2012年夏季太原气溶胶散射和吸收特性的研究

利用2012年夏季太原大气成分观测站黑碳仪、浊度仪、颗粒物监测仪的监测资料,运用统计分析方法分析了该地区气溶胶的散射和吸收特性。结果表明:2012年夏季,太原散射系数、吸收系数和消光系数小时平均值分别为(448.5±323.5)、(93.6±65.6)和(548.1±383.4)Mm~(-1)。在该地区气候特征、大气低层物理过程及人类活动的共同影响下,散射系数、消光系数日变化特征表现为单峰型,而吸收系数表现为双峰型。3个系数与PM_(2.5)和PM_(1.0)质量浓度有较好的相关性,特别是消光系数与PM_(2.5)质量浓度的相关系数达到0.93。通过比较PM_(2.5)和PM_(1.0)平均质量浓度散射效率、吸收效率和消光效率,得出小粒径粒子对3个系数的影响比大粒径粒子更明显。通过拟合3个系数小时均值最大出现频率,得出该地区3个系数本底值分别为252.3、59.2和287.2 Mm~(-1)。     

2013年成都地区一次秸秆焚烧特征及成因分析

2013年9月14~17日成都及周边地区出现了一次秸秆焚烧空气污染过程,成都、德阳受污染影响较严重,乐山、眉山影响相对较轻。基于空气污染指数API,结合雷达消光系数反演图、在线气团后向轨迹及探空斜温图分析本次空气污染过程,主要是由成都城区以南地区秸秆焚烧及区域边界层辐射逆温等不利扩散气象条件共同造成的。     

基于地面微脉冲激光雷达的上海冬季霾强度及高度分析

利用2009—2013年冬季地面气象观测数据筛选出非霾和不同强度霾的影响时次,采用能见度与消光系数的定量关系和冬季波长系数对微霾冲激光雷达反演修正得到的气溶胶消光系数,分析了上海地区气溶胶在垂直高度上的集中范围,当地面出现轻微霾、轻度霾、中度霾、重度霾时气溶胶分别主要集中于近地面0.81、0.49、0.41、0.40 km以下,非霾时气溶胶主要集中在近地面1.35 km以下;在此基础上,根据判别不同强度霾的能见度标准和能见度与消光系数的定量关系,将能见度换算为消光系数,再对微脉冲激光雷达反演消光系数进行修正,从而判断高空霾的强度及所处的高度;另外还探讨了云对产生重度霾的影响、降水与中度霾和重度霾的关系以及颗粒物质量浓度与不同强度霾的关系,发现48.53%的重度霾是受云影响而产生的,37.11%中度霾发生前后伴有降水现象,51.14%的重度霾发生前后伴有降水现象,非霾、轻微霾,轻度霾、中度霾、重度霾期间的颗粒物浓度和细颗粒物占的比例依次增大.     

大气气溶胶消光系数的计算方法研究

基于Mie散射理论,在过去的同种颗粒消光系数计算的基础上,对多种成分颗粒的大气气溶胶,建立了消光系数的平均(理论的)计算方法,同时,利用容积占比等效折射率,建立了消光系数的等效计算方法,验证了该等效法的可靠性。随着最近实验测量技术的发展,可将大气气溶胶分成成分相近的若干组分,应用上述方法可按这些组分去计算成分复杂的实际的大气气溶胶的消光系数。对Kleiner Feldberg测量数据的应用得到了较理想的结果,这充分说明了方法的可靠性和可行性。该方法的建立,不仅为气溶胶的光学特性研究提供了一个新的理论方法,也为分析大气环境质量提供了有力的支持。     

北京市能见度下降与颗粒物污染的关系

为了解北京市能见度下降的主要原因,在1999—2000年对各种污染物的消光系数和不同粒径太小颗粒物的质量浓度进行了观测．发现颗粒物的散射消光作用在北京市能见度下降中占有主要地位,其中与细粒子的关系更为密切．在不同季节运用不同的回归方程,利用细粒子质量浓度可以方便快捷地估算出大气能见度的近似值。     

杭州城市大气消光系数和能见度的影响因子研究

为了解杭州市能见度下降与大气污染之间的关系，在2001年5月至2002年5月对不同粒径的颗粒物（PM10、PM2.5）的质量浓度进行了观测，结合晴天天气条件下的大气能见度，推算污染物和水汽分子对大气的消光散射，发现细微颗粒物的散射消光特性对杭州市能见度下降起主要作用，并得到能见度与细微颗粒物浓度比值（PM2．5／PM10）的关系；分析了大气能见度和消光系数与PM2．5／PM10和相对湿度的相关系数。     

