气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的关系

基于成都市2017年10~12月AURORA-3000积分浊度计、AE-31黑碳仪和GRIMM180环境颗粒物监测仪的地面逐时观测资料,以及该时段同时次的环境气象监测数据（大气能见度、相对湿度RH和NO₂质量浓度）,通过Mie散射理论与免疫进化算法反演气溶胶粒径吸湿增长因子Gf（RH）,并利用光学综合法测量气溶胶散射吸湿增长因子f（RH）,探究了Gf（RH）与f（RH）之间的关系.结果表明：当RH<85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加均表现为平缓式增长;当RH>85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加则均呈现出爆发式增长.Sigmoid函数f（RH）=17.34/（1+e^{-2.43·[Gf（RH）-2.15}]）较好地拟合了f（RH）随Gf（RH）的变化形态,其f（RH）拟合值与测量值之间的决定系数（R²）和平均相对误差（MRE）分别为0.97和4.01%.利用sigmoid函数计算Gf（RH）,模拟了观测时段内一次灰霾演化过程中气溶胶的散射系数b_sp（RH）和吸收系数b_ap,二者的模拟值与测量值基本吻合,对应的R²分别为0.99和0.98,MRE分别为2.94%和5.24%.     

气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的关系

基于成都市2017年10~12月AURORA-3000积分浊度计、AE-31黑碳仪和GRIMM180环境颗粒物监测仪的地面逐时观测资料,以及该时段同时次的环境气象监测数据（大气能见度、相对湿度RH和NO₂质量浓度）,通过Mie散射理论与免疫进化算法反演气溶胶粒径吸湿增长因子Gf（RH）,并利用光学综合法测量气溶胶散射吸湿增长因子f（RH）,探究了Gf（RH）与f（RH）之间的关系.结果表明：当RH<85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加均表现为平缓式增长;当RH>85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加则均呈现出爆发式增长.Sigmoid函数f（RH）=17.34/（1+e^{-2.43·[Gf（RH）-2.15}]）较好地拟合了f（RH）随Gf（RH）的变化形态,其f（RH）拟合值与测量值之间的决定系数（R²）和平均相对误差（MRE）分别为0.97和4.01%.利用sigmoid函数计算Gf（RH）,模拟了观测时段内一次灰霾演化过程中气溶胶的散射系数b_sp（RH）和吸收系数b_ap,二者的模拟值与测量值基本吻合,对应的R²分别为0.99和0.98,MRE分别为2.94%和5.24%.     

光散射法粉尘仪在超低排放的应用

中国推进燃煤机组升级改造之后,低浓度颗粒物的测量变成一个较为困难的问题。目前,经过脱硫改造后排放的颗粒物会出现低温、高湿、低尘、含腐蚀等情况,传统的粉尘仪已经难以满足实际测量要求。本文介绍了一款基于光散射法测量装置,并结合国内600MW超低排放机组继续对比试验,研证了低浓度颗粒物可以进行准确的测量。     

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.     

空气颗粒物中有机污染物粒分布规律的研究

采用色谱一质谱联用技术（ＧＣ－ＭＳ），系统分析了１０００多个不同粒径颗粒物样品的有机污染物，结果表明，环境空气颗粒物中有机污染物集中分布于细颗粒物上，几乎所有的多环芳煤（ＰＡＨ）和一半以上的苯芘（ａ）芘Ｂ（ａ）ｐ）吸附在粒径小于０．３８μｍ的极细尘中。     

烟道中同极性荷电粉尘的凝并研究

针对目前电除尘器对微小颗粒粉尘捕集效率低、本体体积庞大的问题,突破传统预荷电装置的应用模式,将预荷电装置安装于电除尘器模拟烟道中,进行了高压电场荷电凝并研究,考察了凝并电场频率、电场强度以及电场类型对粉尘凝并效果的影响。实验结果表明:可以大幅度降低粒径在0.3~0.5μm的粉尘百分比;有效增加粒径>1μm的粉尘百分比;可以有效提高模拟电除尘器对细小颗粒粉尘的捕集效率,有望减少电除尘器的本体体积。     

Mie散射中递推方法的比较

比较了Mie理论计算中的3个递推公式,既正向递推公式、倒递推公式和赵递推公式,分析了3个公式计算归一化消光截面、散射截面和后向散射截面的收敛性能,发现正向递推公式的3种散射截面当x较大时都会出现发散现象,而倒递推公式和赵递推公式都收敛,另外也分析了截断项数的容错性,分析表明赵递推公式对截断项数有最好的鲁棒性.通过上述分...     

