大气化学模式的数值计算方法

大气化学模式计算的一个重要研究热点是如何快速、精确地对相互关联的非线性常微分方程组（ＯＤＥｓ） 进行数值积分求解。由于大气中各物种寿命长短相差很大，导致ＯＤＥｓ 具有了很强的刚性，因而在数值求算过程中存在着计算精度和计算效率的平衡问题。笔者介绍了当前几种常见的大气化学模式的计算方法，包括ＧＥＡＲ，ＱＳＳＡ（ ＭＱＳＳＡ） ，Ｙ＆ Ｂ（ ＭＹ＆ Ｂ） ，ＲＡＤＭ ，ＬＳＯＤＥ，ＳＭＶＧＥＡＲ，小参数法，Ｇｏｎｇ ａｎｄ Ｃｈｏ及ＴＷＯＳＴＥＰ 等，并结合当前本领域内的部分研究成果对一些重要的方法进行了比较和分析     

环境化学

X13 200001938图论在大气化学模式计算和灵敏度分析等中的应用/沈济…(中科院生态环境研究中心)//环境科学进展/中科院生态环境研究中心一1999,7(6).一153一164环图X一4 若用吉尔型法求解大气化学模式、动力学模式和灵敏度分析时,预估矩阵是不对称矩阵。在图论中该矩阵对应于一有向图(一种,类型的反应图),顶点代表反应物或产物,边表示反应。图论中将有向图划分成强成分可以用于LU分解一系列小矩阵代替直接LU分解预估矩阵本身,从而提高了效率。以大气化学模式的碳键机理和乙烷裂解动力学机理两例说明,给出了许多划分强成分前后动力学模型…     

大气化学仪器测量进展

从平流层和对流层的大气化学过程入手，分析了研究各个反应所采用的测量手段；从当前大气化学的发展要求提出了理论研究和模式建立中对仪器测量手段的要求。并且从测量坪台这一角度分析了目前在大气化学领域使用的主要测量仪器和手段。     

区域空气质量模拟中查表法的应用研究

在自行开发完善的区域空气质量模式系统RegSRRMS中应用查表法,模拟中国典型城市群对流层大气主要污染物的浓度变化,评估该方法在大气复合污染事件预测和控制中的有效性.首先,利用具有国际先进水平的空气质量模式WRF-CHEM中的化学模块建立了包含完善气相化学、气溶胶过程的箱模式WRFBOX.其次,利用WRFBOX进行化学反应敏感性分析,基于影响污染物的重要因子分别建立了臭氧(O3)及其前体物、无机盐气溶胶和二次有机气溶胶(SOA)查算表数据库,并检验其有效性.最后,将此查算表数据库引入RegSRRMS,建立简化的查表算法.利用直接耦合机制法和查表法对2000年3月珠三角地区污染个例中主要大气污染物浓度进行模拟.通过比较2种方法的模拟结果,显示查表法计算效率提高了57%,能够反映大气光化学反应的非线性特征、气溶胶及其前体物的平衡关系,具有高分辨率、高时效性,能够方便快捷地给出源和受体之间的响应关系,结果可靠.在区域空气质量模式中应用查表法有利于大气污染事件的快速预测以及大气污染控制的快速决策.     

高斯模型的干湿沉积化学转化综合公式研究

污染物在大气中被稀释扩散时 ,还会发生干沉积、湿沉积和化学转化过程 ,所有这些都会影响污染物在大气中的分布。目前高斯模型对污染物的非扩散过程基本不考虑 ,使得环境影响评价中城市尺度的大气预测结果不合理 ,因此提出干湿沉积化学转化综合公式 ,指明了各个参数的计算方法 ,并以上海市化工区为例进行应用计算     

一个沿海城市大气臭氧的本地生成过程及其对前体物的敏感性

在威海市两个采样点用苏码罐采集了全空气样品,利用三级冷阱预浓缩-GC/MS方法离线测定了空气样品中109种大气挥发性有机物(VOCs).使用基于观测的MCM机理大气化学模式(OBM-MCM)分析了大气臭氧生成对VOCs组分的敏感性及本地生成过程.结果表明:观测期间两个采样点的总挥发性有机物(TVOCs)平均浓度分别为27.84×10~(-9)和17.85×10~(-9),对TVOCs贡献最大的均是烷烃.模拟分析表明,大气臭氧生成与前体物的控制关系存在空间差异性,在一个观测点受VOCs控制,而在另一个观测点受NO_x和VOCs共同控制;模拟结果还表明,臭氧生成对活性烃类最为敏感,但是,含氧有机物、卤代烃和高碳烷烃对臭氧生成的影响和贡献也不可忽视;此外,计算了日平均臭氧净生成速率P(O_3)_(net),分别为6.41×10~(-9) h~(-1)和3.22×10~(-9) h~(-1),臭氧的本地生成过程扮演重要角色.     

