剖面分布及其影响因素分析

为了探索太湖水体颗粒物散射的剖面分布特征,掌握水下散射变化机制,2008年11月对太湖3个不同深度的散射系数和后向散射系数分别进行观测.研究分析了它们随深度变化的特征;由衰减系数,计算出太湖水体颗粒物粒径分布函数(PSD)斜率值的剖面分布;根据散射系数与悬浮物浓度的相关关系,推算了悬浮物浓度及组成的剖面分布;根据水体折射指数,分析了不同深度水体散射系数的主导影响因子.在0、50、100 cm这3个深度处的颗粒物散射,分别有14%、17%、12%的样本是由藻类颗粒物主导的,35%、30%、34%是由无机颗粒物和非藻类有机颗粒物主导的,51%、53%、51%是由三者共同主导.结果表明,太湖水体的散射和后向散射系数随深度变化较小,不同湖区太湖水体总悬浮的浓度差异性很大,但是在不同剖面深度上差异较小,浓度差异较大的点基本上都出现在入湖河流旁,太湖水体颗粒物散射系数的主导影响因子除少数靠近入湖河流的样点外,大部分样点在不同剖面深度上差异较小.