五台山大气CO2本底浓度及源汇特征

基于五台山站2017年1月~2020年12月的大气CO₂连续观测资料,采用平均移动过滤法（MAF）和后向轨迹分析方法,对五台山大气CO₂本底浓度及源汇特征进行研究.结果表明：五台山大气CO₂浓度受到区域或局地源汇的影响,筛分后的CO₂本底小时浓度振幅为44.9×10^-6,小于未经筛分的CO₂浓度振幅94.7×10^-6.2017~2020年CO₂本底浓度呈逐年上升趋势,但增幅放缓;抬升浓度占比有所下降,吸收浓度占比波动较小,表明人类活动对CO₂浓度的影响逐年减弱,而五台山周边地区陆地生态系统碳汇作用相对稳定.CO₂本底浓度夏季最低,秋冬季次之,春季最高;日变化夏季最明显,峰谷值分别出现在05：00和16：00,其他季节日振幅仅在0.7×10^-6~1.8×10^-6之间.与本底浓度相比,抬升浓度的差异值自10月至翌年3月明显增大,而吸收浓度的差异值在6~9月最显著,分别反映出人为活动排放源以及陆地生态系统吸收汇对CO₂本底浓度的影响.源汇浓度日变化均为单峰结构,抬升浓度白天高、夜间低,吸收浓度刚好相反.春、秋和冬季造成CO₂浓度明显抬升的地面风向主要为西南风,且随风速的增加CO₂浓度能够保持较高水平,而夏季主要为东北偏东风;春、夏季,2~4m/s的风速有利于进一步降低CO₂吸收浓度.后向轨迹分析表明,气团远距离输送对源汇浓度的影响除了取决于气团途径区域的CO₂排放情况,还与气团的空间垂直输送路径有关.     

基于两种受体模型的太原市大气降尘来源解析及季节变化特征

于2019年11月至2020年12月期间在典型工业城市太原市开展了降尘采样和降尘化学组分分析.采样期间,太原市平均降尘量约为7.9t/(km²·30d),并呈现在4~6月较高.在选取的8个监测区域中,清徐和巨轮的平均降尘量较高,分别为10.7t/(km²·30d)和10.6t/(km²·30d).降尘化学组分质量中地壳元素(Ca、Si、Al)占比较高,巨轮和桃园监测区域的降尘中Fe元素的质量显著高于其他监测区域.将降尘量和化学组分分析结果分别纳入正定矩阵因子分解(PMF)和偏目标转换-正定矩阵分解(PTT-PMF)两种受体模型中对太原市降尘进行了定量来源解析.通过比较两种受体模型的拟合性能和解析的因子谱发现:PTT-PMF受体模型相较于PMF能够更好地区分出降尘中城市扬尘源和建筑尘源这两类相似的尘源.结果表明,太原市降尘主要有六种来源:城市扬尘源(PMF:35%,PTT-PMF:35%)、建筑尘源(PMF:29%,PTT-PMF:28%)、钢铁工业源(PMF:14%,PTT-PMF:14%)、燃煤源(PMF:13%,PTT-PMF:12%)、二次无机盐(PMF:5%,PTT-PMF:6%)、机动车尾气排放源(PMF:4%,PTT-PMF:5%).两种受体模型得到的平均来源贡献结果相似,而建筑尘源和钢铁工业源的季节变化趋势则有一定的差异.粗粒径源类(城市扬尘源和建筑尘源)是太原市降尘的主要来源,两者对降尘的贡献率超过了60%,并在春季贡献率(4~6月)较高.     

SMBR系统活性污泥性质对膜污染特征的影响

采用浸没式膜生物反应器(Submerged membrane bioreactor,SMBR),在曝气量300 L·h-1、膜通量15 L·m-2·h-1、抽吸/间歇时间为8 min/2 min的工况下,在缺氧区采用不同搅拌强度运行,研究了活性污泥特性及其对滤饼层特征的影响.试验结果表明,搅拌强度对系统主要水质指标的去除没有明显的影响.但随着搅拌强度的突然增加,会导致活性污泥上清液胶体态物质升高,胞外聚合物由(28.94±9.61)mg·g-1(以VSS计,下同)增加到(52.57±7.98)mg·g-1,膜污染速率增加2.13倍;滤饼层污染引起的跨膜压差(Trans-membrane pressure,TMP)占到总TMP的93.64%以上.     

