寿县地区气溶胶光学特性研究

利用2014年9月-2015年8月寿县综合观测数据分析了该地区气溶胶光学特性的变化特征以及重污染过程中气溶胶光学参数的变化。(1)统计分析表明PM_(2.5)年平均质量浓度及525 nm波段散射系数、后向散射比、吸收系数、单次散射反照率分别为71.6μg/m~3、399.9 Mm~(-1)、0.15、31.6 Mm~(-1)和0.92;而最大频率分别出现在35~75μg/m~3、100~200 Mm~(-1)、10~20 Mm~(-1)、0.12~0.13和0.9~0.96。其中PM_(2.5)质量浓度、散射系数、吸收系数秋冬季节较高,夏季最低且双峰结构的日变化特征明显;后向散射比和单次散射反照率在秋季均较其它季节小,但后向散射比白天大、夜晚小而单次散射反照率在早晚交通高峰期间明显减小。(2)气团后向轨迹聚类分析表明来自人为活动频繁区域的颗粒物后向散射比较大,来自西北地区的颗粒物后向散射比较小;而来自海洋和局地的颗粒物单次散射反照率较大。(3)重污染个例分析表明秸秆焚烧使PM_(2.5)质量浓度、散射系数、吸收系数增大,但伴随的吸湿增长和化学反应过程使得单次散射反照率、后向散射比增大。     

石家庄一次持续性霾过程形成原因及气溶胶垂直探空分析

为了研究石家庄冬季霾过程的形成原因及污染物变化特征,对2015年12月17—26日一次持续性霾过程中地面气象要素、天气背景场、PM(PM_(2.5)和PM_(10))、气态污染物(SO_2、CO、NO_2和O_3)、边界层垂直结构和数浓度垂直分布进行了综合观测分析.结果表明,华北上空稀疏的等压线和均压场结构、地面小风、高湿度的气象条件为这次霾污染的发生和持续提供了有利的动力和水汽条件.霾过程中PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3和CO的平均浓度分别为208.1、299.4、75.3、81.9、13.1μg·m~(-3)和4.2 mg·m~(-3),分别是清洁天的5.8、4.5、1.4、2.4、0.5和4.7倍.逆温层的存在阻碍了近地层气溶胶粒子向高层的传输.逆温层上部层边界层内0.3μm和0.3~2.5μm的气溶胶数浓度分别减少了25%~40%和63%~85%.在200 m高度内,0.3、0.3~0.5、0.5~1.0和1.0~2.5μm的气溶胶在霾天的平均数浓度分别为503.0、295.7、103.9和8.9 cm~(-3),分别是清洁天的2.8、17.8、31.9和24.4倍.     

基于CALIOP探测的京津冀地区气溶胶垂直分布特征

利用2011—2015年星载激光雷达(CALIOP)探测资料分析京津冀地区气溶胶消光系数(AEC)的垂直分布,AEC表征了气溶胶的浓度水平。结果表明:AEC的垂直分布季节变化显著,2 km以下尤为明显;整层气溶胶光学厚度(AOD)在夏季(0.7)高于其他季节,湿度对AEC产生较大的影响;而500 m以下低层的AEC体现的特征与之相反,冬季最大(0.65 km~(-1)),春夏季较小(0.25 km~(-1))。夏秋季低层AEC存在较大昼夜差异,夜间最大为0.65 km~(-1),是白天的2.5倍,低层较大的相对湿度昼夜变化成为消光系数巨大差异的主因。南北向贯穿京津冀地区垂直剖面上AEC的分布显示,在夏季夜间,气溶胶浓度水平在南部地区的低层较高,而在其他季节并没有体现出明显的南北差异。     

2014年6月南京大气复合污染观测

二次无机盐是PM_2.5的重要组成部分,厘清污染过程中二次无机盐的演变过程和影响因素,是提高对污染过程认识的关键.以2014年6月南京地区两次污染事件为例,研究了污染过程中二次无机盐的演变过程和影响因素.结果表明,两次污染过程均表现出显著的大气复合污染特征;污染初期,臭氧浓度较高,大气氧化性强,气态硝酸具有较高的生成潜势,为细颗粒物中NO₃^-的快速生成创造前提条件,后期相对湿度（RH）升高对NO₃^-的生成起决定性作用;当RH大于多组分的共同潮解相对湿度（DRH^*）时,NH₄NO₃潮解平衡时NH₃和HNO₃的理论分压积显著降低,低于观测得到的分压积,有利于NO₃^-生成,同时,观测和理论的分压积差异能够很好地表征NO₃^-的浓度变化特征.     

