军用装备砂尘环境试验技术

介绍了进行砂尘环境试验的目的、适用范围及环境影响因素,并说明应根据产品使用环境、本身特点及其产品技术条件来选择试验程序和确定各试验参数.同时指出了确定试验持续时间的方法,最后对砂尘试验箱(室)提出6点设计要求,为我国自行研制军用砂尘环境试验设备提供了依据,从而提高了我国军用武器装备对环境的适应性及可靠性.     

月球尘环境模拟试验方法研究

在调研国外月球环境地面模拟试验的基础上,分析了月球尘环境对于月面探测设备可能的影响以及开展月球尘地面模拟试验的意义和价值。以美国Apollo计划带回的月球尘样品为例,研究了月球尘的物理特性与化学成分,并对国外现有月球尘模拟产品情况进行了分析。对于极端环境条件下月球尘特性可能发生的变化和危害进行了分析。最后针对月球尘环境的特点,提出了从制备月球尘产品到环境参数模拟与控制到试验参数采集、分析与修正的一整套月球尘环境模拟试验方案。     

砂尘试验箱原理分析改进及相关标准探讨

结合砂尘的产生和运动机理,对砂尘试验箱的设计原理和应用特点进行了说明,着重对吹砂程中空气的温度和湿度、砂尘颗粒直径比例进行了分析,对气固两相流中颗粒浓度的均匀性进行了探讨。基于砂尘的运动特性,国内应用较普遍采用的闭式循环吹砂试验设备,无法实现砂的有效分离,导致吹砂试验箱试验过程中颗粒直径比例不满足GJB 150.12A要求。在MIL-STD-810H中,已经取消了对吹砂试验相对湿度≤30%的要求。基于吹尘和吹砂引起的不同环境效应,结合吹尘和吹砂试验设备原理和国内已有设备的现状,对现有试验方法和校准规范的完善、砂尘试验箱的改进设计提出了建议和意见。同时文中也介绍了国外开式、闭式循环、可变循环等几种不同类型的砂尘试验箱作为参考,基于砂尘试验的破坏机理提出了砂尘试验箱的分类和选型建议。     

交流耦合法在砂尘试验设备浓度控制中的应用

采用了交流耦合技术中的浓度在线监测装置.简要介绍了砂尘浓度闭环控制的组成和结构,并对交流耦合法的特点和原理进行了分析和研究,指出了影响测量效果的环境因素.结合设备中应用的砂尘浓度测量闭环控制系统,说明了运用交流耦合法进行浓度测量的具体流程和操作方法.通过实际应用,验证了良好的控制效果,达到了预期的控制目的.     

砂尘环境试验风洞稳定段和收缩段的数值模拟研究

采用计算流体动力学软件FLUENT,对砂尘环境试验风洞中稳定段和收缩段的气固两相流流场进行数值模拟.给出了计算采用的湍流模型及计算区域的网格划分技术.通过分析稳定段和收缩段的两相流流场的速度梯度分布,得到了反向加砂方式优于正向加砂方式的计算结果.     

不同地域4种常用树种滞尘和吸滞重金属能力比较研究

为评估常见树种叶片滞尘及吸滞重金属的能力,本研究收集了4种常见绿化树种在多个城市的滞尘及吸滞重金属数据,用数理统计、区划分析等方法,探讨不同树种叶片在多城市环境滞尘和吸滞重金属的差异及其影响因素。结果表明,女贞、悬铃木和广玉兰的平均滞尘量差异不大,香樟滞尘量略低于其他3树种,但女贞叶片的滞尘潜能最大;女贞、广玉兰叶片滞尘量表现为南方城市大于北方城市,悬铃木叶片滞尘量表现为北方城市大于南方城市;在季节滞尘上,女贞叶片滞尘量表现为夏季低于秋季,悬铃木、广玉兰和香樟则是夏季高于秋季;多城市树种吸滞重金属分析显示,对Pb、Cd、Cu和Zn具有最大吸滞量的树种均是香樟,对Pb、Cd、Cu和Zn具有最大吸滞潜能的树种分别是女贞、悬铃木、香樟和香樟;香樟叶片对Pb、Cd的吸滞量受地域环境变化的影响较小,在中国南方城市比其他3树种更具有应用普适性;女贞叶片对Cu、Zn的吸滞量受地域环境变化的影响较小,比其他3树种具有普适性。     

北京市城乡环境梯度下街尘中重金属污染特征

街尘是引起城镇面源污染分布最为广泛、最重要的污染物载体.以城乡环境梯度为出发点,以北京地区的中心城区-城中村-郊区区县-乡镇-农村村庄的街尘为研究对象,并对街尘的粒径进行分级,分析城乡环境梯度下街尘的单位面积质量、粒径组成的分异规律和街尘的重金属含量及赋存形态,揭示城乡环境梯度对街尘及其负载的中重金属污染的影响和街尘中重金属污染的粒径效应,以期为我国城市化进程中街尘的源头控制和分层次管理提供科学依据.结果表明,街尘中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn这5种重金属浓度以中心城区最高,农村村庄最低,单位面积街尘量则相反.街尘中Ni、Pb、Zn的弱酸可提取态比例较高(19.1%、11.1%、34.8%),Cr和Cu则相对较低(3.7%、2.1%).粒径<105μm街尘对重金属总量的贡献率(32.4%～62.4%)要大于其所占总质量比例(22.9%～49.6%).对重金属污染在不同城乡环境梯度可采取不同的控制策略:中心城区和郊区区县可加强细粒径冲刷的关注,而农村村庄和城中村则需加强环境卫生管理与改善道路清扫方式和频率.     