活性炭分解臭氧机制研究

通过臭氧降解处理器尾气含量测定、温度测定和热量分析等研究了活性炭催化降解O3的效果和作用机制.结果表明,当O3的流量为12.89 mg.min-1,以充填2.0～2.5 mm煤质颗粒活性炭、直径18 mm玻璃柱为降解处理器,O3可以得到充分降解(分解效率始终维持100%),且效果可维持5 h以上.研究中发现活性炭催化降解处理器有升温现象,温度上升至65～69℃左右后,趋于平缓,期间CO2等氧化气体的释放量随温度稳定而减小.降解机制分为3部分:其一为活性炭发挥催化作用,活性炭的强烈吸附能力导致局部位置臭氧的富集和自身降解为氧气;其二为活性炭参与反应,臭氧破坏活性炭表面结构和基团,生成CO2和NOx等产物随尾气释放;其三为臭氧以上述2种机制降解形成氧气和各种氧化物时产热导致降解区域温度升高,进一步促进臭氧热降解.同时,还探讨了根据上述温度变化规律设计降解处理器的可能性.     

基于安全结构理论的系统外部扰动演化规律研究*

为解决目前安全结构理论体系中缺少对系统外部扰动演化规律研究的问题,基于工程学外部扰动理论与安全结构理论,研究系统外部扰动对安全事件发生、发展及演化的作用规律。给出活动环境系统与外部因素的定义,参考星形拓扑网络建立外部因素拓扑结构;通过分析外部因素状态随时间的演化形式,阐明活动因素状态受外部扰动的响应机制,揭示系统外部扰动对安全事件演化的影响及作用规律。研究结果表明:外部扰动导致系统内活动因素状态的动态响应是安全事件形态演变的内在动力,外部因素状态随时间变化呈3类波动形式,活动因素状态的扰动响应变化规律受外部因素临界状态、极限斜率等特殊阈值的限制。通过控制活动环境系统外部因素的状态维持在阈值范围内来实现调控目的,可避免外部扰动对活动环境系统安全产生影响。     

太原市PM2.5浓度的气象特征影响分析及预报

利用2016～2020年太原市污染物浓度资料、以及国家基准气象观测站的同期地面气象资料,重点分析了太原市PM_2.5浓度的变化特征以及湿度、降水、风和混合层厚度等气象条件对PM_2.5浓度的影响,同时探讨了污染物浓度变化的成因,建立基于LSTM神经网络的PM_2.5浓度预报模型.结果表明,2016～2020年太原市区冬季出现的重污染天数最多,其中2017年冬季出现天数最多为28 d, PM_2.5浓度总体呈现出秋冬季节高,春夏季节低,周末PM_2.5浓度高于工作日浓度,PM_2.5浓度日变化大致呈现双峰型分布,分别出现在09:00左右和23:00至翌日01:00.除相对湿度和冬季气温外,其余气象要素与PM_2.5浓度在四季均表现为负相关.影响太原市区PM_2.5浓度升高的污染源主要位于其NE-ENE-E方向,西北部地区的相对不明显.汛期当达到中雨(降水量≥10 mm)以上级别的降水都对PM_2.5浓度降低有明...     

城市污水全量循环方法学研究

城市的快速发展对水资源、水环境的压力不断增大,城市生活污水排放量逐年增长。为节约水资源,改善水环境,将城市污水深度处理后回用于工业、市政等方面,设置不同情景对城市污水全量循环方法学开展研究,以实现城市污水不外排。     

典型南方水强化混凝有机物分级处理研究

采用强化常规工艺,对有效去除水体有机物,降低DBP前驱物进行了系统研究.通过烧杯试验和现场试验(中试和生产性试验)对强化混凝和使用PAM作助凝剂进行了对比;着重利用吸附树脂DAX-8的选择性吸附作用,测定了原水、沉后水的有机物分离分级组成状况.发现强化混凝和助凝强化对亲水性致UV₂₅₄物质有较好地处理效果,去除率可达90%以上;现场条件下强化混凝对疏水碱性物和疏水酸性物有较好的处理能力,相应去除率分别为66%和35%;助凝强化对亲水性有机物效果较好,相应去除率为45%左右;但二者总体去除TOC效果相当.     

北京市2013年1月一次空气重污染过程分析

采用数值模式与观测资料相结合的方式，对北京市2013年1月9～15日一次空气重污染过程的大气环境背景、气象条件和形成原因进行了初步分析。结果表明，此次重污染过程北京市空气质量从9日的二级跳至10日五级重度污染，11日一13日空气质量维持连续3d严重污染，14日降为重度污染，15日转为轻度污染；重污染过程期间10—14日P（PM2.5）平均值为323μg／m。，平均风速为1．47m／s，平均相对湿度为73．6％，24h变温基本为一2．72～2．68℃，24h平均变压为一3．65～2．63hPa。指出，此次重污染过程与当地气象条件密切相关，稳定的大气环流形势为污染的持续提供了大气环流背景，风速较小、湿度较大、边界层较低、持续逆温是造成重污染的主要原因，地面风场辐合及边界层下沉运动是造成重污染的重要原因。