MAX-DOAS重建NO_(2)竖直平面分布的方法研究

多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)结合计算机断层重建算法可获取目标痕量气体的空间分布情况。为研究在具有背景浓度的条件下,如城市背景下某个竖直截面上重建NO_(2)空间分布的可行性,设计了气体浓度可控条件下的验证性实验;证明了利用MAX-DOAS在竖直平面重建NO_(2)气体分布的可行性。将充入标准气体的JGS1石英玻璃样品池作为研究对象,使用两台MAX-DOAS采集光谱数据。将气体浓度的梯度作为先验信息,利用经典的ABOCS算法和Barzilai-Borwein算法重建了竖直平面内的NO_(2)气体分布,验证了利用MAX-DOAS在竖直平面内重建NO_(2)气体空间分布的可行性,同时确定了背景浓度对重建结果的影响。研究结果表明,以天空为背景的光谱作为参考谱和以空样品池为背景作为参考谱,反演得到的NO_(2)浓度非常接近,因此研究对象中的样品池容器在NO_(2)竖直平面分布重建方法中对实验结果的影响可以忽略。实验中以市区为背景的MAX-DOAS具有较高的背景浓度,特别是在仰角较低的情况下NO_(2)背景浓度几乎达到6×10^(16)molec·cm^(-2),以城市郊区没有明显的污染源为背景的MAX-DOAS,背景浓度较低可以忽略。重建结果显示,当仰角为28°时,气体沿光路的平均分子数密度为3.9327×10^(15)molec·cm^(-2),且在样品池内下部密度大,上部密度小;重建得到的SCD和测量得到的SCD符合比较好,计算结果显示重建得到的气体分子数密度的峰值为5.77×10^(15)molec·cm^(-2),与以城市郊区为背景的MAX-DOAS反演结果较为接近,而以市区为背景时,特别是仰角较小时,NO_(2)背景浓度特别明显,重建结果比测量结果的值小很多。结果表明,背景浓度在重建图像中表现为伪影,影响对气体分布的观察,而如果在重建算法时加入利用样品池内外气体存在浓度突变这一先验信息,能够减轻背景浓度对重建结果造成的影响。

基于地基MAX-DOAS和TROPOMI卫星遥感的南京地区大气NO_(2)污染特征

基于2018年5月至2020年12月多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于南京北郊的观测资料,反演了二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度与垂直廓线,分析了对流层NO_(2)的污染特征,并与最新的TROPOMI NO_(2)产品进行了对比分析.MAX-DOAS观测结果表明,南京北郊的NO_(2)受温度和太阳辐射影响,呈现出夏季低冬季高、正午低早晚高的变化特征,且主要源于东南方向的污染输送.对比发现,TROPOMI数据与MAX-DOAS在春、秋、冬三季相关系数高于0.7,但在夏季由于多云及低浓度NO_(2),相关系数仅为0.544.此外,TROPOMI观测到了南京城区与长三角地区的主要污染热点,与MAX-DOAS高污染方向一致.同时,MAX-DOAS与TROPOMI均观测到了2020年春节后16~30d由于COVID-19封控,NO_(2)浓度相比2019年和2021年同期减少了50%以上,说明观测点的NO_(2)污染主要由人类活动产生.

采用MAX-DOAS观测北极新奥尔松地区夏季NO_2的柱浓度与垂直分布

多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)作为一种观测痕量气体成分的地基遥感手段,在反演过程中利用天顶谱扣除了平流层的影响,因而对底层大气的测定较为敏锐。采用地基被动MAX-DOAS在2011年7月5日—8月1日对北极新奥尔松地区的NO2柱浓度进行观测。观测期间4个离轴观测角的NO2差分斜柱浓度(DSCDs)结果显示,NO2主要集中在对流层底部。观测期间新奥尔松地区NO2的平均混合比为1.023E11molec.cm-3(0～1km),其含量的波动与轮船的化石燃料燃烧和大气光化学反应有关。3km内NO2的垂直分布图显示,NO2主要来自海洋边界层的释放,且随时间呈现波动变化。