不同粒径钨尾砂中重金属的含量及形态研究

以江西省赣南地区牛孜石、画眉坳、西华山钨矿尾砂库为研究对象,采集钨尾砂样品3份,使用标准筛将其细分为7个粒径等级(450μm)。以BCR连续提取法对重金属进行形态提取,ICP-OES测定不同粒径钨尾砂颗粒物中Cr、Mn、Cu、Zn、Cd、As、Pb、Ni重金属各形态的含量。研究结果表明:不同粒径的尾砂中重金属的含量差异明显,Cu、Zn元素在粒径>380μm的颗粒物中含量较高,Cr、Cd、Pb、Ni、Mn元素则在粒径<25μm的颗粒物中有着很高的含量,特别是Pb,该粒径中的含量远高于其他任何粒径区间。重金属形态随尾砂粒径分布表明:不同矿区同一粒径的尾砂各形态重金属所占比例差异明显,但相同的是,粒径大于450μm的颗粒物中Cu、Zn可交换态形式所占比例较高,而粒径小于25μm的极细颗粒物中,可溶态的Ni含量很高,需要采取有效管理措施以遏制可能发生的污染。     

黄河不同粒径悬浮物中POC含量及输运特征研究

悬浮物(TSS)粒径与颗粒有机碳(POC)含量关系的研究,是河流POC形态变化及输送过程和输运通量研究的基础.本研究在沉降分级法基础上,结合激光粒度仪粒度测定和多元线性回归分析的数据处理方法,对2005-06-29黄河利津站、2005-09-27黄河口低盐度区以及2006年11月兰州、潼关、花园口各站TSS样品分析发现：黄河TSS中POC与其对应的中值粒径存在良好的负指数关系,POC的极限值为0.56%,普遍低于世界其它河流;黄河不同区段站位TSS性质不同使各样品相同粒级间POC存在明显的差异,黄河口站>花园口站>兰州站>潼关站>利津站,如<8 μm粒级TSS中POC依次是0.661%、 0.627%、 0.550%、 0.505%、 0.493%;黄河各粒级TSS所承载的POC量占样品POC总量的比例在不同区段各样品间极其相近,POC随TSS粒径增大显著递减, 80%以上的POC集中在<16 μm的TSS中,而粒径<32 μm的TSS承载了95%以上的POC.可见虽然黄河自西向东横跨5　000　km之多,落差达4　000　m以上,但POC的输运规律具有一致性,TSS粒径是控制POC输运特性的主要因素.     

畜禽养殖场空气中可培养抗生素耐药菌污染特点研究

畜禽养殖场被认为是空气环境中耐药基因和致病菌的重要来源.本研究对北京地区22个畜禽养殖场逸散细菌、四环素和红霉素耐药菌气溶胶的浓度进行检测,对其粒径分布和动力学粒径进行分析.结果表明,所调查的3种生物气溶胶(细菌、四环素耐药菌和红霉素耐药菌),在猪舍内浓度最高,牛舍内最低.蛋鸡舍内两种抗生素耐药菌气溶胶的浓度均低于肉鸡.本研究在蛋鸡和肉鸡舍外空气中检测到了四环素和红霉素耐药菌,所占丰度分别为8.81%、15.89%和23.19%、36.53%.不同养殖场舍内外细菌、四环素耐药菌和红霉素耐药菌气溶胶浓度的粒径分布特点存在差异.动力学粒径研究结果显示,4种动物舍内的四环素和红霉素耐药菌气溶胶主要沉降在人体的咽喉和支气管.本研究结果将为评价养殖场生物气溶胶对周边空气环境污染及人类健康造成的危害提供基础数据.     

空气中沙尘粒子粒度监测方法研究

目的研究适用于空气中沙尘粒子粒度监测方法。方法对比研究迎风拦截采集和沉降采集两种采样方式的采集效果和样本差异,讨论湿法激光粒度分析法和扫描电镜粒度分析法两种方法的准确性和适用性。结果沉降采集获得的样品量要大于迎风拦截采集,两种采集方式获得样品的粒度分布也存在显著差异。在沙尘样本粒度分析上,湿法激光粒度分析较扫描电镜分析更为适用。结论可结合沉降采集与迎风拦截采集进行沙尘样本采集,利用湿法激光粒度分析掌握其粒度分布。     

近地面大气颗粒物粒度与粒形特征

选择大气颗粒物污染代表性城市石家庄市,利用挂片法采集采暖期与非采暖期大气颗粒物样品,在CIS-50粒度粒形仪上进行视频通道测试,并利用扫描电镜对颗粒表面形态进行观察,得出颗粒物粒度分布、粒形参数及形貌特征.结果显示,大气颗粒物粒度分布为连续多峰曲线形态,粒径范围为0.8～120 μm,集中于10 μm以下,粒度均值变化为4.086 0～7.622 7 μm,标准差随粒度均值增大而增大;粒形参数中形状因子均值变化为0.718 3～0.899 3,分维度均值变化为1.041 1～1.072 0.上述数据均呈现在非采暖期间小于采暖期间的特征.扫描电镜观察表明大气颗粒物多为表面粗糙的块状形貌,粒度较大;团聚状次之,并呈粗、细2种团聚形态;球体颗粒粒度最小.分析认为,石家庄市近地面大气颗粒物粒度粒形变化受地面排放影响强烈,采暖期新增颗粒物粒度为5～8 μm,粒形为近圆形及圆形,呈聚合体形态;PM₅数量比与近方形及正方形颗粒数量比呈较好正相关,r 为0.945 8,与近圆形及圆形颗粒数量比呈负相关,r 为-0.972 6,PM₅在大气颗粒物粒度粒形变化中可能有重要影响.     

