Effect of density-driven flow on the through-diffusion experiment

Diffusion is one of the main mechanisms of solute transport in pore water of geologic media. The effective diffusion coefficient of a solute in a rock is usually measured by the through-diffusion experiment. However, in this experiment, the effect of advection, induced by density difference between dense aqueous solution and pure water, has not been considered. To evaluate the effect of density-driven flow, a through-diffusion experiment using Fontainebleau sandstone was conducted for KCl and KI aqueous solutions with various densities. The measured effective diffusion coefficients were positively correlated with the density difference; the effective diffusion coefficient of a 1 M KI solution (density difference, 0.119 g/cm³) was one order of magnitude larger than that of a 0.1 M KCl solution (density difference, 0.005 g/cm³). The result is explained by a theoretical model using a diffusion–advection equation including Darcy's law. Based on the theory, a diagram to evaluate the condition at which the measured effective diffusion coefficient does not include the effect of advection is presented.     

Spatial diffusion patterns of Protestants in Guangdong since 19th century

地理环境往往会对宗教的扩散和分布产生重要影响.扩散是宗教地理研究关注的一个重要方面,而对具体宗教扩散模式的研究在国内尚属薄弱.对基督教新教自19世纪初传人广东后的空间扩散形态进行分析,发现存在着多种扩散模式.其中,点轴式迁移扩散最为普遍,但中间障碍的存在常常使发展轴线发生变换;等级扩散呈现出按照人口分布规模、交通地重要性和行政等级的特征;传染扩散模式随着媒介的变化而不断演进;依托海岛的跳板式扩散则是沿海地区基督教扩散的特殊形式.这些模式虽是从经典文化扩散模式演化而来,但在具体特征上已有显著变化.研究试图对传统的文化扩散模式进行重新解读,并为"腹地一口岸一市场"的文化扩散理论提供成熟案例.     

Size distributions and sources of elements in particulate matter at curbside, urban and rural sites in Beijing

Size distributions of 29 elements in aerosols collected at urban, rural and curbside sites in Beijing were studied. High levels of Mn, Ni, As, Cd and Pb indicate the pollution of toxic heavy metals cannot be neglected in Beijing. Principal component analysis (PCA) indicates 4 sources of combustion emission, crust related sources, traffic related sources and volatile species from coal combustion. The elements can be roughly divided into 3 groups by size distribution and enrichment factors method (EFs). Group 1 elements are crust related and mainly found within coarse mode including Al, Mg, Ca, Sc, Ti, Fe, Sr, Zr and Ba; Group 2 elements are fossil fuel related and mostly concentrated in accumulation mode including S, As, Se, Ag, Cd, Tl and Pb; Group 3 elements are multi-source related and show multi-mode distribution including Be, Na, K, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Mo, Sn and Sb. The EFs of Be, S, Cr, Co, Ni, Cu, Ga, Se, Mo, Ag, Cd, Sb, Tl and Pb show higher values in winter than in summer indicating sources of coal combustion for heating in winter. The abundance of Cu and Sb in coarse mode is about 2-6 times higher at curbside site than at urban site indicating their traffic sources. Coal burning may be the major source of Pb in Beijing since the phase out of leaded gasoline, as the EFs of Pb are comparable at both urban and curbside sites, and about two times higher in winter than that in summer.     

全国大气扩散输送模态与区划研究

基于NCEP再分析气象资料,使用HYSPLIT模式对我国大陆区域进行了一整年的连续轨迹计算.轨迹以1°×1°的网格化经纬度分辨率进行计算.考虑气候、地理及经济因素,将全国计算区域分为10个大区,分别统计各大区出发的轨迹在全国的分布频率.根据全年和各季的轨迹统计结果,分析我国不同区域的大气输送扩散特征以及区域间大气环境的相互影响潜势.结果表明,全国10个大区的大气扩散输送模态可分为特性不同的7大类,其中以西北方向的3个大区为一类,西南高原的2个大区为另一类,其它各区自成一类.10个大区大气扩散物质的累积效应差异显著且季节变化特征各异.全国以西南区(XN)东部大气累积效应最强,东北区(DB)累积效应最弱.     

广州市不同功能区大气二噁英含量和分布特征研究

应用气相色谱-高分辨率质谱仪(GC-HRMS)对广州市秋冬季6个区域环境空气样品中的17种2,3,7,8-氯代二英含量进行了检测.结果表明,广州市各观测区域大气中二英毒性当量浓度范围为0.151～2.230pg.m-3,均值为0.418pg.m-3.各观测区域空气中二英毒性当量浓度分布存在一定的差异,本研究的背景区、居民住宅区和商业区二英毒性当量浓度较低且水平相近,分别为(0.294±0.099)、(0.305±0.115)、(0.308±0.102)pg.m-3.交通枢纽区、郊区和工业区二英毒性当量浓度相对较高,分别为(0.342±0.049)、(0.423±0.113)和(0.838±0.704)pg·m-3.广州市不同功能区二英毒性当量浓度呈现背景区<住宅区<商业区<交通枢纽区<郊区<工业区的分布特点.与2004年相比,广州市城区二英毒性当量浓度有所下降,郊区毒性当量浓度有所上升.     

