持续性雾霾气象灾害风险预警方法研究

雾霾气象灾害风险预警性能过差增加恶劣环境的人员伤亡和财产损失,为了提高雾霾气象灾害风险预警性能,提出持续性雾霾气象灾害风险预警方法研究的方法,通过分析晴天雾霾情况和其他天气雾霾情况,获取不同天气条件下雾霾环境的大气电场特征,并将该特征作为训练数据集输入机器学习中,构建雾霾气象灾害风险预警模型,根据模型的输出结果,实现持续性雾霾气象灾害风险预警。实验结果表明,采用所提方法预警试验环境的雾霾气象灾害风险,预警结果与实际结果的重合率较高、预警准确度高,具有较好的预警效率。

上海不同强度干霾期间气溶胶垂直分布特征

利用美国宇航局（NASA）的CALIPSO星载激光雷达资料,通过分析后向散射系数、体积退偏比和色比等参量揭示了上海地区发生不同强度干霾时气溶胶的垂直分布特征,并结合地面气溶胶观测进行了分析.结果表明,发生干霾时,低层大气（2km以下）污染最严重,气溶胶的后向散射系数主要集中在0.0015~0.0035km-1 sr-1,体积退偏比集中在0~15%,色比集中在0.2~0.8;2~10km高度内,散射系数相对较小,其中2~8km的值主要集中在0.0008~0.0025 km-1 sr-1,8~10km的值则主要集中0.0008~0.0015 km-1 sr-1,气溶胶体积退偏比和色比在2~4km、4~6km、6~8km和8~10km各高度内分别集中在0~20%和0~0.6.在0~10km高度内,相对于轻微干霾和轻度干霾,中度干霾时气溶胶的散射能力和不规则性最强,粒径也最大.

上海干霾与湿霾气溶胶消光特性的比较

利用2009年3月？2010年2月上海市城市环境气象中心的微脉冲激光雷达资料，通过分析消光系数和光学厚度（AOD）等光学特性参量揭示了上海地区发生干霾和湿霾时气溶胶的垂直分布特征，并分析了相对湿度对干霾和湿霾的影响.结果表明：干霾日的发生频率要明显高于湿霾日；不同强度霾中，干霾在轻微霾与轻度霾中所占比例较多，而中度霾和重度霾中湿霾的比例增大，其中重度霾中湿霾多于干霾；湿霾时段的消光系数变化波动明显比干霾时段剧烈，干霾时消光在0.10 km^-1左右波动，而湿霾时消光从0.01～1.00 km^-1变化不等；在500 m以下的近地面大气，湿霾的消光基本大于干霾；干霾时段AOD无明显季节变化，而湿霾时段AOD变化趋势表现为春季〉冬季〉夏季〉秋季，且90%来自于低层大气（0～1 km）的贡献；夏季相对湿度较大，湿霾最多，但湿霾中重度霾所占比例是所有季节中最小的，轻微霾比例最大；而春、秋、冬三季发生湿霾时的能见度明显低于干霾时，说明湿度的增加对消光的贡献明显增大.

上海地区不同类和不同强度灰霾季节分布特征

主要采用美国宇航局(NASA)2007年1月-2010年11月CALIPSO卫星搭载的正交极化云-气溶胶激光雷达(CALIOP)L1产品及地面气象观测资料,分析得到上海地区干霾和湿霾、不同强度灰霾天气的季节分布特征,并重点研究了发生干霾时气溶胶散射强度、粒子规则性和尺度大小随季节的变化规律。结果表明:灰霾的发生具有较明显的季节性,春季为干霾高发期,其次是夏冬季;夏冬两季轻度以上干霾发生比例均大于春季与秋季;大气中主要以小尺度、较规则的气溶胶粒子为主;干霾时,气溶胶粒子和不同量级色比值所占比例季节变化不大;夏季发生干霾时小尺度粒子所占比例最大。