大气气溶胶中二氧化硫氧化成为硫酸盐的研究

本文描述了对大气中二氧化硫氧化作用的调研成果。作者应用气相化学、气溶胶热力学和气溶胶化学的复杂模型,对大气中硫酸盐的形成进行模拟。计算的结果指出:除了气相中氢氧基(OH)的氧化作用外,液态气溶胶中二氧化硫的氧化也十分重要;其主要机制是在Fe~(3+)和Mn~(2+)的催化作用下,H_2O_2和O_2使二氧化硫氧化成为硫酸盐。这确证了前此借气溶胶数据定性分析所得的结论;     

二次有机气溶胶的形成及其毒理效应

有机物是大气气溶胶中非常重要的化学组分,对我国空气污染及灰霾事件发生具有显著的贡献,是当前大气化学研究的最前沿课题之一。有机气溶胶中包含大量有毒物质(如多环芳香烃、多氯联苯及有机胺类等),直接危害人体健康。目前气溶胶中有机组分的体内/体外生物毒性研究多集中于污染源直接排放的一次颗粒物,对于大气中二次有机气溶胶的形成和毒性效应的关注很少。本文以多环芳烃、有机胺及自然源萜烯类挥发性有机物为例,简要综述了大气中二次有机气溶胶的形成及其生物毒性效应,重点关注这些二次有机气溶胶的形成对母体有机组分生物毒性的增强作用,以增进对大气气溶胶污染的健康危害认识。     

兰州市城区冬季TSP容许排放总量的估算

利用RAMS大气动力模式模拟的气象场驱动中尺度大气扩散模式HYPACT的方法,模拟出TSP的浓度分布及每个污染单元对于地面浓度的分担率,然后根据TSP的国家质量标准,用线性规划的原理与方法计算了兰州市冬季典型日条件下TSP的大气环境容量.计算结果表明,兰州市全年的主要污染物TSP的大气环境容量远小于排放量,削减率达41.99%左右(2000年12月24日),需要削减的排放量很大.     

硫酸盐气溶胶直接和间接辐射气候效应的模拟研究

将大气化学模式引入到区域气候模式中，实现同步计算大气化学成分和气象要素，以中国地区1994年1、4、7、10月为研究对象，模拟了4个月的气候变化。通过分析发现，硫酸盐气溶胶的直接和间接辐射效应都使大气顶产生负的辐射强迫，使地面气温下降；间接效应的引入加剧了辐射强迫和地面降温，是一个不可忽视的重要过程，在模拟中风吹草动时考虑直接和间接效应是必须的。     

气溶胶中的水溶性有机物研究进展

首先指出了对气溶胶中水溶性有机物(WSOC)研究的意义,接着对气溶胶中水溶性有机物的分子组成、来源和浓度水平进行了介绍,综述了采样和分析方法的历史及其进展,并对当前研究工作中存在的问题和在中国的应用前景进行了评述。      

中国华北地区冬季大气污染物航空测量(II)—空中大气气溶胶污染特征研究

大气气溶胶在酸性降水中的作用非常重要。在“八五”期间酸性降水的研究中,进行了华北地区冬季空中大气气溶胶污染特征的分析和研究,填补了国内外相关研究领域的空白。结果表明,华北地区冬季空中大气气溶胶污染比较严重,形成了浓度与地面相近的空中污染区域,大气气溶胶主要来源于煤炭燃烧等人为过程。同时大气气溶胶具有较强的酸性,有利于酸性降水的形成。      

我国大气模式计算的若干问题

对我国大气环境界普遍采用的模式计算方法进行了分析,指出了模式计算结果的多样性,地面平均风速、最大地面浓度公式、面源模式、多次反射计算、熏烟模式和静风公式的影响,分析了烟气抬升公式的问题,推荐一个新的烟气抬升公式。对采样时间和布点也进行了分析。最后对这些问题的产生和解决办法提出了建议。      

降雨氢离子浓度的参数化研究

对酸雨模式中降雨的物理过程进行了简化假设,在此基础上研究了大气中影响降雨氢离子浓度的几种主要污染物(SO₂,VOC_s,NH₃,NO_x)及温度、天顶角、雨强等因素同降雨氢离子浓度的参数关系。      

桂林水南洞1号石笋的年龄与稳定同位素测定及其古气候意义

本文通过对桂林水南洞 1号石笋进行α能谱铀系测年及碳氧同位素分析 ,获得了距今 2 0～ 8万年的古气候信息。石笋大于 2 0万年前开始生长 ,8.0 7万年后停止生长 ,属中更新世的产物。其年龄与δ1 8O的变化可与深海岩芯V2 8-2 3 8同位素记录所揭示的第五和第六阶段进行对比。它反映此阶段区内经历了寒冷 (间夹短暂的小温期 )和温暖 (间夹短暂的小冷期 )等气候变化 ,与全球古气候变化波动基本一致 ,同时也存在地区性的气候变化     

膜生物反应器中膜污染研究进展

膜生物反应器是近年新发展起来的高效废水处理工艺。本文综述了国内外对膜污染机理研究的最新成果 ,介绍了相应的解决措施 ,展望了今后的发展前景。     

低空分层降水和云水同步釆集系统的开发和应用

笔者自行开发并研制了低空(＜1 km)分层降水和云水采集系统,该系统成功地应用于福建省厦门市和贵州省贵阳市酸性降水来源和成因的研究中,取得了显著的成果,为探讨酸性降水来源和成因提供了有效的技术手段和支持。该系统可以在一定程度上代替航空测量,目前国内外的类似研究中没有使用该系统进行样品采集的先例,因此该系统的开发填补了国内外相关研究领域的空白。      

控制车用汽油有害物质降低机动车排放

首先介绍了汽油成分的基本特性,及不同组分对于排放的影响。汽油组成中硫对汽车排放影响较大;芳烃和苯的排放对人体徤康有害;烯烃不仅是影响发动机喷嘴进气阀及燃烧室沉积物生成的重要因素,而且影响光化学烟雾的形成。中国汽油的特点是烯烃含量高,芳烃和苯含量低,硫含量有上升的趋势。还介绍了国外汽油组成的变化趋势和发展动向,根据上述特点,在《车用汽油有害物质控制标准》中对9项指标提出了上限值:苯为2.5%;烯烃为35%;芳烃为40%;锰为18 mg/L;铅为13 mg/L;磷为1.3 mg/L;硫为0.08 % ;铁和铜不得检出。