Morphology of single inhalable particle in the air polluted city of Shijiazhuang, China

In the typical air polluted city of Shijiazhuang,single inhalable particle samples in non-heating period,heating pened,dust storm days,and snowy days were collected and detected by SEM/EDS(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometry).The particle morphology was characterized by the 6 shape clusters,which areirregular square,agglomerate,sphere,floccule,column or stick,and unknown,by quantitative order.The irregular square particles are common in all kinds of samples;sphere particles are more,and column or stick are less in winter samples;in the wet deposit samples,agglomerate and floccule particles are not found.The surface of most particles is coarse with fractal edge,which can provide suitable chemical reaction bed in the polluted atmospheric environment.New formed calcium crystal is found to demonstrate the existence of neutralized reaction,explaining the reason for the high SO2 emission and low acid rain frequency in Shijiazhuang.The three sorts of surface patterns of spheres are smooth,semi-smooth,and coarse,corresponding to the element of Si-dominant,Si-Al-dominant,and Fe-dominant.The soot particle is present as floccule with average size around 10 μm,considerably larger than the former reported results,but wrapped or captured with other fine particles to make its appearance unique and enhance its toxicity potentially.The new formed calcium crystal,the 3 sorts of sphere surface patterns,and the unique soot appearance represent the single inhalable particle's morphology characteristics in Shijiazhuang City.     

工业粉体下落过程粉尘排放特性的实验研究

根据与维也纳工业大学化学工程研究所共同确定的实验方案,在实验室开发并设计了一套自由下落装置,研究粉体下落过程中粉尘的排放特性。通过实验主要测定下落高度、空气湿度和质量流量对粉尘排放的影响。实验结果表明,下落高度和空气湿度对粉尘排放均有影响,且空气湿度对粗粒子的排放影响较大,对细粒子影响较小;随着质量流量的增加,粉尘产生率逐渐减小,但质量流量的增加也会增加粉尘浓度,加重了对工人的危害。建立了影响因素与粉尘产生率之间的数学模型,经检验,二者之间存在显著相关,实测值与理论计算值基本一致,可以应用已建立的数学模型定量评价粉尘产生量。     

近地面大气颗粒物粒度与粒形特征

选择大气颗粒物污染代表性城市石家庄市,利用挂片法采集采暖期与非采暖期大气颗粒物样品,在CIS-50粒度粒形仪上进行视频通道测试,并利用扫描电镜对颗粒表面形态进行观察,得出颗粒物粒度分布、粒形参数及形貌特征.结果显示,大气颗粒物粒度分布为连续多峰曲线形态,粒径范围为0.8～120 μm,集中于10 μm以下,粒度均值变化为4.086 0～7.622 7 μm,标准差随粒度均值增大而增大;粒形参数中形状因子均值变化为0.718 3～0.899 3,分维度均值变化为1.041 1～1.072 0.上述数据均呈现在非采暖期间小于采暖期间的特征.扫描电镜观察表明大气颗粒物多为表面粗糙的块状形貌,粒度较大;团聚状次之,并呈粗、细2种团聚形态;球体颗粒粒度最小.分析认为,石家庄市近地面大气颗粒物粒度粒形变化受地面排放影响强烈,采暖期新增颗粒物粒度为5～8 μm,粒形为近圆形及圆形,呈聚合体形态;PM₅数量比与近方形及正方形颗粒数量比呈较好正相关,r 为0.945 8,与近圆形及圆形颗粒数量比呈负相关,r 为-0.972 6,PM₅在大气颗粒物粒度粒形变化中可能有重要影响.     