太原市叶面尘中重金属分布特征及其健康风险评价

微量金属污染普遍存在于城市环境的各个区域,了解城市痕量重金属污染现状,对污染控制和城市发展具有重要的意义.为探讨太原市叶面尘中重金属的污染水平及其对人类健康的影响,以太原市5个不同功能区冬青卫矛（Euonymus japonicus Thunb.）叶面尘为研究对象,采用ICP-MS测定了As、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu的含量,通过地积累指数法和Hankanson潜在风险指数法对重金属的生态风险进行了评价,并采用美国EPA健康风险评价模型对重金属的儿童致癌和非致癌健康风险进行了评估.结果表明,太原市居民区冬青卫矛叶面滞尘量最高为47.18 mg·g^-1,文教区最低为11.92 mg·g^-1,其中,Cd、Cr和Zn为叶面尘的主要污染物,平均含量分别为土壤背景值的8.00、2.69和2.04倍.地积累指数和生态风险因子分析表明,Cd是叶面尘中主要的生态风险因子,其生态风险贡献率在不同功能区的叶面尘中占比为78.47%~87.19%.非致癌风险评价表明,Cr、Cd和As的风险均小于1.0,非致癌总风险值在不同功能区的叶面尘中为1.03~1.77,均超过了阈值1.0,表明对儿童健康存在一定的风险.而儿童致癌风险评价表明,Cr、Cd和As无致癌风险.Pearson相关性分析及主成分分析表明,叶面尘中重金属的来源为煤燃烧、交通排放和金属冶炼.     

铸造动物蛋白质胶型芯砂的清洁生产工艺

 铸造生产的两大污染源,一是使用含有有毒物质的树脂黏结剂,二是排放的废砂成为大量固体废物.采用近乎属于固体工业废物的动物胶做型芯砂黏结剂,用红外光谱分析、热分析及元素分析等方法探讨了其对环境的影响以及所制造型芯砂的回用性能、再生工艺等.实验结果表明,该工艺不污染环境,是铸造型芯砂的清洁生产工艺.     

涡流控尘装置的控尘机理及试验研究

针对综掘工作面粉尘产生量大、风速高的现状,提出在综掘工作面应用涡流控尘技术,以提高除尘系统的收尘效率.分析涡流控尘装置的控尘机理;并通过实验室模拟试验,分析了涡流强度、涡流控尘装置距迎头距离、压抽比等与系统控尘效率的关系;通过一系列试验,证明涡流控尘技术能够有效防止迎头处粉尘扩散,提高除尘器的收尘效果,使工作面环境得到很大改善,进而取得较好的除尘效果.     

2021年中国北方首次沙尘天气的多源遥感分析

利用多源遥感数据和NCEP再分析资料,从沙尘源区的地理环境和气候特征出发,对2021年中国北方首次沙尘天气事件每日的大气环流形势以及沙尘的水平,垂直分布特征进行深入的研究分析.结果表明:源区内异常增温,降水稀少的气候背景下致使大面积裸露松散的土壤含水量较低,为大范围,高强度沙尘天气的形成提供了物质基础;频繁活动的冷空气,是沙尘天气爆发的动力因子.沙尘在强风中沿东南方向向下游地区输送和扩散,中国西北,华北,黄淮,江淮,江汉地区和江南北部等地先后受到沙尘天气的影响,空气质量迅速恶化,首要污染物为PM₁₀.此外,沙尘气溶胶东移也波及朝鲜半岛,日本等下游地区.在输送过程中,内陆地区沙尘主要分布在1~6km,而下游地区的沙尘则集中分布在2km高度附近,粒径较大的沙尘出现在近地表的频率较高,较小的颗粒主要分布在对流层中下层.     

基于Mie理论的带电沙尘媒质微波衰减特性研究

目的研究带电沙尘媒质中微波衰减特性。方法根据带电球形粒子Mie散射理论,分析带电沙尘粒子的散射特性及带电沙尘媒质的微波衰减。结果在同一频率下,消光系数随着沙粒半径增大而增大,带电沙粒的消光系数要大于不带电沙粒的消光系数。对于同一频率和能见度,带电沙的衰减要比不带电沙的衰减要大,且衰减随能见度的增大而减小。结论带电沙尘粒子对微波传播影响比中性沙尘粒子明显。     

