风廓线雷达资料在灰霾预报中的应用研究

利用风廓线雷达资料对2008年7月-2010年6月的灰霾日进行了分析。结果表明:灰霾有明显的季节变化,不同程度的灰霾主要出现在10月-次年4月份,其他月份出现较少。风速对灰霾的出现与否起着重要的作用,在易出现灰霾的10月-4月中层风速≥10 m/s时不易出现灰霾,此情况约占非霾日的87%,反之则易出现,风速越小,灰霾污染程度越严重。不易出现灰霾的5月-9月除了看中层风速外,还要结合大气边界层高度和天空状况,中层风速较小的情况下,降雨频繁和大气边界层较高时也不易出现灰霾。     

基于风廓线雷达的广州边界层局地回流指数廓线对污染物浓度的影响

利用2016—2019年广州增城风廓线雷达资料、地面气象站资料及附近广州九龙镇污染物浓度数据,研究了广州边界层局地回流指数R廓线对污染物浓度变化的影响,并综合分析了造成污染日或污染过程的R廓线及其阈值.结果表明,污染物浓度变化与局地回流指数R呈负相关及负滞后相关,负相关系数随高度的升高而下降.污染物NO₂浓度变化与局地回流指数R的负相关性最高,污染物O₃浓度变化与局地回流指数R的负相关性最低.不同季节、不同污染物浓度与局地回流指数R的负相关性有差异.当局地回流指数R（平均）<0.3的厚度大于400 m或至少3个高度层（每层高度差60 m）R<0.28时,发生复合型污染过程的可能性增大,同时可能出现超过7 d的长时间污染过程.     

基于风廓线仪等资料的珠江三角洲污染气象条件研究

利用珠江三角洲区域空气质量资料和珠海、南沙、增城的逐30 min风廓仪观测资料,以及清远探空站每天08时和20时的温度探空资料等,研究了2012年10月珠江三角洲出现的大范围持续性污染天气期间的大气边界层特征.结果表明:2012年10月珠江三角洲出现的大范围持续性污染天气主要是受到弱冷空气南下和台风外围下沉气流天气形势的影响;在污染日,增城、南沙和珠海低层风速普遍小于3 m·s-1,300m高度以下风速甚至小于2 m·s-1,增城和珠海观测站的通风量普遍小于5000~6000 m2·s-1;非污染日的通风量则远远大于污染日;在近海的南沙站和珠海站,海陆风等局地环流的的作用不利于污染物的扩散,海风约出现于下午6时,最大影响高度约600~800 m;逆温层是导致重污染的天气的重要原因,清远探空站频繁出现逆温层,甚至出现多层低空逆温,污染日的逆温层平均厚度和平均强度都较大.     

基于风廓线雷达对成都地区典型持续性重污染天气的研究

基于风廓线雷达数据、大气污染数据及气象数据对2017年12月17日—2018年1月3日成都地区的一次持续性重污染天气过程进行研究,并对两次污染物浓度爆发式增长阶段的污染原因及污染物来源进行了分析.结果表明:①在这次重污染天气过程中,风廓线雷达高精度的风场资料(包括水平风速、风向、垂直风速、大气折射率结构常数C■)配合其他气象要素在分析两个污染阶段污染物的累积及扩散、输送中可以发挥重要的作用,即当成都地区水平风场风速较小且风向多变时,此时受静稳型天气控制,污染物浓度会快速累积增长,而当出现较强的东北风时,可能会有沙尘污染物的输入,应注意沙尘天气的提前预警.垂直风场中垂直速度和大气折射率结构常数C■的变化往往影响着污染物浓度的变化,由于风廓线雷达具有较高的时间分辨率,因此,对污染天气过程的变化有一定的指示意义.②结合局地环流指数和边界层通风量,重新定义了一种适合成都地区风场特征的通风指数:有效通风量(EVI),从而表明第一阶段污染的主要原因是成都地区由静稳型天气控制,边界层内风场对污染物的稀释扩散能力差,导致污染物累积.③通过后向轨迹模拟并结合PM_(2.5)浓度数据进行聚类分析,认为第二阶段污染主要是东北方向携带有大量沙尘污染物的气团输送到成都地区导致的,与源于西北地区沙尘天气的沙尘输送密切相关.     