青岛市大气颗粒物来源的定量解析——化学质量平衡方法

在青岛采集了夏、冬两季的飘尘样品。用10μm入口切割和两级核孔膜滤膜,实现了飘尘粗、细颗粒的分极采样。分别用扫描电镜-X射线能谱分析技术和多元素化学分析数据的因子分析方法,定性识别排放源。用化学质量平衡方法定量解析源贡献:土壤扬尘和燃煤飞灰,硫酸盐二次颗粒物,以及海盐颗粒是3种主要来源;汽车尾气和2种工业排放的贡献较小。根据定量解析的结果,论述源排放的粒径分布和季节变化的特点。      

Part 1: Analytical modeling of symmetric multi-nose tube hydroforming

Part 1 of this series of papers presents an analytical model for a multi-nose tube hydroforming process based on a mechanistic approach. In this process, the tube is surrounded by a number of evenly distributed circular dies. The model was established based on equilibrium conditions, yielding criteria, geometrical relationships, and a volume constancy condition. The system of equations was derived and solved for various process parameters. The model validation was performed using finite element analysis and experiments. The model has the ability to predict process parameters such as stresses, strains, internal pressure, geometry variables, and thinning rate distribution. The model could be applied to regular planar tube hydroforming of polygonal shapes such as square, pentagon, or octagon. Details for establishing governing relationships for polygonal shape hydroforming from the multi-nose analytical model are given in Part 2 of this series of papers.     

石家庄市颗粒物质量浓度及粒度随高度变化规律

随着经济快速发展,城市高层建筑日益增多,人们活动空间增至到距离地面40m～100m高处,因此大气垂直空间的颗粒物污染状况日益受到人们的关注.就此,进行了可吸入颗粒物质量浓度、粒度的垂直分布研究,得到了可吸入颗粒物在垂直空间中的分布规律,建立了PM10随高度分布的回归方程,并对不同高度的浮尘样品进行粒度分布研究,进一步验证了PM10随高度增加细粒子含量增加的垂直分布规律.     

条形磁铁几何构形对层流中磁性颗粒分离行为影响的数值研究

增强磁场对流体中磁性颗粒或团聚物的分离回收作用是开梯度磁分离技术中的关键问题。通过建立数值模型,研究条形磁体4种排列方式（轴向交替、轴向并发、横向交替和横向并发）及不同磁端间距对颗粒捕获率的影响,并结合颗粒运动轨迹和磁场力分布情况对颗粒捕获结果进行分析,同时研究了磁体长宽比、颗粒磁化率、流体流速、磁体磁化强度对颗粒捕获率的影响。结果表明:对于条形磁体,当磁端间距足够远时,轴向布置优于横向布置;在小磁端间距下,轴向交替排列方式最优;对于横向交替排列,在同等磁通量和截面面积的矩形磁体下,长宽比为1:1的方形磁体对颗粒的捕获作用最优。该成果可为多磁体组合的磁分离器设计提供理论参考。     

南京冬季大气气溶胶粒子谱分布及其对能见度的影响

2009年11～12月采用宽范围气溶胶粒径谱仪（WPS）、自动气象站和能见度仪等高分辨率仪器对南京北郊气溶胶粒子的谱分布特征与气象因子的关系及其对大气能见度的影响进行研究.结果表明,数浓度谱呈双峰分布,主峰集中在0.04～0.1μm;质量浓度谱的2个主峰位于0.5～0.7μm和2.7μm左右;表面积谱的2个主峰分别位于...     

天水市大气降尘组成特征及表面电性模拟研究

对甘肃省天水市麦积镇大气降尘粒度分布及主要矿物组成进行了分析,并以实际降尘ζ电位作为参照,根据降尘中主要矿物组成的质量百分比,提出了计算法和混合法两种模拟大气降尘在水溶液中表面电性的方法.结果表明,麦积地区大气降尘属于可吸入颗粒粒度尺寸范畴,其主要矿物组成与质量含量为：石英（57.08%）、方解石（27.79%）、钠长石（10.29%）、白云母（4.84%）. 大气降尘在纯水中呈电负性,且ζ电位随着水溶液pH增加而减小.通过对比实际降尘与拟合方法所得到的ζ电位,发现两种拟合方式与实际降尘的ζ电位具有相似的变化趋势.降尘中矿物组成主导着降尘表面电位的大小和变化趋势,其对降尘表面电位的贡献率是最主要的.     