北京市气溶胶消光系数垂直特征及影响因子探讨

为研究北京市气溶胶垂直方向上的分布特征,利用微脉冲激光雷达（MPL）对北京市2015年12月-2016年11月的气溶胶光学特征进行分析,讨论了气溶胶消光系数的季节性特点以及不同污染等级下的垂直分布,并对其影响因素进行了探讨.结果表明:①北京市气溶胶消光系数垂直特征在季节上存在异质性.秋、冬两季近地面1.0 km以下气溶胶消光系数显著增大,最大气溶胶消光系数大于1.0 km-1;春、夏两季污染日较少,气溶胶消光系数在垂直方向上变化较为平缓.②不同污染等级下气溶胶消光系数的垂直特征差异明显.空气质量为优-良水平时,气溶胶消光系数较低,基本不高于0.7 km-1;轻-中度污染时,气溶胶消光系数在不同季节差异较大,冬、春两季气溶胶消光系数不超过0.8 km-1,夏、秋两季在1.0 km-1左右,部分监测站甚至在1.4 km-1左右;重度及以上污染时,气溶胶消光系数基本在1.0 km-1以上,最高可达1.7 km-1.③105 m处气溶胶消光系数与ρ（PM_2.5）相关性较好.气溶胶消光系数除受ρ（PM_2.5）影响外,还受相对湿度影响较大.夏、秋两季对流层底层大气相对湿度偏高,致使气溶胶消光系数显著高于春季和冬季.研究显示,利用激光雷达可对北京市气溶胶垂直方向分布特征进行有效分析,气溶胶的垂直分布受污染水平和相对湿度的影响呈季节性变化.      

三种激光雷达监测污染物分布和输送对比

利用3种不同型号激光雷达在广州番禺大气成分观测站开展外场同步对比观测实验.通过全球地基气溶胶监测网（AERONET）气溶胶光学厚度（AOD）产品验证了3种激光雷达原始信号反演消光系数的可靠性.同时对比探讨了激光雷达低层反演能见度产品与能见度仪的相关性;对比美国国家环境预报中心全球同化系统模式（NCEP-GDAS）模拟结果讨论了激光雷达对混合层高度反演的有效性.最后利用个例分析揭示不同天气型下污染物可能的外源输送和本地积累.量化分析结果表明：3部激光雷达反演的能见度与能见度仪的相关系数均达到0.7以上,混合层高度均与NCEP-GDAS模式计算的混合层高度具有一定的可比性.与模拟结果相比,白天混合层高度在霾天气时相对较低,更能有效的揭示霾天气,亦可反映夜间间歇性湍流特性.应用分析表明：3部激光雷达均能较为一致的监测污染物的输送和本地的累积.外来输送主要以弱冷空气输送型为例,分析个例（2014年11月21~22日、24~25日）表明：后一过程（24~25日）由于夜间混合层高度（MLH）低,导致上层的粒子无法下传,污染物聚集在0.8km,且快速过境了,而前一过程（21~22日）整层输送,导致了近地层相对高的PM_2.5浓度;本地累积主要以冷高出海型为例（2014年11月25日20：00~27日20：00）,逆温与低的地表通风系数共同造成了前一时段（25日20：00~26日20：00）的消光明显高于后一时段（26日20：00~27日20：00）.     

醇类对甲苯燃烧烟尘的影响研究

甲苯作为重要的化工原料和有机溶剂,在日常生活中有着广泛的应用。甲苯燃烧时会产生大量黑烟,对环境造成污染;而醇类作为清洁燃料,对甲苯燃烧烟尘的生成具有抑制作用。围绕常见的甲醇和乙醇,借助模拟燃烧试验,利用烟密度计、TEM、电子称等设备,通过分析不同混合体积比例下甲苯燃烧烟气的消光系数、烟尘的微观组织及混合燃料的质量损失速率,发现甲醇和乙醇两种醇类对甲苯燃烧烟尘的产生具有抑制作用;这种抑制作用随醇类比例增加而增强。将甲苯-甲醇、甲苯-乙醇两种混合燃料的烟气消光系数和质量损失速率进行比较,发现甲醇的添加比乙醇的添加对甲苯燃烧烟尘产生的抑制作用更加明显。     

天津市春季气溶胶消光特征和辐射效应的数值模拟

根据GRIMM气溶胶粒谱分析仪对粒子数浓度在线观测资料,拟合了天津市春季霾日和非霾日的气溶胶粒子谱分布,结合同期气溶胶样品化学组分分析结果,利用米散射理论计算分析霾日和非霾日气溶胶消光特征.在此基础上,对辐射传输模式LOWTRAN7中气溶胶光学参量进行了修正,利用修正后的模式模拟霾日和非霾日的地面辐射通量密度.结果表明,观测期间非霾日气溶胶消光系数平均为0.253km-1,散射系数平均为0.213km-1.霾日气溶胶消光系数平均为0.767km-1,散射系数平均为0.665km-1.对比模式计算的辐射通量密度与观测值,表明短波辐射模拟效果较好.