华北地区香河站对流层NO_2的MAX-DOAS光谱仪观测及变化特征分析

利用中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站2010年3月至2012年2月（2年）的多轴差分吸收光谱仪（MAX—DOAS）观测数据和32m高塔常规气象资料，反演了华北地区香河站对流层NO2柱浓度，分析了该区域NO2柱浓度的季节变化特征。研究表明：可见光455×485nm、紫外330×370nm都可以作为MAX-DOAS工作波段很好地反演NO2；香河地区NO2柱浓度夏季最低，几乎保持在2×10^16cm^-2以下，春、秋季次之，在3×10^16cm^-2上下小范围浮动，冬季最高，可达4．5×10^16cm^-2；月平均最低值出现在7月，最高值出现在11月。NO2柱浓度与风速、风向密切相关：来自东边唐山方向的风，风速越大时NO2浓度越高，因为唐山是NO2的高值区之一；其它方向风速越大，浓度越低。春、夏两季NO2柱浓度日变化趋势比较平缓，秋、冬两季曰变化明显，秋季正午偏高，冬季早晚偏高。

MAX-DOAS仪器观测大气Ring效应及对气溶胶参数的敏感性研究

Ring效应是指大气中O_2和N_2分子对太阳光的转动拉曼散射致使太阳夫琅禾费结构变浅(被填充)的现象。大气气溶胶能够改变光子在大气中的光程和大气散射性质,进而影响到光子发生转动拉曼散射的几率(RSP),最终影响填充效应。通过观测RSP在不同气溶胶状态下的变化,可以反演得到气溶胶参量信息。采用地基多轴差分吸收光谱(multi-axis differential optical absorption spectroscopy,MAX-DOAS)方法在晴朗无云天气下对Ring效应进行了观测,并把测量值和模型值进行了对比,两者一致性较好;选取大气辐射传输模型McArtim研究了在不同大气条件下Ring效应对气溶胶参数等的灵敏度,结果表明在大多数测量情况下,气溶胶光学厚度和边界层高度对RSP影响较大,在90°仰角时,AOD从0.1增加到1,RSP减少了24.6%,边界层高度从1km增加到3km,RSP增加了4.4%。研究表明,Ring效应对气溶胶光学厚度和边界层高度较为敏感,这为反演气溶胶的垂直分布提供了一种新方法。

MAX-DOAS监测系统软件设计

介绍了MAX-DOAS监测系统软件的设计与实现,包括对光谱仪及探测器单元、望远镜探测方向单元、温度控制单元的控制。软件使用Microsoft Visual Basic 6.0编写,界面简洁直观,操作简便,实现了光谱数据的实时采集及痕量气体垂直柱浓度的反演。系统实现长时间无人值守连续工作.

淮北对流层NO_2柱浓度地基MAX-DOAS观测与OMI对比

利用地基MAX-DOAS仪器在2016年9—11月对淮北进行监测,获取NO2垂直柱浓度的时间序列并与OMI卫星进行对比.结果表明,在晴朗天气下两者具有较好的一致性(R2=0.804 6),在晴朗和阴天条件下卫星测量结果系统性低于MAX-DOAS结果,这主要是因为两种仪器观测方式和观测区域不同导致的.9—11月NO2月均值逐渐增加,其中11月的NO2相比9月的增加36.8%,说明淮北地区空气污染在观测时段内加重.研究结果表明,地基MAX-DOAS系统不仅可以对区域污染的演变进行研究,也能够为卫星结果提供验证.

基于MAX-DOAS淮北地区疫情前后HCHO观测研究

构建了具有操作简单、大范围以及高灵敏度等特点的地基多轴差分吸收系统(MAX-DOAS),对淮北地区2019年10月至2020年5月进行连续观测,得到HCHO的时间序列。为了减少其他气体的干扰,采用不同波段反演HCHO差分斜柱浓度,对比发现,选用324~342 nm波段时,反演误差波动最小,能够精确获取甲醛气体浓度。由HCHO月均值序列结果可知,疫情中期与疫情前后相比,浓度分别降低了35%和23%。日变化以及周变化结果表明淮北地区HCHO浓度具有早晚高、中午低的日变化特征,且没有明显的周末效应。结合Hysplit风场后向轨迹模型对高值天气的风场进行研究,发现在2020年1月12~14日与18~21日期间,淮北地区在西北风场的影响下,会受到来自砀山等地的污染输送影响,引起HCHO浓度的升高。MAX-DOAS测量HCHO柱浓度结果与OMI卫星数据进行对比发现两种测量方式具有良好的一致性(R2=0.87)。