兰州市夏秋季颗粒物谱分布特征研究

采用APS-3321空气动力学粒径谱仪对兰州市2010年8～10月0.5～20μm大气颗粒物浓度及其谱分布进行了实时监测,并通过聚类分析方法结合气象观测数据对体积浓度谱特征及其影响因素进行了分析.以阐明兰州市夏秋季不同粒径段颗粒物浓度水平和粒谱分布特征及其成因.结果表明,0.5～20μm大气颗粒物小时平均数浓度、表面积浓度和体积浓度分别为(108.1±92.2)个.cm-3、(282.9±267.9)μm2.cm-3和(92.2±127.3)μm3.cm-3,细粒子(0.5～2.5μm)分别占0.5～20μm大气颗粒物数浓度、表面积浓度和体积浓度的98.7%、73.8%和52.9%.观测期间数浓度谱呈单峰分布,峰值出现在积聚模态,表面积浓度谱和体积浓度谱呈双峰型,峰值分别位于积聚模态和粗模态.颗粒物体积浓度谱主要有7类代表不同源和气象条件影响的分布型.受浮尘天气和局地扬尘影响的颗粒物体积谱分布在粗模态有明显的峰,而受机动车直接燃烧排放和二次扬尘影响的颗粒物体积谱分布呈双峰型,峰值分别位于积聚模态和粗模态.     

内蒙古乌达-乌斯太工业园环境单颗粒研究

2015年夏季在内蒙古乌达-乌斯太工业园布点采集了大气颗粒物核孔膜样品16件,采用扫描电镜（SEM-EDX）共表征了1600个单颗粒的形貌和化学组成,结果表明,研究区单颗粒主要为矿物颗粒、燃烧产生颗粒和含硫颗粒3大类,其中矿物颗粒不仅含有硅铝酸盐和碳酸盐这类常见颗粒,还有风化煤矸石和沙尘颗粒这两种特殊颗粒;燃烧产生颗粒不仅有通常的燃煤飞灰、烟尘集合体和絮状碳质颗粒,还有原煤尘颗粒.统计表明,烟尘聚合体、硅铝酸盐和沙尘这三者占颗粒物总数的64%,风化煤矸石尘和原煤尘主要呈现为可吸入颗粒（2.5~10μm）;烟尘聚合体和沙尘则主要为超细颗粒（<1.0μm）.总之,单颗粒分析揭示该典型煤炭工业园区大气颗粒物主要来源：园内燃煤排放和交通,上风向矿区煤炭生产和上风向沙漠自然活动.     

气象条件对可吸入颗粒物浓度的影响

气象条件对可吸入颗粒物浓度有较大的影响,通过对鞍山市二年来的监测数据进行分析,得出了结论并提出建议.     

不同品质燃油对公交车道路颗粒排放特征的影响

以国Ⅳ排放柴油公交车为样车,研究了3种燃油公交车的颗粒数量排放特性. 3种燃油分别为纯柴油、B20燃油〔V(生物柴油)∶V(纯柴油)=2∶8〕和G20燃油〔V(天然气制油)∶V(纯柴油)=2∶8〕. 结果表明:公交车燃用3种燃油的排气颗粒数量随粒径变化均呈双峰对数分布,其中核态颗粒数量峰值粒径均为10.8 nm;聚集态颗粒数量峰值粒径则因燃料差异而不同,其中纯柴油、B20燃油和G20燃油分别为80.6、69.8和60.4 nm. 对于不同类型道路,在公交车燃用纯柴油时,其快速路下的排气颗粒数量(7.35×1015 km-1)最低,分别比主干道和次干道低47.7%和55.1%. 对于不同品质燃油而言,在全程测试线路内,燃用G20燃油的公交车排气颗粒总数量(6.92×1015 km-1)最低,较纯柴油和B20燃油分别降低了42.5%和32.4%. 其中,G20燃油排气中核态颗粒数量为1.81×1015 km-1,较纯柴油和B20燃油分别降低了3.1%和15.4%,而聚集态颗粒数量则分别降低了49.7%和37.0%. 表明公交车燃用天然气制油可有效降低颗粒排放.      

