高效率颗粒物微物理模型简介与重污染过程应用分析

中国细颗粒物(PM2.5)导致的空气污染和雾霾天气问题越来越突出,在低层对流层中很多地方都有显著的二次颗粒物生成过程,因此对颗粒物物理化学转化过程的研究具有重要意义,其转化过程对空气质量模式模拟和预报的准确性有重要影响。高效率颗粒物微物理(APM)模型经过近20多年的研究和发展,在全球化学传输模型(GEOS-Chem)、区域性气象和化学预报模型(WRF-Chem)通用地球系统模型(CESM-CAM5)等气象及环境空气质量预报模型中取得了很好的应用验证,能够在全球/区域等不同尺度对粒子生成、长大、凝聚、消除等微物理过程以及气溶胶光学厚度(AOD)、直接/间接辐射强迫等进行模拟。应用GEOS-Chem-APM模式模拟了2014年2月京津冀区域的重污染过程。结果显示,湿度模拟的准确性对其他物理和污染物浓度等模拟结果有重要作用;2月20—26日的重污染过程模拟结果与实际观测较为吻合,主要污染特点是较高的湿度(90%以上),同时,二次颗粒物和包裹了二次物种的一次颗粒物(黑碳/有机碳)是低能见度的最大贡献者。     

济南市空气污染现状及控制对策

利用2013年1—12月济南市大气监测数据,分析该市空气质量现状及时空分布特征,结果表明:2013年济南市空气主要污染物质量浓度均超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值,空气污染严重时段为冬季采暖期,颗粒物污染严重区域为该市西部和西北部地区,SO2、NO2污染严重区为中心城区,并从点源、面源和移动源3个方面提出相应的污染防治对策。在SO2、NOx和工业烟粉尘分别减排22.5%、18.2%和31.4%的条件下,运用Models-3/CMAQ模型模拟计算得出:2015年1月和7月,济南市空气中SO2、NO2、PM10和PM2.5的质量浓度与2010年同期相比将分别降低23.9%和29.7%、11.4%和15.9%、21.9%和32.6%、13.5%和26.9%,空气质量得到明显改善。     

引水放流方式对太湖贡湖示范区水质的影响

基于国家水专项太湖贡湖湾示范区水质水量调控的需求,构建了示范区的等比例缩放实体模型。通过研究模型中4种不同调水方案的效果,为示范区调水技术的比较与选择提供决策依据。研究中,通过测定模型中5个断面的流场数据,判断引水方式对模型流场的影响,以此评价不同调水方案效果。同时以墨汁作为示踪剂,通过不同引水放流方式下示踪剂的扩散场变化,验证不同断面流速测定对整个区域流场判断的准确性,从而分析引水放流方式对水质的影响。     

滨海湿地环境评价方法研究

为研究我国典型滨海湿地环境评价方法,利用卫星遥感技术,结合地面生态调查,构建了以自然湿地面积比例、人工岸线比例等8项因子共同组成的指标体系,通过层次分析法和专家打分法进行权重赋值后,阐述了数据处理和计算的主要流程,提出了滨海湿地环境指数CWEI的概念和表征意义。应用上述方法对江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区进行了典型示范评价,结果表明该方法能够较好地反映滨海湿地环境状况与变化趋势。     

露天矿溜槽粉尘逸散规律试验研究

为探索露天矿用溜槽系统粉尘逸散的影响因素,阐明溜槽系统运输过程中粉尘的产生机理和运移规律,从而解决溜槽系统产生的粉尘污染问题,以抚顺西露天矿为研究背景,运用相似理论,建立溜槽模型,通过单因素试验和正交试验,分别研究物料粉岩质量分数、物料含水率、溜槽倾角对溜槽运行过程中粉尘质量浓度的影响。单因素试验结果表明,粉尘质量浓度随物料粉岩质量分数、溜槽倾角增大而逐渐增大,随含水率增大而逐渐降低,溜槽底部粉尘质量浓度受影响变化幅度较大,溜槽中部和上部变化较小。溜槽粉尘质量浓度分布规律为溜槽底部粉尘产生量最大,中部次之,上方最小。溜槽底部为粉尘污染防治重点区域。正交试验结果表明,物料含水率对粉尘逸散影响最大,其次是粉岩质量分数,溜槽倾角影响最小。     

磷矿浆催化氧化湿法脱硝研究

采用液相催化氧化NO_x的方法,通过磷矿浆中过渡金属离子的催化作用,达到净化电厂烟气中NO的目的。考察了烟气含氧量、吸收温度、磷矿浆固液比及气体流量对磷矿浆湿法脱硝的影响。结果表明,试验最佳条件为NO进口质量浓度670 mg/m~3、磷矿浆吸收温度25℃、固液比500 g/L、流量0.3 L/min、含氧量20%;优化条件下的磷矿浆脱除效率最高可达88.9%。随着磷矿浆湿法催化氧化脱硝反应的进行,p H值不断下降,导致磷矿浆逐渐失效,需补入新鲜矿浆,维持吸收液的p H值以保证良好脱硝率。     

基于改进多种群遗传算法的尾矿坝形变预测

针对遗传神经网络(GA-BP)建立的尾矿坝形变预测模型易出现早熟现象、预测结果不稳定、容易陷入局部最优值的不足,引入一种具有混沌局部搜索的多种群自适应遗传算法。该算法以双种群寻优为基础,改进了遗传参数的计算方式,分别以种群进化中染色体适应度值的集中程度和空间距离的分布作为自适应交叉率、变异率的计算依据应用于不同种群中,提高了种群的多样性和遗传算法全局搜索的能力;同时引入混沌局部搜索技术(CLS),完善了遗传算法局部搜索能力的不足。采用改进的遗传神经网络模型对贵州省白岩尾矿坝三维变形数据进行预测,并与传统的GA-BP和AGA-BP模型预测结果进行比较。结果表明:改进后的模型预测精度更高,结果更加稳定,具有良好的预测效果。     

中国三大粮食作物化肥施用特征及环境风险评价

基于中国三大粮食作物化肥施用强度及配方肥用量核算数据,运用化肥施用环境风险评价模型定量分析了2016年中国三大粮食作物化肥施用特征及其环境风险。结果表明:(1)2016年中国三大粮食作物普遍存在化肥施用过量现象,且不同区域之间单质肥料施用过量程度差异显著,其中,小麦和玉米种植单质肥料存在施用过量的空间范围及过量程度整体上要高于水稻。(2)中国三大粮食作物化肥施用环境风险具有显著的空间差异性,且处于相同风险等级的区域呈现出一定的空间邻近性。(3)中国三大粮食作物总化肥环境风险水平整体较低,但内蒙古、新疆和江苏的小麦种植以及内蒙古、甘肃和湖北等地的玉米种植化肥施用环境风险仍达到了中度或重度风险等级,应成为重点关注的区域。针对当前三大粮食作物化肥施用过量现象严重的问题,政府应当加快三大粮食作物配方肥的推广应用,出台政策措施鼓励企业按大配方生产配方肥,并引导企业在适宜地区进行销售,制定补贴政策以提高农民选用配方肥的积极性,开展科学指导和技术服务以提高农户科学施肥能力和认知水平。