基于MAX-DOAS测定大气紫外波段水汽的吸收及其对DOAS反演影响的评估

大气水汽的吸收强度从微波区域到可见蓝光区域逐渐降低,然而在紫外波段的吸收却经常被人忽略。多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术是一种被动光学遥感技术,可以同时反演气溶胶、多种痕量气体(如NO_(2),SO_(2),HCHO,HONO等)以及水汽,常用于区域大气立体分布及输送监测,具有成本低、时间分辨率高、稳定、可实时监测等特点。水汽是一种重要的温室气体,在紫外波段反演一些痕量气体时水汽的吸收经常不被考虑,可能对紫外波段痕量气体的反演造成影响,从而产生系统误差。介绍了基于MAX-DOAS对紫外波段大气水汽的反演,于2020年6月1日—9月24日在西安乾县进行观测,通过选取最优反演波段,并将反演结果与可见蓝光波段的水汽进行对比,证实了紫外波段存在水汽吸收,评估了紫外水汽的吸收对同波段痕量气体反演的影响。首先,根据不同拟合波段反演的水汽均方根误差(RMS)以及水汽和O_(4)的吸收截面情况,选取紫外和可见蓝光波段水汽的最优反演波段分别为351~370和434~455 nm。其次,通过DOAS拟合得到紫外和可见蓝光波段O_(4)和H_(2)O的对流层差分斜柱浓度(DSCD),分别将紫外和可见波段的O_(4)DSCD和H_(2)O DSCD做相关性分析,两个波段O_(4)DSCD的相关系数r=0.85,H_(2)O DSCD的相关系数r=0.80。为消除不同波段的辐射传输差异,将同波段的H_(2)O DSCD和O_(4) DSCD作比值,两个波段H_(2)O DSCD/ODSCD的相关系数r=0.89。紫外和可见蓝光波段H_(2)O DSCD/O_(4) DSCD的高相关系数表明,即使在相对沿海城市水汽浓度较低的西安市,在363 nm附近的紫外波段同样存在水汽吸收,这将会对采用DOAS技术在紫外波段反演其他痕量气体造成影响。最后,分别对可能受紫外波段水汽吸收影响的气体(O_(4),HONO和HCHO)进行DOAS反演误差评估,紫外波段水汽的吸收将使O_(4) DSCD,HONO DSCD以及HCHO DSCD在DOAS拟合过程中增加,分别对应于+1.16%,+8.55%和+9.04%的变化。

基于MAX-DOAS的被动光谱测量重庆地区HCHO的研究

甲醛(HCHO)对人体、气候、环境影响巨大,也是大气光化学反应的重要中间产物。重庆市作为我国西南工业重地,是全国人口最多、面积最大的直辖市。其以燃煤为主的能源结构与环保设施的落后,以及特殊的地形与气候特征,导致空气污染极为严重。因此研究重庆地区大气中的甲醛浓度变化规律,具有重要意义。于2018年12月,在中国重庆市江北区凤凰座区域搭建了地面多轴差分吸收光谱监测系统(MAX-DOAS)。结合光谱处理软件QDOAS利用非线性最小二乘拟合算法反演甲醛的差分斜柱浓度(DSCD),并通过几何近似的方法得到大气质量因子(AMF),然后将甲醛的斜柱浓度(SCD)转换为柱浓度(VCD)。分析显示,甲醛的日平均变化和周平均变化相似。甲醛VCD的最小和最大平均浓度值分别为0.982×10^(16)和9.221×10^(16) molecule·cm^(-2)。其平均日变化较为明显,表现为早晚较高,中午最低。从甲醛VCD的平均周变化可以看出,基本趋势与平均日变化基本一致。周一整体偏低,周二中午出现明显高值,但无明显的周末效应,也没有任何明显的周循环。对比地基MAX-DOAS测量数据与(臭氧监测仪器)卫星产品TROPOMI观测值,二者的一致性较好,且相关系数为0.84。但是,TROPOMI观测值平均比MAX-DOAS的甲醛VCD低21.5%。研究表明,地基MAX-DOAS可以对城市区域污染气体如甲醛的实时快速监测及变化规律的研究分析提供一种有效手段,也可以对卫星数据来源进行有效校验。