长江三角洲地区1980～2009年灰霾分布特征及影响因子

选取中国长江三角洲地区38个观测站1980-2009年的地面观测资料和2001-2009年国家环境保护总局公布的空气污染指数（API）数据,统计分析了长江三角洲地区近30年灰霾分布情况.计算了观测站点的消光系数并进行了两次订正,给出了其季均值和年均值分布情况,讨论了3个典型站（南京、杭州和合肥）的能见度与灰霾日数、干消光系数和API之间的关系.结果表明,近30年来,长江三角洲地区的灰霾日数整体呈增长趋势,有71%的站点灰霾日数的年平均增长率大于零.订正后的消光系数冬季高,夏季低.南京、杭州和合肥灰霾日数与干消光系数的增长趋势一致,在霾日,南京、杭州和合肥三地,能见度与API呈负相关,其相关性随相对湿度的增加而增强.

一种文丘里雾化喷嘴设计

气泡雾化喷嘴是一种新型的雾化喷嘴,相比常规的雾化喷嘴具有雾化质量高、耗气量小等优点,逐渐引起人们的重视。由于空气雾化喷嘴结构形式复杂多样,因而必须根据具体的用途进行特定的设计。通过分析喷嘴的设计要求并根据设计要求比较了几种常见类型的喷嘴,最终选择采用文丘里管形式的干雾喷嘴。通过理论分析、计算和数值求解,对文丘里雾化喷嘴的结构进行了具体的设计,重点介绍了断面形状的选择和供水方式的选择,最后确定喷嘴结构各部分加工尺寸,构建出文丘里雾化喷嘴的三维模型。

西安市霾天气与清洁天气变化特征及影响因素分析

利用2006—2012年西安市污染物质量浓度及气象站逐时地面风场、相对湿度和能见度等资料,依据霾天气的定义统计理论霾日数,对比人工观测霾日与判据统计理论霾日的合理性,通过对霾天气与清洁天气过程的气象条件进行分析,探讨西安市霾天气与清洁天气过程的变化特征及影响因素。结果表明:2006—2012年西安市霾天气过程在干季发生频率较高,湿季发生较少。地面风场对霾天气过程影响较大,绝大部分霾天气过程的日平均风速<1.5 m·s-1;干季大部分霾天气过程日平均风速≤1.0 m·s-1,极端个例日平均风速甚至在0.5 m·s-1以下。清洁天气过程在干季发生次数多于湿季,主要与干季风速较大和相对湿度较小相关。

广州地区旱季一次典型灰霾过程的特征及成因分析

通过研究2009年11月广州市气溶胶颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5、PM1)、黑碳浓度、散射系数(Scatter)等大气成分要素,以及微波辐射计、激光雷达及风廓线雷达所探测的风、温、湿等边界层结构,统计分析广州旱季一次典型灰霾过程(2009年11月23—29日)中气溶胶颗粒物及其光学特性的时空变化特征,并配合天气形势背景、边界层结构对其形成原因进行详细分析。在典型灰霾过程中,黑碳浓度高达58.7μg/m3,散射系数高达1 902.7 Mm-1,PM10浓度高达423.5μg/m3,PM2.5浓度高达355.7μg/m3,PM1浓度高达286.5μg/m3。通过对同期的气象条件分析表明在广州地区旱季,区域性污染过程,特别是灰霾天气的形成具有以下三种气象条件:大气边界层高度较低;高压变性出海的天气形势与之密切相关;在偏东和偏南气流带来的高湿度环境下,气溶胶吸湿增长效应显著,导致出现严重灰霾天气。

垂直运动对雾-霾及空气污染过程的影响分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,分析2013年山东分别出现雾和霾的两次严重污染过程,结果表明:(1)大气静稳状态时,500 h Pa为脊前西-西北气流,850 h Pa为暖脊,有弱暖平流,地面气压场较弱,易出现逆温、混合层高度低、风速小,导致大气水平和垂直扩散能力差。850 h Pa弱上升和700 h Pa弱下沉,造成高空干洁大气和地面"脏"空气对峙的局面,垂直交换停滞是雾-霾和污染持续的根本原因。(2)强冷空气驱散雾-霾的过程,正是打破了空气垂直交换停滞的状态,使得高空清洁大气能够下沉到地面。空气质量的根本改善由垂直交换完成。(3)弱冷空气伴随的弱下沉运动和锋面附近整层上升运动能够减轻污染。(4)冷锋过后剧烈下降的地面露点温度即是高空干洁大气到达地面的标志。