天津近岸表层沉积物重金属和放射性核素分布特征

对渤海湾天津海域14个表层沉积物样品进行粒度、重金属和核素放射性活度测量,结果显示,沉积物组成以粉砂为主,其粒径在研究区横纵向上分别呈由南至北、由东至西逐渐变粗的分布特征.重金属元素含量为Cu:25.6~35.1mg/kg、Pb:44.1~67.7mg/kg、Zn:60~73.5mg/kg;210Pb活度为13.2~35.3Bq/kg,137Cs活度为0.05~1.28Bq/kg,重金属含量和放射性活度随粒径减小而增大,总体上呈由北至南逐渐增大的分布特征,在中部和南部分别呈由西北至东南和由西至东逐渐增大的分布特征.这主要是因为细颗粒组分对Cu、Pb、Zn、210Pb和137Cs的吸附作用大于粗颗粒组分,因此,其分布受渤海湾水流及其所导致的粒径变化所影响.     

上海工业区大气颗粒物中硫的化学形态和分布

用低压冲击式采样器 (DLPI) 采集了上海工业区和郊区大气中28nm~9.92μm粒径范围的颗粒物样品,用同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)和X射线荧光分析(SRXRF) 对样品中硫的化学形态和含量进行了研究.结果表明,粗颗粒物和细颗粒物中的硫,大部分以硫酸盐形式存在;超细颗粒物中除了硫酸盐硫之外,一部分硫以低价的还原态形式存在,可能的化学形态为金属硫化物、噻吩类有机硫化物.细粒子中硫的质量浓度高于粗颗粒,约 70%的硫分布在细粒子中.硫的质量浓度呈多模态分布.工业区的超细颗粒物峰值出现在0.091~0.154μm;细颗粒的分布为积聚模,峰值出现在0.38~0.611μm;粗颗粒分布为粗模态,在1.59~3.98μm和6.57~9.92μm出现2个峰值.郊区的超细颗粒物中硫的质量分布不存在峰值;积聚模出现两个亚模态,分别为峰值在0.261~0.380μm的“凝结模态”和峰值在0.611~0.945μm的“液滴模态”;粗模态峰值在2.38~6.57μm.污染来源和颗粒物形成、转换机制以及不同采样时间的气象条件差异决定了2个地区颗粒物中硫的分布特性,工业区颗粒物中硫的来源有海盐源的贡献,而郊区较少受海洋源的影响.     

2008奥运和后奥运时段北京大气颗粒物质量浓度和数浓度比对研究

为探索奥运和后奥运时段北京地区大气颗粒物质量浓度和数浓度变化规律及其主要影响因素,于2008-08-08～2008-10-07期间,在中国科学院大气物理研究所325 m气象观测塔附近的办公楼楼顶使用微量振荡天平（TEOM）和空气动力学粒谱仪（APS）在线实时测量颗粒物质量浓度和数浓度,同时结合地面气象资料和HYSPLIT轨迹模式对颗粒物的来源和传输过程进行了探讨. 结果表明,奥运期间北京大气颗粒物粗细粒子质量浓度（PM_2.5～10和PM_2.5）平均值分别为（23.1±1.6） μg·m^-3和（55.5±7.3）μg·m^-3,比非奥运时期分别降低18.2%和16.0%,比非源控制时期分别降低22.3%和18.0%;而奥运期间粗细粒子数浓度（PN_2.5～10和PN_0.5～2.5）平均值分别为（15±1）个·cm^-3和（3138±567）个·cm^-3,比非奥运时期分别降低23.4%和27.5%,比非源控制时期分别降低29.5%和34.3%. 观测期间风速、相对湿度和前1 d的降水与颗粒物质量浓度和数浓度存在显著线性关系,逐步回归分析结果显示,风速和相对湿度可以解释细粒子质量浓度和数浓度变化的42%和53%,而风速和前1 d的降雨则可以解释粗粒子质量浓度和数浓度变化的21%和39%;观测期间北京大气颗粒物主要受保定、石家庄等偏南地区输送的影响,偏南弱气流使北京大气细粒子质量浓度和数浓度迅速增加,而偏北强气流使区域大气粗细粒子得到彻底清除,体现了北京地区大气粗粒子受局地排放控制而细粒子受区域污染输送的特征. 对比观测期间颗粒物累积清除的2次典型过程发现,气象因素影响颗粒物浓度值波动,而局地源排放减少和区域输送减弱则使颗粒物粗细粒子浓度显著降低,北京及周边省（市、区）协同减排是保障奥运期间优质空气质量的主要原因.     