基于MAX-DOAS的上海市区NO_(2)对流层柱浓度研究

二氧化氮(NO_(2))是大气中的主要污染物之一,在对流层和平流层大气化学中发挥关键作用,不仅参与对流层臭氧的催化形成,而且还有助于气溶胶的生成并导致酸雨等气候灾害,危害人体健康。人为源排放(工业,电厂、交通等排放)的NO_(2)占氮氧化物排放总量的大部分。传统的监测手段例如卫星遥感技术对对流层底部没有足够的敏感度,原位采样仪器则只能获得近地面的污染物浓度信息。近年来广泛使用的多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)不仅对近地面观测敏感,还拥有时间分辨率高,探测下限低,可以同时监测多种污染物等优点。为了实时监测上海市NO_(2)对流层柱浓度的变化特征,在上海市徐汇区搭设了地基MAX-DOAS仪器,进行了长期的持续观测。分析2019年6月至9月的MAX-DOAS观测数据,发现NO_(2)VCDs(垂直柱浓度)受交通排放影响显著,一般上午9:00左右达到峰值(1.56×10^(16)molec·cm^(-2)),随光照增强浓度降低明显,午后达到最低值(1.21×10^(16)molec·cm^(-2)),傍晚交通排放增强16:00以后浓度再次抬升。工作日早高峰期间的NO_(2)VCDs明显高于周末(高出约11.8%),而周末傍晚NO_(2)VCDs较工作日傍晚大幅上升。将MAX-DOAS观测结果与TORPOMI卫星观测数据对比发现,两个数据具有良好的一致性,相关性系数r为0.87。采用HYSPLIT后向轨迹模型对观测期间500 m高空气团输运后向轨迹进行聚类分析,发现上海市NO_(2)污染受沿海区域污染气团输送影响较大。研究表明,地基MAX-DOAS系统作为一种实时、快速、连续的大气监测手段,可以广泛应用于城市区域污染监测应用中。上海市对流层NO_(2)的观测研究为上海市大气污染防治提供了一定的数据支持。

miR-137-3p靶向MAX基因对前脂肪细胞3T3-L1成脂分化的影响

【目的】研究miR-137-3p在前脂肪细胞(3T3-L1)分化过程中的功能及作用机制。【方法】收集诱导分化第0、2、4、6和8天的3T3-L1细胞,利用实时荧光定量PCR检测miR-137-3p相对表达量;将miR-137-3p的模拟物(mimics)、抑制物(inhibitor)和阴性对照(NC)分别转染3T3-L1细胞并诱导成脂分化,油红O染色观察脂滴形成情况,利用实时荧光定量PCR检测成脂标志基因CAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)、C/EBPβ、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和脂肪酸结合蛋白4(FABP4)相对表达量,用Western blotting检测C/EBPβ、PPARγ和FABP4蛋白表达水平;利用TargetScan在线网站预测miR-137-3p的靶基因,比对候选靶基因3′-UTR区与miR-137-3p结合位点在不同物种间的序列保守性。分别将miR-137-3p mimics、NC与3′-UTR-WT和3′-UTR-Mut载体共转染HEK293T细胞,利用双荧光素酶报告试验检测miR-137-3p与MYC相关因子X(MAX)基因的靶向关系。将siMAX、siNC转染3T3-L1细胞,利用实时荧光定量PCR检测C/EBPα、C/EBPβ、PPARγ和FABP 4基因相对表达量,利用Western blotting检测C/EBPβ、PPARγ和FABP4蛋白表达水平。【结果】在3T3-L1细胞的成脂分化过程中,与第0天相比,第2、4、6和8天miR-137-3p相对表达量均极显著降低(P<0.01);与NC组相比,miR-137-3p mimics组脂滴明显减少、变小,C/EBPα、C/EBPβ、PPARγ和FABP 4基因相对表达量极显著或显著降低(P<0.01;P<0.05),C/EBPβ、PPARγ和FABP4蛋白表达下调,miR-137-3p inhibitor组油红O观察结果、成脂分化标志基因mRNA和蛋白表达情况则与之相反。靶基因预测结果表明,MAX的3′-UTR区序列与miR-137-3p存在预测结合位点,且在不同物种间具有高度保守性。双荧光素酶报告试验显示,miR-137-3p mimics组3′-UTR-WT双荧光素酶活性极显著降低(P<0.01);与NC组相比,mimics组MAX基因表达水平极显著降低(P<0.01)、inhibitor组显著升高(P<0.05)。与siNC组相比,敲低MAX基因表达,脂滴明显减少、变小,C/EBPα、C/EBPβ、PPARγ和FABP 4基因mRNA表达水平极显著下调(P<0.01),C/EBPβ、PPARγ和FABP4蛋白表达下降。【结论】内源性miR-137-3p在3T3-L1细胞的成脂分化过程中表达水平降低,miR-137-3p可能通过下调MAX基因的表达抑制3T3-L1细胞成脂分化。