冷热电三联供系统研究(8):雾霾与脱硝

氮氧化物(NOx)是导致雾霾天气的重要原因之一,天然气虽然属于清洁能源,但是燃气冷热电三联供系统(CCHP)烟气中的NOx仍然超过了国家标准规定的限值,必须加以处理。说明了NOx造成大气污染的机理,介绍了与燃气CCHP系统大气污染物排放有关的标准,给出了过量空气系数和氧含量、NOx体积分数和质量浓度之间的关系,分析了CCHP系统烟气中NOx的来源和反应机理,阐述了燃气CCHP系统脱硝的现行技术,指出干式低氮燃烧技术和铁基分子筛选择性催化还原法(SCR)是目前燃气CCHP系统较先进的脱硝技术。

北京上甸子典型天气个例的大气气溶胶数谱分布特征

使用差分淌度粒径分析仪(TDMPS)和空气动力学粒径分析仪(APS)对上甸子区域本底站气溶胶(直径3nm^10μm)数谱分布特征进行观测。利用2008年的观测结果,分析了不同天气(包括沙尘天气、干洁天气和雾霾天气)条件下大气气溶胶数谱分布及其与气象要素和气团来源的关系。结果表明,沙尘天气条件下,上甸子站受西北方向的气团控制,风速较大,粗粒子数浓度明显增加,PM10的质量浓度可以迅速增加到毫克每立方米(mg·m-3)的量级。典型的"香蕉型"新粒子生成事件通常发生在比较干洁晴朗的天气条件下,西北气团主导,大气中背景气溶胶数浓度较低,核模态气溶胶数浓度迅速增长,气溶胶的粒径呈现明显的增长过程,核模态可以平稳地增长到约80nm,达到成为云凝结核的尺度。雾霾天气通常是在西南气团影响下,细颗粒物(1μm以下)不断累积、相对湿度不断升高的条件下发生的。雾霾天气条件下数谱分布的几何中值粒径出现在积聚模态,积聚模态数浓度也高于非雾霾天。个例研究表明,雾霾天气条件下,PM2.5质量浓度可以达到非雾霾天的10倍左右,其中以细颗粒物的贡献为主。在雾霾天气条件下,上甸子站数浓度较高的积聚模态颗粒物主要来自城区的传输,因此对背景地区气溶胶数谱的研究可以为解析城区气溶胶复杂来源提供依据。

不同干燥条件对聚酯中的水含量及产品光学性能的影响

聚酯切片中的水含量影响产品的加工性能,加工中造成水解,且易积存在产品中,影响产品雾度等光学性能。通过不同干燥条件对聚酯切片进行干燥处理,经含水量测试及挤出加工成型,测试产品雾度及透光率。结果表明:真空干燥比鼓风干燥效果更好,切片含水量较少,加工后的产品光学性能较好。

CMC海绵的制备及其在空气过滤中的应用

针对空气中的霾颗粒,制备出高效吸附剂,是在空气使用端进行空气质量改善的有效手段.本研究以羧甲基纤维素钠为原料,配置成浓度为0.1%的溶液后,在微纳尺度进行展开,形成片状薄层材料.溶液经过冷冻干燥,形成比表面积为1850 m^2/g的海绵材料.在雾霾吸附实验中,海绵拦截颗粒的质量达到海绵质量的21.2%,对空气中固体颗粒的拦截效率仍然可达90%,且该产品还具有造型容易、可生物降解的特点.