人体呼出气溶胶在通风房间中运动的受力分析

分析了通风房间中人体呼出气溶胶颗粒运动的计算参数,得出了气溶胶颗粒所受的曳力、布朗力、Saffman升力以及热泳力随颗粒粒径变化的近似函数关系.结果表明,气溶胶粒径是颗粒受力的主要影响因素,而粒径不同对力的影响不同.除重力外,气溶胶粒径对其他4种力的影响从大到小依次为布朗力、曳力、热泳力和Saffman升力.通过计算得到了人体呼出的不同粒径气溶胶颗粒受到的上述4种主要作用力相对于重力的大小.计算人体呼出的μm级以下气溶胶在通风房间内的分布时,需要考虑曳力、布朗力以及Saffman升力,其量级均大于小颗粒所受的重力.气溶胶受到的热泳力小于重力,但室内局部的高温热源或者低温冷源附近的温度梯度远高于室内平均温度梯度,因此忽略热泳力会对计算结果造成较大误差.     

大气中二次有机气溶胶估算方法研究进展

大气中二次有机气溶胶产生于光化学反应或挥发性及半挥发性有机物的气-粒转化,目前没有直接测定二次有机气溶胶的方法,一般采用间接方法估算二次有机气溶胶的贡献.通过分析对比各种二次有机气溶胶估算方法的优缺点及应用条件,认为EC示踪法操作简单,参数容易获得,但参数的不确定性高; 化学迁移模型法能详细反映二次有机气溶胶形成情况,但所需参数不易获得; 有机物受体模型示踪法,不需要模拟复杂的情况,但难于保证成分谱的准确性及可靠性.因此,在选择估算方法时应充分考虑到各种方法的局限性及适用范围,将试验观测与环境空气质量模型联合用于二次有机气溶胶估算应成为今后重要的发展方向.     

核事故条件下钚气溶胶源项研究综述

对核事故条件下钚气溶胶源项的理论和实验研究进行了总结和评述,主要包括钚材料的氧化反应机制、气溶胶的颗粒尺寸分布以及核事故发生后钚气溶胶从事故源处释放的比率和可吸入率.进一步对比了炸药化学爆炸、静态燃烧及动态燃烧3类核事故场景中钚气溶胶的源项数据并得出结论.静态燃烧和液滴未爆炸的动态燃烧场景中钚气溶胶的生成机制类似,前者相对较低的气溶胶释放率源于反应过程中的热量损耗及固志材料对空气流动的阻碍;动态场景中液滴爆炸井泄露出大量钚蒸汽将产生更高的气溶胶率及可吸入率;炸药爆炸条件下钚材料的氧化反应是最剧烈的,将产生最高的源项数据.     

1甲-基环己烯气相臭氧氧化生成二次有机气溶胶产物的研究

采用烟雾箱实验模拟了大气中1-甲基环己烯臭氧氧化生成二次有机气溶胶的化学过程.采用衍生化方法和气质联用仪对反应中生成的低挥发性有机酸产物进行了定性定量研究.通过研究.OH自由基清除剂和相对湿度对产物产率的影响,检验了文献中提出的假设反应机理,并提出了各产物的详细形成机理.     

华北地区霾期间对流层中低层气溶胶垂直分布

基于美国宇航局(NASA)的CALIPSO星载激光雷达监测数据,通过分析总后向散射系数、体积退偏比和色比,对华北地区2007年1月1日至2008年12月31日期间出现灰霾时对流层中低层气溶胶光学和微物理特性的垂直分布进行了研究.结果表明:灰霾期间对于4 km以下的对流层中低层大气总体来说,非球形气溶胶出现频率略高于球形气溶胶,小粒径气溶胶出现频率高于大粒径气溶胶.在4 km以下的大气中,气溶胶出现频率在1 ～2 km高度范围内最高,在2～3 km高度范围内最低;球形气溶胶在2～3 km高度范围内出现频率最高,非球形气溶胶出现频率在1 ～2 km高度范围内最高;大粒径气溶胶在l～2 km高度范围内出现频率最高,小粒径气溶胶在0～1 km高度范围内出现频率最高.     

北京市秋季大气气溶胶质量浓度谱分布特征的观测研究

为了研究不同天气形势和气象要素对不同粒径段的大气气溶胶质量浓度谱分布的影响,2010年秋季在北京市采用空气动力学粒径仪对0.5 ～20 μm的大气颗粒物进行了为期2个月的连续观测.结果表明,在不同天气形势和气团运动下,质量浓度谱分布差异明显.受到西北气流影响,在质量浓度较小的清洁天气,谱分布主要集中在粗粒径段(清洁天气).当天气以静稳为主,颗粒物质量浓度值中等偏高时,粗细粒径气溶胶分布中出现谱值相近的高峰(中等浑浊天气).在受到西南气流主要影响的高质量浓度的观测日中,细粒径气溶胶在谱分布中占主要地位(高浑浊天气).在相同气团影响的天气下,昼夜间质量浓度谱分布的谱型变化趋势一致.清洁天气保持了粗粒径段的单峰分布,中等浑浊和高浑浊天气呈双峰分布.清洁天气细粒径段谱值受光化学反应影响在日间略高于夜间.中等浑浊天气中质量浓度的谱值在夜间受相对湿度和温度变化影响有显著增加.高浑浊天气下,昼夜温湿差别小,谱分布未出现明显变化.