风廓线雷达在北京地区一次强沙尘天气分析中的应用

基于北京地区逐小时风廓线雷达数据、大气成分观测数据以及地面常规观测资料对2017年5月3~7日一次沙尘天气过程进行了研究.结果表明：受蒙古气旋影响,全国多地出现空气质量严重污染,其中北京PM₁₀浓度达到严重污染级别时间超过30h.通过对边界层内水平风场、垂直速度以及大气折射率结构常数等要素进行分析,研究发现沙尘爆发前,边界层内出现平均风速达到14.8m/s的西北急流核,该急流核的建立有利于将高层沙尘粒子向近地面传输,而沙尘爆发阶段边界层通风量较前期增加31.6%,中低层的通风量逐渐占据主导地位,使近地面PM₁₀浓度出现爆发性增长.此外,整个沙尘天气过程中,以弱下沉运动为主,垂直速度在1m/s以下,而沙尘天气爆发前,边界层内出现强烈垂直下沉运动,达到5.3m/s.同时,大气折射率结构常数出现1.0×10^-16的高值中心.二者均先于地面污染物浓度的变化,预报时间提前量为8~9h,可为今后沙尘预报提供一定参考.     

一次暴雨空报和预警失误分析

通过分析2009年5月17到20日的天气背景、对比分析清远本站和郴州站的探空资料,以及清远本站的湿度、风等要素,找出北部地区和南部地区在同一环流背景下,所产生量级差异较大的降水原因。得出郴州站对北部地区的强降水指示意义在一定程度上大于清远本站;而清远本站的单站资料对清远本站强降雨指示意义明显。精细分析天气系统位置,可提高强天气在同一地区内的精细落区预报。雷达资料对本站的强天气预警信号发布具有重要指示意义。     

石家庄市一次大气重污染过程的边界层特征和成因分析

针对石家庄市2015年12月5—14日出现的重污染过程,利用石家庄市逐日地基微波辐射计、风廓线雷达、地面气象观测资料以及同期的污染物观测资料,分析了重污染过程期间大气边界层温度、湿度、风变化特征及对PM_(2.5)的影响,采用Hysplit后向气团轨迹模式对污染来源进行分析。此次重污染以局地排放为主要形成源,期间冷空气势力弱,地面日平均风速均在1.5 m/s以下,日平均相对湿度均在70%以上,风速小、湿度大,稳定的大气环流形势为重污染提供了持续稳定的大气环境背景。逆温形成及快速增厚导致重污染开始,逆温层平均厚度为683 m,逆温层厚、强、不易消散,导致重污染持续时间长、污染重。近地面小风层厚(平均700 m左右),通风能力弱,导致污染物难以稀释扩散。同时近地层湿度大、厚度厚,使得PM_(2.5)更容易形成和积累,对重污染加重起到了促进作用。     

2015年干季佛山一次重空气污染过程形成机理研究

2015年12月21-23日,广东珠三角佛山地区出现了一次PM_2.5重污染过程.利用佛山地区顺德、禅城、三水3个站点风廓线雷达、激光雷达和微波辐射计观测资料,结合地面气象观测数据和污染物浓度数据,分析研究了这次重污染过程的形成机理.结果表明：1形成这次污染过程的主要原因是近地层偏南风和偏北风对峙导致水平风速减小,大气水平输送能力变差;持续时间长且强度达到3℃·km^-1的强逆温抑制了污染物的垂直扩散;800 m以下超过90%的高相对湿度造成气溶胶粒子吸湿增长显著.2持续时间长且比较深厚的小风层是造成这次污染过程的直接原因,小风层厚度是预报空气质量变化的较好工具.与地面风速相比,PM_2.5浓度与小风层厚度的相关系数最多能提高0.36,且具有较长的预报时效.佛山地区小风层的风速阈值为3.8 m·s^-1.3这次污染过程存在两种不同的污染形成机制,污染前期（21-23日中午）主要以本地污染物累积为主,污染后期（23日下午）下风向地区（三水）的污染主要是受上风向地区（顺德和禅城）的污染输送影响.     

