对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.     

对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.     

Cd(Ⅱ)对8种海洋微藻生长的影响

采用一次培养实验方法,研究了Cd(Ⅱ)对8种常见海洋微藻生长的影响.结果表明:高浓度的Cd(Ⅱ)抑制8种微藻生长;而50μg/L、100μg/L的Cd(Ⅱ)分别对大扁藻、中肋骨条藻的生长具有促进作用.在Logistic生长模型的基础上,结合Lorentz方程和GaussAmp方程,引入Cd(Ⅱ)浓度项,建立新的方程来描述Cd(Ⅱ)存在条件下海洋微藻的生长过程;并且通过对实验数据的非线性拟合,验证该方程是合理的.该方程不仅可以根据海洋微藻的生长情况,推测相应海区的Cd(Ⅱ)污染物浓度;而且也可以预测不同浓度Cd(Ⅱ)条件下,相应海区的海洋微藻的生长情况.     

城市汽车排放CO污染模式的概略分析

从城市街道汽车排放物扩散运动的基本物理过程出发,以城市街道ＣＯ浓度的监测数据为代表,分析了微尺度近场扩散过程的特殊性与主要参数,这些能量阅览室了污染模式的初始条件,边界条件,模式所涉及的范围和模型所能解决的问题,为建立城市街道汽车排放污染模式提供了一个物理基础。     

双区静电除尘器的数值模拟研究

采用数模拟的方法研究了双区静电除尘器内流场分布、颗粒荷电及颗粒运动等难以直接测量的物理过程,构建了双区静电除尘过程完整的数值模型.采用泊松方程、电流连续性方程和匀强电场方程描述电场,采用N-S方程和雷诺应力标准湍流模型描述流场,采用拉格朗日法描述颗粒运动轨迹.通过截面风速与颗粒去除率的模拟值与实验值的对比,验证了数值模型在模拟内部流场和颗粒运动时的准确性.数值模拟结果表明：双区静电除尘器内部流场分布对入口风速的变化非常敏感;颗粒荷电方式占比由颗粒粒径决定;荷电区内颗粒向极板的趋近过程由流体曳力和电场力共同完成,收尘区内的趋近过程则由电场力主导;入口流速通过改变颗粒前进速度和内部流场形态来影响颗粒运动轨迹.     

风洞实验在研究大气污染规律上的应用(续)

五、扩散规律的风洞实验研究 1.大气扩散规律的数学模式污染物在大气中的扩散过程是湍流扩散和分子扩散综合作用的过程。描述这一物理过程的数学方程极为复杂,为适应实际工作的需要,近年来提出了许多近似的计算公式,通常称为模式。已发表的常用模式基本上都是在分子扩散理论的基础上,假定污染物的浓度在空间呈正态分布而得到的。但这些模式是否正确,适用范围是什么当然必须由现场观测和风洞实验来检验。事实上,有些这类的模式本身就是建立在风洞实验     

黄泥土不同粒径微团聚体对Cd2+的吸附与解吸研究

对采自太湖地区黄泥土进行了低能量超声波分离,采用平衡吸附法研究了不同粒径微团聚体颗粒对重金属Cd²⁺的吸附和解吸特点.结果表明,不同粒径微团聚体对Cd²⁺的吸附特性均符合Freundlich方程,模拟方程得到的K值介于152～503之间,以粘粒级和粗砂级为最大.微团聚体对Cd²⁺的吸附容量与其中游离氧化铁含量、CEC呈显著正相关.不同微团聚体Cd的解吸特点不同,粘粒级的解吸率仅为8.4%,远远低于其它粒径的微团聚体,这些结果有助于了解田间条件下土壤重金属化学行为和微观尺度的化学过程.     

鸡蛋壳废料对水中磷的吸附性能研究

采用吸附三价铁离子后的鸡蛋壳废料对水中的磷进行吸附,研究了溶液pH值、温度对鸡蛋壳废料吸附磷的影响,同时,分别采用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson模式对293 K、313 K和333 K温度下的吸附数据进行拟合,采用假一级方程和假二级方程描述鸡蛋壳废料对水中磷的吸附动力学过程.实...     

物理和生物组合扰动对底泥微界面过程的影响

借助Rhizon间隙水采样技术、Unisense微电极技术,解析了物理扰动和摇蚊幼虫组合扰动对底泥微界面和微环境特征的协同作用.结果表明,组合扰动、生物扰动均导致溶解氧渗透深度(OPD)、总氧气交换速率(TOE)、含水率、总微生物活性显著增加,并保持在高于对照实验的水平.并且,组合扰动下,这些指标随着物理扰动强度增加而有所增加.对于Fe2+而言,组合扰动和生物扰动均导致Fe2+含量明显降低,且降低幅度明显大于对照实验.Fe2+、含水率、总微生物活性在底泥0~4 cm内受扰动影响变化幅度较大.这可能是内源磷形态转化的"活性区域".对组合扰动下OPD、TOE、Fe2+、含水率、总微生物活性与物理扰动强度进行曲线拟合.结果表明,各拟合方程均符合2阶多项式,且当扰动强度≥34 r·min-1,组合扰动对上述指标产生"跃变式"叠加作用.这种改造效应可能是内源磷形态转化的主要诱发机制.     

