徐州冬季雾-霾天颗粒物粒径及气溶胶光学特性变化特征

为研究徐州冬季雾-霾天气形成过程中颗粒物粒径及气溶胶光学特性的变化特征,分析了2014年12月1日～2015年2月28日徐州大气颗粒物质量浓度（PM₁₀、PM_2.5、PM₁）、数浓度（0～1μm、1～2.5μm、2.5～10μm）和气溶胶光学特性等数据.结果表明：0～1μm粒径范围细颗粒物的大量增多是引发徐州冬季雾-霾天气的主要因素,徐州冬季地面风速小（静风或轻风天气）,较高的大气相对湿度对雾-霾的形成和维持起着重要影响作用.持续时间较长的雾霾天气,因颗粒物吸湿增长和水汽附着,1～10μm粒径范围大气颗粒物在雾霾时段易发生沉降而减少,后随相对湿度降低雾霾转为短时间的霾天气,1～10μm颗粒物数浓度大幅上升.徐州冬季500nm波段AOD_total和AOD_{fine mode}具有相同的变化趋势,雾-霾日AOD_total和AOD_{fine mode}显著高于非霾日.AOD_{fine mode}与AOD_{coarse mode}的比值雾-霾日亦明显高于非霾日,而且在雾-霾日Angstrom波长指数主要集中在1～1.6,表明徐州冬季雾-霾时段大气中细颗粒物为主控粒子.     

基于模拟退火的随机取向含核椭球颗粒粒径反演

烟颗粒的光散射数值模拟计算多采用单种匀质的球形、椭球或分形模型。实际上,多种情况下的烟颗粒并非仅由单种匀质组成,例如细水雾灭火和湿式洗涤塔除尘过程中生成的烟颗粒即是一种以碳烟颗粒作为凝结核、水为外壳的含核水凝物气溶胶颗粒。针对随机取向条件下,利用离散偶极子近似方法对轴对称的含核椭球颗粒模型进行数值模拟计算,得到光散射Mueller矩阵,并基于Lorenz-Mie散射理论,采用全局搜索能力很强的模拟退火算法,实现了单分散系的含核椭球颗粒的粒径反演。讨论分析了内核半径与外壳有效半径比q及内核折射率n对轴对称的含核椭球颗粒粒径反演的影响。粒径反演结果表明:q对含核椭球颗粒的粒径反演结果及误差影响较大,n在一定程度上影响颗粒的粒径反演。     

上海地区大气中二噁类分布特征的初步研究

为了研究上海地区大气中二噁英（PCDD/Fs）的污染水平、分布特征和相分配规律,分别选取了上海典型的工业区、居民区和郊区的采样点进行了大气样品的采集。通过对3个采样点的研究发现,上海地区的大气中二噁英的平均毒性当量浓度为0.201 pg/m^3,居民区最高,工业区其次,郊区最低。大气中二噁英排放的平均浓度属于典型的城市工业区水平。在常温下,大气中90%二噁英主要分布在颗粒物相中,从单体看,高氯代同系物主要分布在颗粒相中,而低氯代同系物则分布在气相当中。通过二噁英的气相/颗粒相分配系数Kp与蒸气压PL的关系式评价了污染物的气相/颗粒相分配行为。并应用Junge-Pankow模型预测了大气中的气相/颗粒相分配,通过与实测值的比较发现,上海地区大气中二噁英的气相/颗粒相分布十分接近于模型中的城市地区,郊区采样点和模型预测值最为吻合,工业区和居民区大气中的二噁英在颗粒物上的浓度则要高于模型预测值,对造成偏离的原因进行了分析,并对3个采样点周围的污染源进行了初步的探究。     

车用柴油机燃用棕榈生物柴油的颗粒物排放特性研究

在满足国Ⅳ排放法规的车用柴油机上研究了燃用不同掺混体积比例的棕榈油生物柴油的颗粒物排放特性.试验中棕榈油生物柴油的掺混比例分别为0%、10%、20%、50%和100%,采用DMS500型快速颗粒光谱仪测试分析了发动机在外特性和负荷特性时的颗粒物数量浓度、质量浓度及粒径分布.研究结果表明:随生物柴油掺混比例的增加,颗粒物质量浓度降低.燃用生物柴油后颗粒物的数量浓度在大负荷明显降低,中小负荷呈升高趋势.生物柴油的排气颗粒物呈核态和凝聚态的双峰分布特征,核态数量浓度所占比例高于柴油,凝聚态的质量浓度所占比例略低于柴油.生物柴油颗粒物的几何平均直径小于柴油.     

Estimation of distribution algorithm enhanced particle swarm optimization for water distribution network optimization

The optimization of a water distribution network (WDN) is a highly nonlinear, multi-modal, and constrained combinatorial problem. Particle swarm optimization (PSO) has been shown to be a fast converging algorithm for WDN optimization. An improved estimation of distribution algorithm (EDA) using historic best positions to construct a sample space is hybridized with PSO both in sequential and in parallel to improve population diversity control and avoid premature convergence. Two water distribution network benchmark examples from the literature are adopted to evaluate the performance of the proposed hybrid algorithms. The experimental results indicate that the proposed algorithms achieved the literature record minimum (6.081 M$) for the small size Hanoi network. For the large size Balerma network, the parallel hybrid achieved a slightly lower minimum (1.921M€) than the current literature reported best minimum (1.923M€). The average number of evaluations needed to achieve the minimum is one order smaller than most existing algorithms. With a fixed, small number of evaluations, the sequential hybrid outperforms the parallel hybrid showing its capability for fast convergence. The fitness and diversity of the populations were tracked for the proposed algorithms. The track record suggests that constructing an EDA sample space with historic best positions can improve diversity control significantly. Parallel hybridization also helps to improve diversity control yet its effect is relatively less significant.     

