基于垂直加密观测的北京地区霾和沙尘复合污染形成条件分析

为了弄清蒙古气旋外围出现的霾和沙尘复合污染特征及其形成的关键气象条件,本研究利用多种遥感设备（增强型云高仪、风廓线雷达和微波辐射计等）垂直加密观测数据,结合大气主要污染物（PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂）监测数据、加密自动气象站观测数据,以及常规地面和高空气象观测数据、NCEP再分析数据等,分析发生在北京春季的2次霾和沙尘重污染过程.结果表明,2017年5月4—5日为一次PM₁₀和PM_2.5混合污染过程,与上游地区强烈发展的蒙古气旋后部风沙区的输送有关.上游地区因受中-低空西来槽影响上升气流加强,使沙尘细颗粒物（粒径≤10 μm）悬浮于空中,由中-低空偏西风输送至下游地区,被北京及附近的弱下沉气流带至地面造成严重的PM₁₀、PM_2.5混合污染.其中,地面偏西风对上游地区的PM₁₀、PM_2.5的水平输送作用明显;2018年3月27—28日凌晨是受蒙古气旋底部低压区辐合作用和偏南气流输送作用形成的积累型霾（PM_2.5）污染.28日凌晨2：00开始蒙古气旋后部沙尘区随东-西向冷高压南压而向南扩散.随后冷高压不断东移形成回流偏东风,偏东风使北京及西北部地区的低层大气产生辐合上升运动,导致本地尘土扬起,造成PM_2.5重污染和PM₁₀极严重污染;浮尘天气引发的大气污染具有突发性特征,且持续时间较长.边界层高度低、低层大气存在逆温层（或等温层）并长时间维持是霾和沙尘复合污染形成和持续的重要条件.霾和沙尘复合重污染的形成是人为污染物、沙尘细颗粒物水平和垂直输送,以及大气层结稳定共同作用的结果.     

西北地区戈壁和绿洲风蚀起沙(尘)的研究

利用敦煌地区戈壁和绿洲的观测资料,分析了两种地表下春季的风蚀起沙(尘)情况.研究表明,在自然状态下,由于地表土壤的粒子尺度分布特征、植被覆盖度及地表土壤水分含量等下垫面特征不同,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度要大于戈壁地表,其垂直尘粒通量(风蚀起沙率)比戈壁地表小将近一个数量级;但考虑人为的翻耕作用时,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度可能会减小一半以上,其垂直尘粒通量也将增加大约一个数量级,甚至比戈壁地表还要大.     

Clogging processes caused by biofilm growth and organic particle accumulation in lab-scale vertical flow constructed wetlands

The accumulation of organic matter in substratum pores is regarded as an important factor causing clogging separately in the subsurface flow constructed wetlands. In this study, the developing process of clogging caused by biofilm growth or organic particle accumulation instead of total organic matter accumulation was investigated in two groups of lab-scale vertical flow constructed wetlands (VFCWs), which were fed with glucose (dissolved organic matter) and starch (particulate organic matter) influent. Results showed that the growth of biofilms within the substratum pores certainly caused remarkable reduction of e ective porosity, especially for the strong organic wastewater, whereas its influence on infiltration rate was negligible. It was implied that the most important contribution of biofilm growth to clogging was accelerating the occurrence of clogging. In comparison with biofilm growth, particles accumulation within pores could rapidly reduce infiltration rate besides e ective porosity and the clogging occurred in the upper 0–15 cm layer. With approximately equal amount of accumulated organic matter, the e ective porosity of the clogged layer in starch-fed systems was far less than that of glucose-fed systems, which indicated that composition and accumulation mode in addition to the amount of the accumulated organic matter played an important role in causing clogging.     

青藏高原东北侧局地冰雹最大雹径识别方法

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,用垂直累积液态含水量的理论模式计算雹云单体在降雹过程中的VIL,再用MAX函数逐个提取最大VIL(简称:VILmax),采用统计和回归处理技术,对2004~2006年5~8月青藏高原东北侧局地雹云单体的VILmax与对应地面冰雹最大雹径(简称:Rmax)之间的关系进行详细分析。结果表明,青藏高原东北侧局地冰雹Rmax与对应单体VILmax之间存在明显的正相关关系。     