基于Matlab系统的微污染原水生物硝化过程仿真

通过原水预处理氨氮降解试验,利用考虑最小基质浓度的Michaelis-Menten方程,采用Matlab优化工具函数curvefit,拟合得出原水生物硝化氨氮去除速率动力学模型;同时使用symbolic工具包中的solve函数对多级完全混合式原水生物预处理硝化反应器动力学方程进行了求解.模型计算值与实际中试运行效果较为一致.进而利用GUI系统,采用Matlab系统开发出微污染原水生物过程仿真系统,该系统可实现运行参数选择和设置、实时仿真、效果预测和动力学参数修改等功能,可方便应用于工艺的设计、控制和管理.     

南京2013年冬季三级分粒径雾水化学特征

为研究南京冬季不同粒径雾滴的化学成分的特征,利用three-stage CASCC主动式分档雾水采集器,于2013年12月7日~12月9日南京郊区发生浓雾期间,分时段采集三级分档雾水样本,分档粒径为4~16μm(三级)、16~22μm(二级)、>22μm(一级),共计23个分档雾水样本;用瑞士万通850professional IC型色谱仪器测定水溶性阴、阳离子浓度,分析探讨了三级分粒径雾水中阴、阳离子组分的分布特征,不同粒径雾滴中阴、阳离子浓度的相关性,雾水离子浓度与污染气体以及微物理之间的关系.结果表明,南京雾水的pH值多呈酸性,雾水中的各离子成分分布都与雾滴的大小存在着尺度依赖性关系,小雾滴与大雾滴相比,小雾滴中主要离子成分浓度(NH4+,NO3-,SO42-)高、pH值小且电导率(EC)值高.同时南京雾水中的各离子浓度呈现出夜间高白天低.统计分析显示,南京雾过程中雾水组分的变化,主要源于污染源的贡献差异.结合雾滴谱和污染气体资料分析得出,雾水化学组成的变化与微物理特征以及空气中污染气体有关.     

烟羽在夜间雾天状况下的扩散数值研究

用夜间雾的数值模式研究了高架源在雾形成前后的扩散特征。模拟结果表明，雾的出现影响了大气近地层结，使原来很稳定的大气变成不稳定大气，但雾顶以上仍是逆温状态，这样导致雾顶附近的高浓度污染物向地面输送加剧，造成地面污染。这种情况非常类似于日出后出现的地面熏烟。研究结果从大气扩散方面解释了近年来在雾天临测中发现的地面高浓度污染现象，说明雾天是造成地面严重污染的重要天气之一。     

我国西双版纳雾资源及其评价

本文给出了西双版纳雾的类型特征、时空分布，描述了山区辐射雾和逆温暖带形成的机制、规律，及对某些气候要素的影响。最后，提出了山区雾及逆温资源的开发利用途径。     

南京冬季一次强浓雾及超细粒子累积过程分析

课题组于2017年冬季在南京北郊开展了为期45d的雾/霾外场综合观测，并选取12月30~31日一次平流辐射雾过程，分析了气象要素、雾和气溶胶的宏微观特征.结果表明：冷平流与夜间辐射冷却造成的持续性降温为此次雾发展的主要原因，而短波辐射增强则为雾消散的主导因子；此次雾过程存在爆发性增长的特征，表现为17min内含水量的量级由10-4g/m³增加至10-1g/m³，其中雾滴数浓度的增加对其贡献率可达67%；强浓雾微物理量的时间变率波动性强，雾的水平分布存在显著的不均匀性特征；日出后的强浓雾阶段中存在纳米级气溶胶累积现象，空气动力学直径在10~50nm气溶胶的数浓度增加率可达2817cm^-3/h，从二次气溶胶生成（SO₂的气-粒及气-液转化过程）、输送（人为活动造成的气溶胶累积及雾中垂直向湍流的输送）等方面探讨现象出现的原因.     