Preliminary measurements of boundary layer reactive halogens based on MAXDOAS technique over Salt Lake in West China

The reactive halogens play key roles in the destruction of boundary layer ozone by catalytic reactions and provide a fast pathway to the sedimentation of elemental gaseous mercury.The presence of bromine oxides in the

基于QDOAS的多轴差分吸收光谱测量对流层HCHO的研究

由于甲醛在大气光化学反应中的重要性及其对环境、气候和人类健康的危害,监测、有效控制甲醛浓度已经成为一件刻不容缓的要事。目前传统的监测多局限于基于化学方法、色谱法的室内监测,或是室外较小范围的监测,室外大范围的大气中的甲醛监测往往为人们所忽视。为了有效监测大气中大范围的甲醛(HCHO)浓度,建立了地基MAX-DOAS观测系统,与主动DOAS观测系统相比,该观测系统不受光源和反射装置限制,平台搭建简单,测量范围广。 2018年在合肥地区(117°17′E, 31°90′N)夏季开展了基于地基MAX-DOAS的外场连续观测实验,结合新一代光谱处理软件QDOAS利用DOAS算法的非线性最小二乘拟合反演甲醛(HCHO)的斜柱浓度,并通过大气质量因子(AMF)将甲醛(HCHO)的斜柱浓度转换为柱浓度,并分析了7月份的观测数据,结果表明,低仰角下甲醛的差分斜柱浓的值较高,说明,对流层甲醛主要集中在接近地表的位置。从实验数据还可以看到,二氧化氮与甲醛的变化趋势基本一致,说明大气中的甲醛与机动车排放或是工业排放出的的氮氧化物(NO 2等)在大气的源与汇过程中具有一定的相关性。通过地基MAX-DOAS测量数据与OMI观测值的比较发现,二者的变化趋势具有良好的一致性,且相关系数为0.518 9,并分析了OMI观测值偏低的原因。研究结果表明,地基MAX-DOAS系统不仅可以对区域污染的演变进行研究,也为甲醛的测量提供了一种实时、快速的监测手段,为分析大气甲醛的来源提供了一种新的解析手段,为验证卫星观测数据提供了一种有效的手段。

车载多光路DOAS技术探测污染气体垂直柱浓度研究

目前天顶方向的车载单光路差分吸收光谱(DOAS)系统在解析污染气体柱浓度时,都是以测量得到的斜柱浓度近似代表垂直柱浓度,这在计算通量时会造成一定的误差。结合多轴DOAS思想,研究了车载多光路DOAS技术,即在汽车移动平台上设置了两个不同仰角(90°,30°)的望远镜分别接收天顶散射光,利用DOAS方法解析两个方向的斜柱浓度,并结合大气辐射传输模型计算大气质量因子最终获得垂直柱浓度。相比于目前的天顶方向车载单光路系统,车载多光路DOAS系统具有高灵敏度、低不确定性等优点。利用此系统在淮南某电厂进行了测试实验,得到了电厂区域排放的NO_2准确垂直柱浓度分布信息,并与天顶方向的斜柱浓度分布比较,两者在浓度趋势上具有较好的一致性。