1995~2004年东亚沙尘气溶胶的模拟源汇分布及垂直结构

利用全球气溶胶模式GEM-AQ/EC的1995~2004年10年沙尘气溶胶模拟,探讨了东亚地区沙尘气溶胶源汇分布和垂直结构特征.结果表明,东亚大陆沙尘气溶胶源区主要集中在东亚的沙漠地区,有两大沙尘主要源区:覆盖蒙古国南部及中国内蒙中西部的沙漠地区和南疆的塔克拉玛干沙漠.东亚沙尘排放量春季最大,占全年排放总量的66.81%,四月份达15.29Mt,夏季下降,秋季小幅度回升,冬季最小;东亚沙尘排放量呈现明显的年际变化及增强的趋势.东亚沙尘沉降高值区与源区一致,源区及附近以干沉降为主,远距离传输到中国东北、长江以南及西太平洋包括日本、朝鲜半岛,湿沉降占主导地位;沙尘沉降具有季节变化,其趋势与东亚沙尘排放量的季节变化大致相同,且模拟的10年沉降量呈上升趋势.东亚沙漠地区排放的沙尘主导了东亚沙尘气溶胶的变化,最大的净沙尘汇区集中在紧邻净沙尘源区的黄土高原及华北平原西部.东亚地区春夏秋3个季节均是沙尘的净源区,而冬季强西风急流输入东亚以外的沙尘使东亚整体上为沙尘净接收区.东亚大陆大部分地区,沙尘垂直分布主要集中在对流层低层3km高度以下,在西太平洋地区包括日本、朝鲜半岛沙尘高值中心位于在对流层中层5km高度上下,在沙漠以北地区沙尘垂直廓线的高值出现在对流层中上层6~8km高度.     

古尔班通古特沙漠生物结皮中土壤微生物垂直分布特征

对新疆古尔班通古特沙漠主要沙丘类型———沙垄的不同部位、不同类型生物结皮中土壤微生物数量变化特征进行研究,结果表明:(1)微生物总数从垄顶至垄间低地呈递增趋势,在沙垄不同部位0~20cm土层中的垂直分布有差异.(2)土壤微生物各类群数量垂直变化规律为:细菌数量在垄顶0~10cm土层中递减,到10~20cm有所回升;在迎风坡和背风坡的0~10cm土层中递增,到10~20cm有所下降;在垄间低地0~20cm土层中呈递增趋势.放线菌数量在各部位均随土层加深而递减.真菌数量在垄顶和迎风坡0~20cm土层中的垂直变化与细菌在垄顶的垂直变化一致,在垄间低地和背风坡,真菌数量均在2~5cm土层中出现峰值,然后随土层加深递减.(3)微生物类群的组成表现为:细菌数量>放线菌数量>真菌数量.在垄间低地细菌所占微生物总数比例相对垄顶有所增加,而放线菌和真菌相应减少.(4)土壤微生物的数量变化特征与生物结皮的类型、分布以及土壤有机质含量等因子有一定相关性.图5表1参34     

武汉三角湖复合垂直流人工湿地对重金属元素的去除研究

对武汉三角湖复合垂直流人工湿地进出水口中10种重金属元素（As、Ba、Cd、Cr、Cu、Li、Mn、Ni、Pb、Zn）去除进行了周年监测（2007年2月—12月）。人工湿地进水口重金属含量较低,无超标重金属元素。三角湖人工湿地进水口重金属元素含量排序为：Ba〉Mn〉Zn〉Li〉Cu〉As〉Pb〉Cr〉Ni〉Cd。三角湖人工湿地出水口对重金属去除效果排序为：Cd〉As〉Mn〉Pb〉Zn〉Cr〉Cu〉Ba〉Li〉Ni。研究表明复合垂直流人工湿地可以有效的去除重金属,对受污染水体水质改善和水生态系统恢复具有重要意义。     

水体沉积物中酸挥发性硫化物垂直分布模型的参数计算及相关分析

应用试验及文献数据计算了东湖沉积物中酸挥发性硫化物（AVS）垂直分布模型的参数值，并进行了参数的相关性分析。结果表明，AVS含量是沉积物中有机质的分解、AVS的沉淀、溶解及氧化共同作用的结果，较好地解释了东湖三个污染状况不同站点ABS垂直分布的差异，从而为应用ABS判断沉积物重金属生物有效性提供了科学依据。     

净化湖水的垂直流人工湿地的脱氮研究

将欧盟资助项目研究成果应用于实际工程中,以垂直流人工湿地净化湖水的应用工程作为研究对象,通过实例总结系统的脱氮效能,考察垂直流人工湿地(包括循环净化系统和补水净化系统)对湖水净化后水质的维护效果与应用前景,检验参数的合理性,并分析相关原因. 结果表明,2种功能的垂直流人工湿地均达到了设计的脱氮效果,在水力负荷为1 000～2 000　mm/d时,循环净化系统和补水净化系统总氮的平均去除率分别为37.8%和37.5%,氨氮的平均去除率分别为44.8%和43.6%. 湖水经湿地净化后能维持较好的水质,能达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准.      

球形填料对复合垂直流土地渗滤系统去污效果的生物强化

通过对复合垂直流渗滤系统中增加球型填料,利用生物强化提高系统对城市生活污水污染物去除能力的研究,优化了复合垂直流渗滤系统.并且通过研究,探索了系统非生物作用与生物作用对氮的降解机制.结果表明,通过生物强化系统生活污水中COD的去除率由原来的74.7%提高到85.3%;对NH3-N的去除率由原来的28.7%提高到52.9%;对TN的去除率从31.0%提高到41.7%;系统对TP的去除率由30.9%提高到49.3%.球形填料通过提高系统的硝化活性,增加对氨氮的降解转化效率,同时生物量的大小,也是影响氨氮的降解转化效率的重要因素.系统对污水中氮的降解是以生物作用为主,氮转化以硝化效果较强,反硝化效果比较弱.