大气盐雾分布影响因素与监(检)测及评价方法

阐述了大气盐雾的主要来源、影响盐雾含量和分布的主要因素、当前盐雾的主要监测技术以及与盐雾含量相对应的环境等级,有助于对沿海地区金属设备防腐蚀设计提供参数依据。其中大气盐雾的来源主要为海洋环境,而影响盐雾含量和分布的因素主要为离海岸距离、风速、风向等,当前盐雾含量的主要监测技术包括大气盐雾收集和盐雾含量检测两个步骤,盐雾的收集方式是大气盐雾含量精准度的重要指标,根据其结果表征方式(盐雾浓度和盐雾沉降率)主要分为采气收集和沉降收集。再利用检测手段分析盐雾含量,根据对设备腐蚀情况进行分等分级,但是现有方法具有一定的缺陷,如人为误差大,且无法实时监测环境中的盐雾变化情况,因此,在线检测技术是未来盐雾含量监测的主要研究方向。精准地检测环境中的盐雾含量,可为后期的腐蚀防护提出高效且经济的建议。     

南京雾过程对大气气溶胶谱分布及化学组成的影响

为探究南京地区雾过程对气溶胶粒子化学组成和尺度分布的影响,在2017年冬季的雾观测中平行收集了3级分档雾水和分粒径气溶胶样品,并对雾微物理量与气溶胶谱分布、3级分档雾水与雾前、雾中、雾后分粒径气溶胶化学组成对比分析。结果表明,2017年冬季南京第1次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为不对称“V”型,最低值位于7μm处,第2次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为3峰型,峰值分别位于5,15,21.5μm处。在雾形成、发展阶段,粒径<0.33μm的气溶胶质量浓度降低,粒径0.38μm气溶胶质量浓度升高,雾成熟阶段,气溶胶粒子质量浓度在全粒径段均达到最低,粒径0.38μm的气溶胶质量浓度大幅降低,与雾前相比,雾后气溶胶质量浓度峰值向大粒径方向移动。雾前,气溶胶水溶性离子组分富集在粒径<0.43μm的小粒子中,随着雾过程进行,成核作用和吸湿增长使得水溶性离子向较大粒径段富集。雾中新生成的气溶胶随着雾滴的蒸发被释放,导致雾后NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺浓度升高。较小粒径的气溶胶中和率更高,雾形成初期的新生雾滴酸性较强,随着雾过程的进行逐渐中和,雾水pH值逐渐升高。     

湛江东海岛春季海雾雾水化学特性分析

利用湛江1951~2010年地面观测资料及2010年3月15日~4月20日在湛江东海岛6次海雾观测数据,分析了湛江海雾发生的规律和雾水化学特性.结果表明,湛江海雾属于酸性海雾,pH值变化范围从4.80~6.05.海雾发生初期的电导率比雾发生期间高很多,说明海雾发生的初始阶段雾水中溶解了大量的污染物.对样本的电导率与pH值进行非线性拟合,相关系数为0.61,表明存在一定的相关性.湛江东海岛雾中各离子浓度很高,与其他城市相比较,湛江海雾阴离子Cl-和NO3-很高,特别是Cl-达13000μmol/L,但SO42-不高;阳离子中Na+很高.电导率比其他城市偏高.Ca2+和Mg2+的离子浓度较高,主要是受近地表土壤(主要是钙和铁的碳酸盐)尘埃影响.在雾过程的前期,雾水中各离子成分浓度最高,雾过程期间浓度偏低.各种离子浓度与雾的类型有关.     

阿勒泰地区雾的气候特征与变化趋势及其对人体的影响研究

利用1961年-2012年阿勒泰地区气象观测资料,对雾的时空分布特征和变化趋势进行分析。结果表明:阿勒泰地区雾日数在时间分布上,初春的3月出现最多;冬季(12月-翌年2月)雾出现的比例最高,占37.6%。20世纪80年代年雾出现日数最多,2000年至今最少。阿勒泰地区雾日数在空间分布上也不是很均匀,区域性为西部的吉木乃、哈巴河县最多,东部的富蕴、青河县最少。阿勒泰地区雾出现日数年变化率与各县站的变化趋势一致,均呈明显的下降趋势,在1966年出现了减少的突变现象。R/S方法分析表明,各县站未来的年雾出现日数仍会呈减少趋势,雾天对人体有一定的影响。     

重庆南山雾水特性及其对马尾松(Pinus massoniana Lamb)的影响

通过对重庆南山四个样点的雾水分析表明,雾水的pH值为3.6—5.6,平均为4.5。离子成分以SO_4~(2-),Ca~(2+)和NH_4~+为主,其总浓度为同期雨水的9.3倍。雾水中还有大量的颗粒物。凝结于针叶上的雾水pH值普遍下降,可达3.0以下。酸雾对马尾松针叶中的Ca~(2+),Mg~(2+),NO_3~-等营养离子有淋失作用,对叶中叶绿素有破坏作用。雾水中的颗粒物覆盖叶表面,可堵塞气孔,影响叶片的光合作用,或造成伤斑。     

森林与雾露水关系研究进展

论文从雾露水的形成机制、森林对雾露水的截留量、雾露水对森林分布的影响及雾露水的生态效应方面,阐述了国外在该领域的研究动态和取得的成果,以期推动我国在该领域的研究工作。国外的大量研究表明,雾露水对于植物的生长、分布具有重要的生态意义,是森林生态系统水分平衡、养分循环不可忽视的输入项,其生态效应是多方面的。因而,进一步深入研究雾露水与森林的关系是必要的。