复合高斯杂波中MIMO雷达DOA估计的克拉美-罗下限

该文研究了复合高斯杂波下MIMO雷达DOA估计的平均克拉美-罗下限(Average CRB,ACRB)。首先,给出了MIMO雷达信号与杂波模型;然后,推导出目标DOA估计ACRB的一般关系式,在此基础上给出当杂波texture分量满足反Gamma分布时,ACRB的闭合表达式;接着,研究了目标DOA估计的中断CRB(Outage CRB),克服了一个发射单元时ACRB发散的问题;最后进行计算机仿真并给出结论。结果表明MIMO雷达的空间分集能有效地降低其DOA估计ACRB,且ACRB随发射单元数量的提高而减小;另外在相同条件下,MIMO雷达在复合高斯背景下DOA估计的ACRB大于相应高斯背景下的ACRB。

IPS e.max Press铸瓷全冠修复前后龈沟液中IFN-γ、TNF-α、MMP-2的测定及其临床意义

目的探讨IPS e.max Press铸瓷全冠修复对牙周组织的影响。方法选择IPS e.max Press铸瓷全冠修复患者79例107颗患牙,在修复前和修复后6个月,测定龈沟液(gingival crevicular fluid,GCF)量,并采用酶联免疫吸附试验(ELISA)分别对龈沟液中干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子(TNF-α)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)水平进行分析。结果修复后GCF量、IFN-γ、TNF-α、MMP-2水平与修复前比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 IPS e.max Press铸瓷全冠对牙周组织无明显影响,是一种生物相容性良好的修复方式。

Max作用蛋白1-0缺失突变体的构建、表达及细胞内定位的研究

目的:构建Max作用蛋白1-0(Max interacting protein1-0,Mxi1-0)缺失突变体的真核表达载体并观察这些突变体在细胞内的定位情况,为研究Mxi1-0细胞内定位与其功能的关系奠定基础。方法:以野生型Mxi1-0真核表达质粒为模板,聚合酶链式反应扩增出5种类型Mxi1-0缺失突变体的基因片段,克隆至增强绿色荧光蛋白真核表达载体,经酶切和测序鉴定后,利用脂质体将重组质粒转染小鼠胚胎成纤维细胞株(NIH3T3)。Western blot检测融合蛋白的表达,荧光显微镜下观察融合蛋白细胞内定位情况。结果:各种Mxi1-0缺失突变体经测序鉴定正确后,在NIH3T3中得到表达。免疫荧光结果表明,脯氨酸富集结构域(PRD)突变体在细胞质和细胞核中均有分布,与Sin3结合域高度同源结构域(t SID)突变体主要分布于细胞质,在细胞核中有少量分布;PRD-t SID突变体及△PRD突变体分布于细胞质,而△PRD-t SID突变体主要分布于细胞核。结论:成功构建了5种人Mxi1-0缺失突变体的真核表达载体,并初步观察这些突变体在细胞内的定位情况,为探寻Mxi1-0在细胞内定位机制及功能奠定了基础。

MAX5481在夫兰克-赫兹实验仪中的应用

提出了一种基于数字电位器MAX5481的夫兰克-赫兹实验仪设计方案;介绍了数字电位器MAX5481的接口、控制方式及应用方案。该方案为数字电位器在模拟电路中替代机械电位器提供了借鉴。

时-空欠采样的信号频率和二维DOA估计

在空间信号时 -空欠采样下 ,基于时延、四阶累积量和MUSIC算法提出了一种新的多空间信号频率和 2 D到达方向分离估计方法。适当地选取时延和非均匀阵列阵元位置 ,该方法的信号频率和 2 D到达方向估计无模糊。灵活地运用矢量Kronecker积估计信号数大于二阶技术。