2016年冬季北京地区一次重污染天气过程边界层特征

利用中国气象局地面常规观测资料、微脉冲激光雷达（MINI-MPL）、风廓线雷达资料、生态环境部大气成分等资料,对2016年12月16~21日京津冀多地污染过程的生消特征、与气象条件的关系以及边界层的结构特点进行了分析.结果表明：大气处于静稳状态,低层大气盛行偏南气流,大气湿度持续增加,加之北京三面环山不利于污染物扩散的特殊地形是造成北京此次严重空气污染的重要因素.重污染期间,污染物主要聚集在800m高度以下,严重污染时,污染物高度甚至仅有400m左右.风廓线雷达反演风场显示：2次PM_2.5浓度快速上升阶段低层伴随持续偏南风或偏东风.污染过程期间,逆温结构明显,两次污染快速发展阶段恰好出现在两次逆温最强时段.此次污染天气过程,激光雷达退偏振比总体小于0.25,反映污染主要是人类活动产生气溶胶,前期以一次排放颗粒物为主,后期以二次转化颗粒物为主.退偏振比污染过程前期呈明显日变化特征,且白天退偏比比夜间高.     

佛山春季两次典型臭氧污染过程分析

近地层臭氧污染与气象条件密切相关,为了解珠三角地区春季臭氧（O₃）污染的气象成因,选取了2020年4月9日和28日佛山地区春季两次典型O₃污染过程进行对比分析.结果表明：（1）小风、低湿和高温是造成佛山春季O₃污染发生的气象成因.（2）两次过程各站点O₃峰值浓度大致出现在16:00—18:00,较年均统计偏晚1 h左右,最高气温明显低于夏、秋季;大多数站点日变化以单峰型为主,部分站点受局地风场和城市下风向传输影响呈现“倒U型”和“双峰型”.（3）垂直探测分析表明,4月9日O₃污染过程主要由局地反应生成,垂直方向下沉气流主导,污染主要积聚在1000 m以下的近地面层;28日受局地生成和垂直交换作用影响,O₃污染自下而上扩展,且早间残留层下传影响显著.（4）与长距离和高层输送相比,短途和低层传输对局地O₃污染发生的作用更为明显（输送频率可达60%以上）.春季佛山地区O₃污染的主要传输源为珠三角东部和南部地区,污染防控...     

大气降水中重金属离子特征研究

大气降水中重金属离子的研究可以反映大气污染、地表水污染的信息.通过对国内外大气降水中重金属研究现状的阐述和大气降水中重金属的来源进行理论分析,并利用实地大气降水采样分析,归纳出其中重金属的特征,监测当前大气的污染状况,从而为区域性的大气中重金属的污染评价及污染治理提供理论依据.降水中的重金属元素主要包括Pb、Mn、Zn、Cu、Cd、Cr等,通过分析测定可以为利用大气降水作为重要饮用水补给源的区域提供饮水安全保障.     

大气降水中重金属的研究

人为源和自然源释放到大气中的重金属污染物,在大气降水作用下降落到地面,继而被土壤、水体或者浮游生物吸收,在生物链中富集,严重影响生态环境和人类健康。通过收集与整理国内外大气降水中重金属研究的相关文献资料,系统解析了大气降水中重金属的检测方法、基本化学特征及其对地表水、地下水、海洋生态系统以及土壤环境的影响,在此基础上指出了该领域研究的重点为大气降水对重金属元素在水圈、大气圈、岩石圈和生物圈中迁移规律的影响形式、影响程度和影响范围以及和其他元素相互作用的机理。     

矿山酸性废水重金属沉淀分离研究

矿山酸性废水对环境的污染包括酸性废水和重金属离子两个方面,矿山酸性废水的治理也包括酸性废水和重金属离子处理两方面的内容。重金属沉淀分离是利用重金属离子的氢氧化物和硫化物沉淀溶度积不同,在控制不同的沉淀条件下,进行特定离子的沉淀分离,从而使得废水中的重金属离子得到处理,分步沉淀使得回收沉淀物保持较高的有价金属品位,更易于资源化。分步沉淀反应后,进行相应的固／液分离,并回流部分沉淀物至沉淀反应池,固／液分离后出水,经pH调节,可以达标排放或回用。     