城区大气颗粒物中有机氯农药的含量与分布

采用FA-3型气溶胶粒度分布采样器采样,对北京和天津2个样点夏季大气中不同粒径颗粒物上有机氯农药残留量进行分析.在所有分级样品中均检测出δ-HCH,p,p'-DDD和p,p'-DDT,其他有机氯农药只在部分样品中被检出.北京样中HCHs(α-HCH+β-HCH+γ-HCH+δ-HCH)含量为0.240ng/m3,DDTs(p,p'-DDT+p,p'-DDD+p,p'-DDE)含量为0.962ng/m3,天津样品中HCHs含量为0.581 ng/m3,DDTs含量为1.874ng/m3.天津样中有机氯农药残留明显高于北京样.大气颗粒物上的有机氯农药粒径分布特征为:北京样中HCHs和DDTs含量随粒径均呈单峰分布,而天津样中HCHs呈三峰态分布,DDTs呈较弱的单峰态分布.HCHs和DDTs两类化合物的质量中值直径和分散度分别在2.1～2.5μm和3.1～3.7μm范围内.      

天津市城市扬尘及土壤尘单颗粒质谱特征

为探究城市扬尘及不同类型的土壤尘单颗粒质谱特征,使用SPAMS（单颗粒气溶胶质谱仪）对天津城市扬尘及不同类型土壤尘（菜地、果园、林地、农田）进行分析.结果表明:天津城市扬尘粒径在0.5~1.0 μm之间的占比较高;4种土壤尘在不同粒径段的分布略有差异,整体而言小粒径段（0.2~1.0 μm）占比低于大粒径段（1.0~2.0 μm）,说明土壤尘更易分布在大粒径段.在小粒径段,天津城市扬尘颗粒含有更多的碳组分及硫酸盐,大粒径段含有较多的金属、氯、硝酸盐、磷酸盐及硅酸盐组分.与城市扬尘相比,土壤尘中23Na+、46NO₂-峰强显著降低,39K+、35Cl-、42CNO-峰强增高,通过其峰强比值分布可将城市扬尘与土壤尘明显区分.与城市扬尘相比,土壤尘中含碳颗粒显著减少,同时出现钾类颗粒.城市扬尘作为一种混合源,含碳颗粒可能受多种排放源（机动车、燃煤等）影响,而土壤尘中钾类颗粒可能与农作物施肥有关.两种源类含27Al+、26CN-、35Cl-、42CNO-、46NO₂-、76SiO₃-、79PO₃-的颗粒占比均高于50%,其中40Ca+、46NO₂-和62NO₃-颗粒在天津城市扬尘中占比更高,76SiO₃-颗粒在土壤尘中占比更高,表明天津城市扬尘中更多的颗粒含有钙和硝酸盐组分,土壤尘中含硅酸盐颗粒较多.与机动车尾气、生物质燃烧等排放的颗粒物相比,天津城市扬尘及土壤尘中含97HSO₄-颗粒占比较低,表明天津城市扬尘及土壤尘颗粒中含有更少的硫酸盐,可作为将天津城市扬尘、土壤尘与其他源类区分的指标.      

北京地区大气细菌粒子浓度及其分布

用ANDERSEN生物粒子采样器在北京西单和怀柔观测了大气细菌粒子浓度及浓度分布。结果表明,大气细菌粒子年平均浓度,西单为3103个/m3,怀柔为623个/m3。不同粒度的大气细菌粒子浓度在一天内西单有7:OO、19:00二个高峰时和13:00、夜间1:00二个低谷时;而怀柔有19:00~22:00一个高峰时和13:00一个低谷时。大气细菌粒子的浓度分布是从1~6级逐级减小。小于8.2μm的可吸入细菌粒子:西单为82.4%,怀柔为64.0%。      

高架桥对街道峡谷内大气颗粒物输运的影响

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区域的空气质量与生态环境急剧恶化.利用计算流体力学(CFD)数值模拟,研究了3种H/W(街道建筑物高度/峡谷宽度)下高架桥对街道峡谷内颗粒物扩散的影响.建立了街道峡谷内机动车尾气中颗粒物扩散模型,并给出了边界条件.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动、颗粒物扩散及浓度分布进行了模拟计算,并计算了高架桥对风场及颗粒物扩散的影响.结果表明:H/W越大,街道峡谷内颗粒物浓度越高,同时颗粒物平均滞留时间越长.相对于没有高架桥的街道峡谷,高架桥附近区域风场变化明显,但对建筑物墙壁、地面及峡谷顶层处影响较小.街道峡谷内存在高架桥时,在墙壁较低处颗粒物浓度增加.      

