降雨对不同粒径气溶胶粒子碰撞清除能力

利用与惯性碰撞紧密相关的斯托克斯数Stk计算公式,结合海淀宝联大气成分站和海淀自动观测站2012年10月~2014年10月两年实测的逐时PM_(2.5)浓度数据和对应时刻的气象要素数据,并挑选典型降水过程分析降水对不同粒径气溶胶的碰撞清除作用.惯性碰撞是降水对气溶胶的最主要清除方式,斯托克斯数Stk的计算结果显示,降水对粒径小于2μm的气溶胶的直接碰撞清除作用很小,对粒径大于2μm的粗粒子的清除作用相对较大;实际观测数据统计分析表明,PM_(2.5)浓度明显减少的降水过程及降水时次很少,而43.2%的降水时次PM_(2.5)浓度有所升高;通过对典型降水过程气溶胶粒径分布数据分析表明,降水对爱根核模态(0.1μm)和粗模态气溶胶(1.0μm)有明显的清除作用,但对积聚模态清除作用不明显,由于PM_(2.5)的质量浓度主要分布在积聚模态,因此,降水对环境中PM_(2.5)的碰撞清除作用很弱.     

层状云清除气溶胶的数值模拟

建立了一个一维层状云系的气溶胶清除模式,模式旨在模拟云发展过程中云、雨水中气溶胶浓度的时空演变规律,研究气溶胶粒子的云内清除和云下清除的相对贡献大小及其湿沉降速率等.模拟结果在一定程度上与实测结果相符.     

有机污染土壤堆式热脱附过程中热湿迁移试验及数值模拟

堆式燃气热脱附技术因具有二次污染小、污染物去除率高和处理周期短等优势而得到快速发展. 土壤中的水分是影响堆体热修复过程中土壤升温的关键因素,然而其热湿迁移机理尚不明晰,工程设计主要依赖于实践经验. 该研究以山东省某污染场地的砂质壤土开展堆体热湿迁移试验,结合COMSOL仿真模拟,系统分析加热过程中土壤温度和湿度在竖直及水平方向上的变化规律. 结果表明:热源附近土壤水分呈逐渐升高并出现短暂峰值(高于初始值10.9%)后再下降的趋势,水分峰值随温度提高而升高;热源温度越高,土壤中水汽的对流和扩散作用愈加明显,当热源温度由50.0 ℃升至100 ℃时,监测点体积含水量下降率由4.50%升至27.2%,且水汽的浓度扩散机制在水分迁移过程中占主导作用;对于相同热源作用下,初始体积含水量较高的土壤具有相对较高的温度变化,温升过程中对流传热以及热传导的作用更显著,当初始体积含水量由0.0700 m3/m3升至0.160 m3/m3时,监测点的温度由37.1 ℃升至40.0 ℃,其中多孔基体间的热传导作用占主导. 研究显示,堆体热脱附过程中土壤水分迁移规律与土壤体积含水量、距热源的距离、热源温度有关,且多孔基体间的热传导是引起土壤升温的主要机制.      

云下湿清除作用对长三角PM2.5模拟的影响

为探讨云下湿清除作用对长三角地区PM_2.5浓度模拟的影响,在华东区域大气环境数值预报系统中新增了气溶胶云下湿清除过程参数化方案,对比分析了2018年12月1日至2019年2月28日降水对长三角地区PM_2.5的清除作用及其对数值模拟效果的改进.结果表明,模式对该时段内的降水和PM_2.5浓度均有很好的模拟效果,模拟的数值、空间分布和变化趋势均与观测有良好的一致性;增加云下湿清除作用后长三角地区PM_2.5浓度模拟效果得到明显改善：平均偏差、平均误差和均方根误差分别减小4.85,1.72,2.35μg/m³,归一化偏差和归一化误差分别降低0.14和0.08,约90%城市的相关系数、均方根误差、平均误差、归一化误差得到改进;云下湿清除作用使模拟PM_2.5浓度随雨强增大而降低,解决了模式湿清除过程的不足.同时,增加云下湿清除作用会加剧部分城市PM_2.5模拟浓度偏低的现象,这需要通过其他过程的完善予以改进.     