风电场对米波雷达系统的影响研究

目的针对目前风电场对米波雷达的潜在威胁,研究风电场的有源干扰、无源散射、遮蔽对米波雷达系统的影响,为评估风电场对米波雷达系统的影响提供技术指导。方法根据风力发电机的工作原理和结构,对风电场的有源干扰进行实际测试,就风电场有源干扰对米波雷达系统周边背景噪声的影响进行分析,提出一系列应对有源干扰的措施;利用散射、刃峰绕射、多普勒效应等理论,就无源散射、遮蔽等因素对米波雷达系统的影响进行仿真计算和分析。结果风电场将引起米波雷达系统周边背景噪声恶化、虚警率提高、探测距离缩减、测向和测速误差等,导致米波雷达性能下降。结论风电场对米波雷达系统存在着巨大威胁,在米波雷达台站附近规划建设风电场前应进行严格的技术评估,保证国家经济建设和雷达系统性能不受影响。     

泰山地区湿沉降中重金属的空间分布

为了解泰山地区湿沉降中重金属空间分布特征,于2006-01～2006-12在泰山山上和山下选择2个站点进行降水化学重金属对比分析研究,对68场降水样品用ICP-MS分析测定了Zn、Al、Mn、Fe、Pb、Cu、Ni、Cr、Cd、As等10种重金属.结果表明,山上和山下湿沉降中重金属含量较高,污染显著,元素Zn含量最高,占所有重金属总量的54%～57%,平均浓度分别为92 .94 μg/L和70 .41 μg/L,其次为Fe、Al、Mn.有毒重金属中Pb的含量较高,在2个站点降水中浓度分别为8 .04 μg/L和7 .79 μg/L.山上与山下湿沉降重金属的时间变化规律以及浓度比较表明,2个站点湿沉降重金属分布特征不同,受各自站点所处大气环境影响显著.站点降水的相关性分析表明,降水中Al、Mn、Fe、As、Cd、Pb等元素受2个站点降水气团影响显著,而Ni、Cu、Zn则可能还受其他因素影响.     

微生物诱导碳酸盐沉淀及其在固定重金属领域的应用进展

生物矿化已受到化学、物理、生物、材料、医学、生命及环境等多学科的广泛关注,其中,以尿素为底物的MICP（微生物诱导碳酸盐沉淀）技术是生物矿化领域的研究热点之一.在分析MICP过程中的酶解机理和生物大分子在微生物矿化过程中的作用基础上,通过对重金属离子的矿化产物和碳酸盐矿化菌的成矿因素分析,揭示MICP矿化产物的特征及形成条件.碳酸盐矿化菌主要产生脲酶分解尿素,增加土壤CO₃2-饱和度,其代谢产生的胞外聚合物具有多种功能团组合和键能连接,起着调控生物矿化的作用.MICP技术可用于固定土壤和水体中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属,重金属主要以共沉淀的形式被固定,阴阳离子型重金属以类质同象置换方式分别占据方解石中的CO₃2-位和Ca2+位,从而促使污染土壤中的可交换态重金属向碳酸盐结合态转移.但是,MICP技术主要针对减少重金属的生物可利用性,不能满足以全量来计算的现行土壤环境质量标准,且MICP技术在长期有效性、生物安全性和土壤理化性质等方面存在诸多隐患.因此,由试验条件转向实际应用具有一定挑战.建议寻找更稳定的方法以阻止碳酸盐矿物中的重金属溶出,且有必要将开发高效的土著微生物复合菌剂作为未来MICP研究的方向之一.      