东南沿海生物气溶胶的扩散模拟研究

将沿海扩散模式OCD与区域输送模式相嵌套,集成在区域空气质量模拟系统RegAQMS中,由天气研究和预报模式WRF提供气象场,大气边界层模式计算湍流场和边界层特征参数,并引入生物气溶胶的干湿沉积、生物学衰变、温度和湿度衰减、紫外辐射衰减等过程,使得RegAQMS具备模拟生物气溶胶浓度分布的能力.利用改进后的RegAQMS,以2008年7、8月为例,针对东南沿海地区,进行了口蹄疫病毒生物气溶胶扩散有关物理和生物过程的敏感性试验,对地面口蹄疫病毒浓度进行模拟和风险等级评估.敏感性试验表明,考虑干湿沉积、温度、湿度和生物学衰减过程之后,7、8月地面病毒平均浓度(≥0.01μg.m-3的网格点平均)分别减小61.9%和65.6%,污染区面积分别减小25.6%和50.1%,温度衰减是影响夏季病毒浓度的最主要过程,生物学衰减和干湿沉积也起着较大的作用,湿度衰减的影响很小.风险和感染评估结果表明,在与前人研究类似的源释放条件下,研究区域大部分为低等风险区和安全区,高等风险区以上的面积较小,呈条状分布在两个主要风频的下风向,7月和8月的风险区面积分别占整个区域面积的61.6%和54.2%,感染区面积占整个区域面积的不到1%.受海洋大气和海峡地形作用的影响,流场规则、日风向变化和水平湍流强度小,这些是引起病毒较高传播风险和感染的主要原因.     

几种网格数据处理方法的应用与评述

对于利用网格布点所测得数据的处理,可采用积分法、趋势面法、多项式法和平均值法,各种处理方法各有其特点。平均值法计算简单,各个网格权重相同,意义明了,但精度不高;积分法和趋势面法考虑到了位于中心的网格对整个区域的贡献率大,组成的三角形多,统计时利用次数就多,边缘的网格数据利用次数少,物理意义明确。积分法还可计算总量,趋势面法可以在图上表示区域分布及变化趋势;多项式法除了计算其平均值外,还可模拟测定值,可计算测得数值序列趋势值和偏差值,分析污染物分布及变化情况。使用时要根据分析对象的物理意义及研究目的不同,选择不同的数学模型和计算公式。     

小型池塘水-气界面CH4冒泡通量的观测

为了量化亚热带浅水养殖塘CH_4冒泡通量占CH_4总通量的比例,选取安徽省全椒县两个小型池塘为研究对象,采用倒置漏斗法和顶空平衡法,自2016年7月28日至8月13日观测夏季水-气界面的CH_4通量.结果表明,两个池塘CH_4冒泡通量分别是121.78 mg·(m~2·d)~(-1)和161.08 mg·(m~2·d)~(-1),CH_4扩散通量分别是3.38 mg·(m~2·d)~(-1)和3.79 mg·(m~2·d)~(-1),CH_4冒泡通量占总通量比例分别是97.5%和96.4%.CH_4冒泡通量具有高度空间异质性,A塘CH_4冒泡通量的变化范围为0.11~446.90 mg·(m~2·d)~(-1),B塘CH_4冒泡通量变化范围为0.05~607.51 mg·(m~2·d)~(-1).两个池塘的气体冒泡速率都是白天高于夜间,主要受风速控制.对于较浅的池塘,在小时尺度上,CH_4冒泡通量的主要影响因素是风速;在日尺度上,CH_4冒泡通量的主要影响因素是风速和水深,其中CH_4冒泡通量与风速呈正相关关系,与水深呈负相关关系.不同纬度的水体CH_4冒泡通量不同,中纬度地区的淡水环境比高纬度地区CH_4冒泡通量更高.通过观测手段量化小型浅水池塘CH_4冒泡通量,可以为准确估算内陆水体对区域和全球碳循环的贡献提供数据支持和理论参考.     

2015~2018年中国代表性城市PM2.5浓度的城乡差异

选取中国6大城市群中的11座代表性城市为研究区域,将监测站点划分为城区、郊区和乡村站,进而分析各城市间PM_2.5浓度的城乡差异规律.结果表明,同一城市群各城市之间,或同一城市的城区、郊区、乡村站间PM_2.5日变化皆较为相似.京津冀和长三角地区的城市城区PM_2.5浓度最高,高于郊区7.8%~9.7%,高于乡村11.3%~16.9%,而粤港澳大湾区和内陆城市群（成渝、长江中游、关中平原城市群）的城市郊区PM_2.5浓度最高,高于城区2.6%~11.2%,高于乡村16.7%~26.5%.各城市间城乡PM_2.5浓度差值的日变化规律不尽相同,可呈单峰（如上海）或双峰（如杭州）变化,极值可出现在白天（如广州）,亦可在夜间（如深圳）.PM_2.5的排放与传输扩散共同对11城市城乡PM_2.5浓度分布产生影响.     

辽东湾大气中多环芳烃的含量组成及气粒分配

2016年5月和8月对辽东湾大气环境中气相和颗粒相样品进行了走航和定点采集,并对24种PAHs在气相和颗粒相中的含量和组成进行探讨,对15种PAHs的气粒分配过程进行了分析.结果表明：5月和8月辽东湾大气气相和颗粒相中∑₂₄PAHs总平均含量分别为28.8 ng·m^-3和24.0 ng·m^-3,气相中∑₂₄PAHs含量5月小于8月,颗粒态∑₂₄PAHs含量5月大于8月,低分子量PAHs主要分布在气相中,高分子量PAHs组分主要分布在颗粒相,中等分子量PAHs的气粒分配更容易受到气温等环境条件影响;气粒分配系数K_p随着PAHs分子量增加而增加;lgK_p-lgP_L模型和lgK_p-lgK_OA模型的斜率m分别为-0.35和0.37,偏离平衡态m为-1或+1,辽东湾气粒分配未达到平衡;假设达到平衡态时的lgK_p-lgK_OA模型、lgK_p-lgP_L模型和碳黑-空气模型均表明,5环PAHs的模型预测结果与实际测定结果之间的吻合程度较好,15种PAHs的碳黑-空气模型能够更好地接近野外实际测定值,低分子量和中等分子量PAHs的气粒分配受到碳黑影响较大.