华南地区大气传输过程中黑碳的湿清除比例及其来源的影响

黑碳(black carbon,BC)的湿清除对其大气寿命和环境气候效应的评估至关重要。本研究使用黑碳仪(Aethalometer,AE-33)在南岭地区对BC开展了三次观测,结合指数衰减方程评估了传输过程中累计降雨量(accumulated precipitation along the trajectory,APT)对华南地区BC传输效率的影响。此外,将BC来源区分为生物质燃烧源(biomass burning,BB)和化石燃料燃烧源(fossil fuel burning,FF),探讨了不同排放源BC湿清除比例(wet scavenging ratio,WSR)的差异。结果表明：基于指数衰减方程结果和W_SR的结果指出华南地区的BC受到湿清除的影响要明显大于日韩等偏远地区,可能反映了更高拟合的BC老化程度。A_PT在5—30 mm范围内的增加对BC的湿清除有显著的影响。不同来源BC的W_SR存在显著差异：BC_BB的W_SR(44%—62%)高于BC_FF(35...     

一次对流过程对气溶胶清除和再生过程的影响

利用中尺度天气预报和研究模式(WRF)对2007年4月23～24日广东省发生的一次飑线过程进行了模拟,研究了水凝物粒子对气溶胶的清除过程、液滴蒸发引起的气溶胶再生过程以及动力输送作用对气溶胶数浓度的影响.结果表明,降水与近地层气溶胶数浓度的变化呈负相关关系.综合对比各水凝物种类的碰撞清除率和核化清除率,发现云滴核化过程...     

荷电雾滴表面带电尘粒捕集的数值分析

通过数值计算分析了带电粉尘粒子在荷电雾滴上的捕集特性,主要考虑尘粒惯性和静电效应对于提高粒子捕集效率的相对强弱.结果表明,在不同粒径区间内,粒子的惯性效应和雾滴与粒子间的库仑力对强化粒子靶效率的作用需要仔细加以辨认,同时证明了当雾滴弱荷电时,对亚微米带电粒子捕集依然是有效的.     

东海大气湿沉降中营养盐的研究

2008年1月～2009年12月在舟山嵊泗群岛收集了92个雨水样品,测定了pH值、采用分光光度法测定溶解态NH 4＋、NO 3-＋NO 2-、PO34-和SiO32-的含量,探讨了大气湿沉降对东海低营养级生态系统的影响.结果表明,大气湿沉降中85%的样品pH〈5.0,对环境酸化有明显的影响.雨水中NH 4＋和NO 3-...     

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.     

基于CMAQ模型的大连市大气氮湿沉降模拟研究

为了探讨大连市大气氮氧化物湿沉降的污染特征,通过监测站采集2012年内大连市的雨水样品,分析了氮氧化物的沉降浓度及沉降规律.同时,采用CMAQ模型MM5气象模式对大连市大气氮湿沉降进行了模拟研究,并在相关模拟模型的预报因子中增加氮氧化物污染源动态变化信息进行修正.结果表明:大连市大气氮湿沉降中硝酸根离子的平均当量浓度值为71.73μeq·L-1,铵根离子为98.91μeq·L-1;大连大气中氮氧化物沉降当量浓度随季节变化明显,且不同时期波动显著.CMAQ模型的模拟结果与实测数据相比存在偏差;经修正后模型模拟的结果更加逼近观测值,充分说明利用该修正模型在一定程度上修正了源清单不确定性对模拟结果造成的影响,利用修正后模型进行模拟具有可靠的准确性与可行性,可为大连市环境影响评估及控制效益评价提供科学依据.     

雨滴表面惯性粒子捕集的湍流效应数值分析

雨滴对气溶胶粒子的清除系数与捕集效率密切相关,并依赖于雨滴附近的气流型式.考虑到实际大气背景均为湍流状态,分别对层流和湍流状态下大尺寸雨滴表面上惯性粒子的捕集过程进行了数值模拟,讨论了湍流脉动对不同粒子轨迹的畸变和扰动.结果表明,层流条件下的模拟结果与已有的实验结果具有很好的一致性.若对雨滴的绕流附加一个湍流强度,则雨滴附近流动速度的随机变化将对粒子的运动轨迹产生明显的影响,导致惯性粒子在湍流状态下被雨滴捕获的效率大于层流捕集效率,湍流脉动效应对粒子捕集效率的提高幅度随粒子尺度的增大而减弱.