空气环境飘尘测定中的若干问题

空气环境超微飘尘颗粒，不能用一般光学方法测定，必须用X射线小角散射测定，在这种测定中，都认为测量角度越低就越准确，本文指出太低角区的散射光是由于颗粒间的干涉造成的，若不设法消除，会使测定结果偏大，甚至是错误的，同时由于不同粒度的颗粒会散射到不同的角区，所以又想用这个方法去测粒度的分布，这种做法会产生错误的结果，所以测定时应特别注意。     

土壤起尘悬浮颗粒物中铅赋存特性模拟

为了探索土壤起尘后悬浮颗粒物对铅的携带特性与其矿物组成、粒径尺寸之间的关联,揭示土壤起尘矿物特性及其重金属污染赋存行为,并为雾霾矿物基源特性分析及后期治理提供理论参考.通过对土壤样品进行铅污染预处理,在实验室系统内模拟风速条件下进行起尘试验,利用悬浮颗粒采样仪对经过风吹起尘后的悬浮颗粒物（TSP）、吹前表层土、吹后表层土、吹后地表土及不同粒径悬浮颗粒物进行了收集,并对悬浮颗粒物、吹前表层土、吹后表层土、吹后地表土及不同粒径悬浮颗粒物中铅的赋存状态及矿物组成与含量进行了分析.结果表明:①土壤经过风吹起尘后,悬浮颗粒物中w（Pb）为2.584 mg/g,吹前表层土中w（Pb）为0.916 mg/g,悬浮颗粒物中w（Pb）约是吹前表层土中w（Pb）的3倍;②不同粒径悬浮颗粒物上的w（Pb）各不相同,＞10.2 μm的粒径中w（Pb）为1.716 mg/g;＞4.2~10.2 μm的粒径中w（Pb）为2.720 mg/g＞2.1~4.2 μm的粒径中w（Pb）为3.937 mg/g＞1.4~2.1 μm的粒径中w（Pb）为5.442 mg/g,w（Pb）随着粒径的增加而减小;③随着悬浮颗粒物粒径的减小,黏土矿物（伊利石+绿泥石）的含量在不断的增加.研究显示,土壤起尘过程是对Pb的一种高于本底浓度的迁移过程;起尘颗粒物中w（Pb）随着悬浮颗粒物的粒径的减小而增加,呈负相关;w（Pb）与黏土矿物（伊利石+绿泥石）含量在不同粒径悬浮颗粒物上的变化规律具有一致性,呈正相关,黏土矿物（伊利石+绿泥石）对Pb具有较好的吸附性.      

北京市沙尘天气中矿物单颗粒的物理化学特征

应用场发射扫描电子显微镜和X射线能谱仪,研究了2005年4月北京市区2次典型沙尘天气PM₁₀样品中矿物单颗粒的形貌、数量-粒度分布和化学组成.研究表明:沙尘天气样品中的矿物颗粒呈边缘锋利的不规则状;数量-粒度分布在1.0～1.5　μm出现明显的峰值.根据X射线能谱的定量数据,将721个矿物单颗粒分为7类.沙尘天气样品中的矿物颗粒主要以硅铝酸盐和石英矿物为主,并且有富Ca颗粒出现.大部分颗粒是2种或更多种矿物的内部混合物.沙尘天气富Ca颗粒占矿物单颗粒总数的5.9%,主要以CaCO₃以及硅铝酸盐或石英的混合物的形式存在;非沙尘天气样品中富Ca颗粒含量高达14.5%,其中约有一半来自人为源排放.单个矿物颗粒中Ca含量以及m(Ca)/m(Al)可以用来区分外来沙尘源与本地矿物颗粒.      

复杂目标散射均值预估方法

目的对小于传统远场距离条件下目标散射特性均值进行测量。方法通过MLFMM软件仿真手段,给出舰船模型在自由空间的近场散射仿真与分析结果,包括随入射频率和探测距离的变化曲线。结果随着探测距离的缩减,舰船目标的近场散射与远场散射的差别较大,但二者的均值却较为一致。基于此,提出基于成像理论的定量预估均值方法,通过近场散射特性评估,所获得的结果与远场条件下的均值结果基本一致。结论仿真结果验证了该方法的准确性,提出的分析方法可为大型目标散射特性测量提供解决途径。