保守性离子在包气带层状土中运移规律研究

为研究溶质在多层层状包气带土中运移规律,选取5种颗粒配比不同的土样填装成由粗及细和由细及粗两分层顺序相反的土柱,通过室内试验研究保守性Br-在两种不同结构层状土中基本运移规律。研究得出:当土体表层遭受浓度为200 g/L Na Br一次性污染,在15 mm/12 h降雨强度下,Br-在第1、2层土体浓度经历快速上升段、峰值段、下降段3个阶段变化,第3、4、5层土体浓度经历上升段、平稳下降段。试验结束时,Br-在由粗及细的土柱中分布较均匀,在由细及粗的土柱中集中在表层;溶质穿透整个土柱的时间,由粗及细结构比由细及粗结构提前96 h。结果表明,在截污性能和延缓溶质向地下水补给方面,由细及粗结构均要优于由粗及细的结构。     

沈阳市大气细菌与真菌粒子的关系

用ＡＮＤＥＲＳＥＮ生物粒子采样器对沈阳市大气细菌和真菌粒子的密度、密度分布、粒度分布及两者关系进行了观察和。结果表明，沈阳市大气年平均密度细菌粒子为７２２８个／ｍ＾３，真菌粒子为１７９７个／ｍ＾３，细菌为真菌的４．１倍。细菌粒子密度和粒度均呈正偏态分布，真菌粒子密度和粒度均呈对数正态分布。〈８．２μｍ的可吸入粒子，细菌为４３２６个／ｍ＾３，占其总数的６１．４％；真菌为１５８３个／ｍ＾３，占其总数的     

2004年春季北京一次沙尘暴的理化特性分析

2004-03-27～2004-03-29北京发生沙尘暴天气期间,监测了气溶胶TSP、PM10和PM2.5的浓度,利用撞击式采样器采集了8级膜样品,并用ICP-MS分析了气溶胶中元素的含量,同时监测了地面辐射和风速的变化.结果显示,此次沙尘暴导致TSP浓度比平时增加3～4倍,PM10浓度增加2～3倍,PM2.5浓度有所降低.研究还表明:地壳元素Na、Mg、Al、Mn和Fe主要分布在粗粒子上.而污染元素Zn、Pb主要分布在细粒子上,污染元素主要是本地源.沙尘暴对总辐射有明显的影响,导致地面总辐射衰减了37.8%.受大风影响粗粒子浓度增加显著,细粒子浓度明显减少.     

北京市冬季气象要素对气溶胶浓度日变化的影响

对2004年1月1—15日北京气溶胶浓度与相对湿度、气压、风速、风向等气象要素的平均日变化进行分析,结果表明:北京冬季ρ(PM₁₀₎日变化明显,受气象要素的日变化影响. ρ(PM₁₀₎与相对湿度和气压呈正相关性;风速对ρ(PM₁₀)的日变化影响明显,09:00—18:00风速和ρ(PM₁₀₎变化趋势一致,呈正相关性,其他时间则呈负相关性; 风向对粗、细粒子的数浓度影响不同,细粒子数浓度在偏东风时大,西、西南风时小,而粗粒子则相反;粗、细粒子的数浓度日变化受气象要素的影响程度不同,相对于粗粒子,细粒子数浓度更易受气象要素日变化的影响.