雾霾天气下颗粒物浓度分布特征研究

雾霾天气可吸入颗粒物的浓度增加,受大气温度、气压以及风速的影响扩散到距离不同的区域中。在空气污染影响身体健康和生活的基础上,研究雾霾天气下颗粒物浓度分布特征。采集雾霾天气时的自然环境数据,转换辐射强度反演雾霾天气大气温度与气压;根据反演结果计算大气中的颗粒物质量浓度和沉降速率,利用二者的乘积估算大气颗粒物干沉降通量,结合入射电场和入射磁场等物理量参数,获取雾霾粒子散射规律;利用改进后的大气扩散模型确定颗粒物活动轨迹,通过转换坐标实现对颗粒物浓度分布特征的提取。实验结果表明,大气温度与颗粒物的浓度分布呈弱相关,气压以及风速与颗粒物的浓度分布呈强相关性,其中冶铁工厂C周围的颗粒物,其浓度分布在第8h分布范围最广,在第12 h~18 h分布范围逐渐缩小。

电石法PVC透明片专用树脂的开发

对比了乙烯法与电石法氯乙烯单体的质量指标,找出了电石法单体的不足。通过采用固碱干燥法、分子筛脱水法提升单体质量,优化聚合工艺及配方体系,选用无毒环保的聚合助剂,生产出了电石法PVC透明片专用树脂,其性能与乙烯法PVC透明片专用树脂相当。

环上海地区干霾气溶胶垂直分布的季节变化特征

采用2007年1月～2010年11月美国国家航空航天局(NASA)的CALIPSO星载激光雷达L1产品,通过532 nm总后向散射系数、体积退偏比和色比,分析了环上海地区干霾期间气溶胶光学和微物理属性的垂直分布特征.结果表明,干霾时各高度层中,0～2.0 km高度层的大气散射能力最强,且主要是规则气溶胶;2.0～8.0 km范围内各高度层大气散射强度、气溶胶规则性较接近;8.0～10.0 km高度层的大气散射能力最弱,且不规则气溶胶所占比例在各高度层中最大;细粒子气溶胶在各高度层均占主导地位,其中2.0～8.0 km范围内各高度层的细粒子气溶胶所占比例较大.春季大颗粒、不规则气溶胶所占比例大;夏季细粒子、规则气溶胶所占比例大.分析2007年5月7日个例发现,气溶胶粒子主要聚集在0～1.5 km范围内,在4.0～5.5 km范围内局部聚集;通过HYSPLIT轨迹模式分析表明,除本地排放的气溶胶粒子外,源于蒙古、中国西北和北部远程输送的沙尘也对霾产生了影响.

烟气干化污泥及其对霾的源头控制作用

如何彻底处理城市污水处理厂污泥？如何有效控制有霾天气？这是当今中国所面临的两大亟待解决的环境难题．本文在分析污泥化学组成的基础上，通过模拟实验与结合工程实践，深入研究了烟气干化污泥的工作原理和关键技术及其对霾的源头控制作用．研究结果表明，利用烟气余热干化污泥克服了污泥热干化的“能耗瓶颈”，干化造粒一体化装置与分段式工艺满足了烟气．污泥热交换反应所需要的足够空间和充分时间，湿污泥与热烟气直接接触不仅使污泥干化的效率最大化，而且可以吸附烟气中60％的PM2．5和43％的PM10以及20％-25％的S02，这为创建利用烟气余热的污泥低温干化新方法提供了科学依据，也为开辟一条以废治废、节能减排的“泥与霾”共治的新途径提供了技术支撑．

雾霾亦可诱发水体富营养化

近年来,我国水体富营养化现象较为严重,不仅影响人体健康,加剧水资源短缺,同时也给养殖业、旅游业等相关产业带来了巨大的经济损失。虽然政府投入大量财力、物力和人力进行了"综合"治理,但收效甚微,太湖、滇池、巢湖等湖泊蓝藻暴发现象频频。相关文献调研表明,大气环流对营养物循环作用不可忽视,特别是在雾霾等极端污染天气情况下。监测数据显示,无论是干沉降还是湿沉降(降雨),从大气进入地表水体的氮、磷负荷可能高于城市污水点源排放浓度。在地表水体富营养化还未得到有效控制的情况下,来自大气的"天然"营养物污染源会使得水体富营养化现象不断加剧。可见,根除水体富营养化不仅需要治理水污染,还需大力治理大气污染方可有效。