锌冶炼废渣重金属在地块土壤中的垂向迁移特征及归趋

为探讨冶炼废渣中重金属对土壤及地下水的影响,开展了90 d持续和间歇淋溶下锌挥发窑渣浸出液中重金属在场地剖面土柱的迁移模拟实验,分析淋出液Cd、 Cu、 Pb和Zn浓度及其在土壤剖面的累积、赋存形态和粒径分布特征,并探讨重金属在土壤剖面滞留机制.结果表明,土柱淋出液重金属浓度在淋溶初期达到峰值后迅速降低,Cd浓度超过《地下水环境质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅳ类水质限值(0.1 mg·L^-1),地下水存在Cd污染风险.剖面土壤对废渣中重金属固持量大,Cd、 Cu、 Pb和Zn主要累积在浅层土壤(0～10 cm),分别为淋溶前土壤的237～429、 1.25～16.2、 1.38～2.31和1.79～3.17倍;持续淋溶下废渣重金属较间歇淋溶的迁移距离较长,Cd在土柱深层有明显累积.土壤粗颗粒(0.5～2.0 mm)对Cd、 Cu和Zn累积总量的贡献率较大,而Pb更易累积在<0.25 mm粒径.BCR顺序提取结果显示,浅层土壤累积的Cd、 Cu和Zn主要以弱酸提取态为主,占比分别高达62.4%～76.7%、 72.0%～95.8%和67.6%～8...     

重庆主城区降水中重金属的分布特征及其沉降量

于2011年12月~2012年11月,在重庆主城区设置了3个采样点,利用湿沉降自动采样器收集降水样品,用ICP-MS对样品中13种重金属进行分析,并通过引入富集因子,研究了重庆主城区降水中重金属含量分布特征、污染水平及沉降量.结果表明,重庆主城区降水中大部分重金属元素的含量水平和年沉降量高于国内其他城市和国外一些地区,其中,Cd、Pb、As含量和沉降量分别为0.55μg·L-1和0.44 mg·(m2·a)-1、37.94μg·L-1和30.25 mg·(m2·a)-1、5.65μg·L-1和4.50mg·(m2·a)-1,相对较高.另外,重庆主城区降水中重金属含量和沉降量空间差异不大,但都有明显的季节差异,含量在秋季和冬季出现较大值,而沉降量在春季和夏季出现较大值.富集因子计算结果显示,多种重金属元素的富集因子相对较高,其中Cd和Se的富集因子分别为1 740和4 133,污染较为严重.     

农业区旱地垂直剖面土壤中重金属赋存形态与生态风险评价

用ICP-OES测定了厦门市农业区某旱地垂直剖面土壤中10种重金属元素的含量,并用改进的BCR四步连续提取法分析了垂直剖面土壤中6种重金属的赋存形态。结果表明,剖面土壤中Cd富集较严重,Pb主要以还原态为主,而Mn、Cu、Fe、V、Zn主要以残渣态存在;重金属生物有效性系数排序为Pb(0.514)Mn(0.398)Cu(0.221)Fe(0.165)V(0.100)Zn(0.059 7),Pb和Mn的生物有效性较高,对环境存在较大的潜在生态危害。次生相与原生相分布比值法对重金属潜在生态风险评价的结果表明,Co、Zn、Fe、V、Cu和Mn处于无污染水平,Pb处于中度污染水平。潜在生态危害指数表明,垂直剖面土壤中潜在生态危害顺序为CdCuPbCrZn,Cd的生态危害系数对多元素综合潜在生态风险的贡献最大,即Cd表现为首要的潜在生态风险因子。     

硫化物沉淀法处理含EDTA的重金属废水

在运用MINTEQA2模型对模拟重金属废水和EDTA萃取液中重金属离子形态进行分析的基础上,选用Na₂S沉淀法处理含EDTA的重金属废水. 结果表明:没有含EDTA的重金属废水,Cd2＋,Cu2＋,Pb2＋和Zn2＋是重金属离子的主要形态;而在含EDTA的模拟重金属废水和重金属萃取液中,重金属络合物是重金属离子的主要形态. 在c(EDTA)为0的条件下,Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋的去除率达到100%,而Zn2＋的去除率仅为57.0%;随着c(EDTA)的增加,相同c(Na₂S)对废水中重金属的去除率逐渐下降. 在一定c(EDTA)的条件下,废水中重金属的去除率随着c(Na₂S)的增加而增加;但是在相同c(Na₂S)的条件下,Zn2＋的去除率较Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋低. 工程实例进一步表明,Na₂S能够有效去除含EDTA重金属萃取液中的重金属离子,而完全去除Zn2＋则需要高浓度的Na₂S.