北京城区道路灰尘季节性粒度分布及分形特征

对采集的北京城区道路灰尘样品用扫描电镜及X射线能谱进行形貌特征分析,用激光粒度仪进行粒度测定.结果表明:北京城区四季道路灰尘包含矿物颗粒,轮胎磨损颗粒及球型燃烧颗粒,四季道路灰尘粒度分布频率曲线均呈双峰态分布,第一峰值粒径介于256~303μm,第二峰值粒径介于74~88μm.四季道路灰尘粒度分布分形维数为1.7533~2.3137,平均粒径为188.08~200.20μm,分选性差,呈极不对称的极正偏宽峰态到很窄峰态,属砂土.四季道路灰尘均主要是局地灰尘跃移搬运形成,直接通过大气运移沉降的远源灰尘相对较少.平均粒径春季>秋季>夏季≈冬季,分选系数夏季≈秋季>冬季>春季,峰度冬季>秋季>夏季≈春季,偏度无较大区别.春季灰尘可吸入颗粒物最高,并含有可入肺颗粒物,对人体健康和大气环境的危害潜力不容忽视.     

东北地区2002年春季沙尘暴的物质特征和成因分析

沙尘暴是东北地区冬春季一种常见的灾害性天气,研究东北地区沙尘颗粒的特征,来源和成因是防止沙尘暴的关键.通过对东北地区2002年春季沙尘暴物质的粒度分析和孢粉分析,发现沙尘暴物质中孢粉丰富,主要以草本中的蒿属和藜科为主.沙尘颗粒的中值粒径为10～20μm. 通过粒度分布曲线和孢粉组合可以从新的角度分析沙尘来源.通过对扬沙和沙尘暴季节分布规律,多年分布规律和地质历史时期及人类历史时期的出现规律的研究,发现东北地区扬沙沙尘暴以冬春型为主,50年中冬春季发生沙尘天气的次数占总次数的75%.在地质历史时期和人类历史时期扬沙和沙尘暴就频繁出现,50年来,扬沙和沙尘暴在波动中减少,2000年开始在东北地区扬沙和沙尘暴出现频率增强.东北地区扬沙和沙尘暴出现频次、强度和分布的南界受冬季风强度控制,冷干组合是沙尘暴高发的有利条件.     

风廓线雷达在北京地区一次强沙尘天气分析中的应用

基于北京地区逐小时风廓线雷达数据、大气成分观测数据以及地面常规观测资料对2017年5月3~7日一次沙尘天气过程进行了研究.结果表明：受蒙古气旋影响,全国多地出现空气质量严重污染,其中北京PM₁₀浓度达到严重污染级别时间超过30h.通过对边界层内水平风场、垂直速度以及大气折射率结构常数等要素进行分析,研究发现沙尘爆发前,边界层内出现平均风速达到14.8m/s的西北急流核,该急流核的建立有利于将高层沙尘粒子向近地面传输,而沙尘爆发阶段边界层通风量较前期增加31.6%,中低层的通风量逐渐占据主导地位,使近地面PM₁₀浓度出现爆发性增长.此外,整个沙尘天气过程中,以弱下沉运动为主,垂直速度在1m/s以下,而沙尘天气爆发前,边界层内出现强烈垂直下沉运动,达到5.3m/s.同时,大气折射率结构常数出现1.0×10^-16的高值中心.二者均先于地面污染物浓度的变化,预报时间提前量为8~9h,可为今后沙尘预报提供一定参考.     

沙尘的红外衰减特性研究

应用Mie理论分析了沙尘粒子的散射特性,研究了具有一定粒径分布的沙尘粒子的红外衰减特-洼。研究结果表明,指数分布和对数正态分布下沙尘的衰减预测结果比较接近且随能见度的增大衰减减小。不同沙尘天气衰减计算结果表明,波长为11μm时,沙尘暴引起的衰减最大、自然沙尘引起的衰减最小。     

羧甲基纤维素抑尘剂的制备及其应用研究

以羧甲基纤维素、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为原料,用溶液聚合法制备出一种环保软膜抑尘剂.探讨了添加甘油、辛癸基葡糖苷对抑尘剂吸水性能、润湿性能的变化以及m(甘油):m(辛癸基葡糖苷)以不同配比加入抑尘剂后对粉尘含水率的影响.经傅里叶红外光谱、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对制备的产物进行结构表征和形貌的分析.对抑尘剂的性能:耐风蚀性、温度适应性进行了测试.结果表明:当m(甘油):m(辛癸基葡糖苷)为2:3,室温时粉尘含水率达15.8%、50℃粉尘含水率仍可达11.7%;经3 h(15 m/s)风速吹扫,粉尘损失率仅为2.3%.     

利用偏振-米散射激光雷达研究广州一次浮尘天气过程

利用偏振-米散射激光雷达、颗粒物监测仪数据,结合风廓线等气象资料分析讨论了2012年3月25日广州浮尘天气气溶胶污染事件,通过气团后向轨迹分析了沙尘气溶胶的来源及路径.结果表明本次污染过程与我国西北地区大部沙尘暴产生的浮尘远距离输送有关;浮尘期间相对湿度迅速下降,测点PM10中PM2.5所占的比例在28%~31%之间,与广州地区以细粒子污染为特征不同,本次气溶胶污染事件主要是由粗粒子引起;影响近地面的沙尘层主要分布高度在1000~2000m区域;沙尘过境期间探测到气溶胶最大退偏比为0.34.