基于粒子群算法的燃气管线泄漏疏散能力分析

为研究燃气管线泄漏事故人员疏散能力,统计分析近年国内燃气泄漏典型事故,得出第三方违章作业施工为燃气泄漏事故比例最高的直接原因及燃气泄漏事故伤亡人数发展趋势,在此基础上,引入粒子群PSO算法,以某施工引起的燃气管线泄漏事故为实例,研究领导者的领导能力和应急处置能力对员工之间信息交流及人员应急疏散能力的影响。分析实例显示现场领导者学习因子偏低,指挥能力差,直接影响事故现场的应急疏散自救行为,甚至改变疏散路径。并进一步分析模拟得出,学习因子提高后,现场领导者和员工的信息更新与交换效率大幅提升,应急疏散能力随之提高,进而提出实用性对策措施和建议,为提升燃气管线泄漏事故应急疏散能力提供技术参考。     

北京城区道路灰尘季节性粒度分布及分形特征

对采集的北京城区道路灰尘样品用扫描电镜及X射线能谱进行形貌特征分析,用激光粒度仪进行粒度测定.结果表明:北京城区四季道路灰尘包含矿物颗粒,轮胎磨损颗粒及球型燃烧颗粒,四季道路灰尘粒度分布频率曲线均呈双峰态分布,第一峰值粒径介于256~303μm,第二峰值粒径介于74~88μm.四季道路灰尘粒度分布分形维数为1.7533~2.3137,平均粒径为188.08~200.20μm,分选性差,呈极不对称的极正偏宽峰态到很窄峰态,属砂土.四季道路灰尘均主要是局地灰尘跃移搬运形成,直接通过大气运移沉降的远源灰尘相对较少.平均粒径春季>秋季>夏季≈冬季,分选系数夏季≈秋季>冬季>春季,峰度冬季>秋季>夏季≈春季,偏度无较大区别.春季灰尘可吸入颗粒物最高,并含有可入肺颗粒物,对人体健康和大气环境的危害潜力不容忽视.     

不同品质燃油对公交车道路颗粒排放特征的影响

以国Ⅳ排放柴油公交车为样车,研究了3种燃油公交车的颗粒数量排放特性. 3种燃油分别为纯柴油、B20燃油〔V(生物柴油)∶V(纯柴油)=2∶8〕和G20燃油〔V(天然气制油)∶V(纯柴油)=2∶8〕. 结果表明:公交车燃用3种燃油的排气颗粒数量随粒径变化均呈双峰对数分布,其中核态颗粒数量峰值粒径均为10.8 nm;聚集态颗粒数量峰值粒径则因燃料差异而不同,其中纯柴油、B20燃油和G20燃油分别为80.6、69.8和60.4 nm. 对于不同类型道路,在公交车燃用纯柴油时,其快速路下的排气颗粒数量(7.35×1015 km-1)最低,分别比主干道和次干道低47.7%和55.1%. 对于不同品质燃油而言,在全程测试线路内,燃用G20燃油的公交车排气颗粒总数量(6.92×1015 km-1)最低,较纯柴油和B20燃油分别降低了42.5%和32.4%. 其中,G20燃油排气中核态颗粒数量为1.81×1015 km-1,较纯柴油和B20燃油分别降低了3.1%和15.4%,而聚集态颗粒数量则分别降低了49.7%和37.0%. 表明公交车燃用天然气制油可有效降低颗粒排放.      

故障树法和改进PSO-PNN网络的电梯故障诊断模型

针对电梯故障问题,提出一种将故障树分析法、改进的粒子群优化算法和概率神经网络相结合的方法用于电梯的故障诊断。以电梯的安全回路系统为例,用故障树法对回路进行分析,获得训练样本与故障类型;使用粒子群算法对概率神经网络的平滑因子进行优化,在优化过程中,针对粒子群算法存在易陷入局部最优的缺陷,提出对惯性权重的改进策略;采用相对误差对诊断效果做出评估,并与传统的概率神经网络和基本粒子群算法优化的概率神经网络在各种故障类型输出和最大相对误差等方面进行比较,结果表明:该模型能够有效诊断电梯故障。     

北京和东京城市道路积尘磁性颗粒物中金属元素的污染特征和健康风险

于2019年8月对中国北京和日本东京城市道路积尘进行了调查。采用磁性分离和电感耦合等离子质谱法对2个城市道路积尘磁性颗粒物中28种金属元素的含量进行了分析,并比较了污染特征和健康风险。结果表明,东京和北京道路积尘中铁（Fe）元素平均含量分别为25.3和21.2 mg/g,磁性颗粒物占积尘比例分别为22.4%和13.0%。东京道路积尘磁性颗粒物受人类活动排放影响较北京显著,其中锌（Zn）和银（Ag）元素含量是北京的7.2和5.6倍。北京道路积尘磁性颗粒物中元素富集率远高于东京,以铬（Cr）、镍（Ni）等金属元素最为明显。东京和北京道路积尘磁性颗粒物的非致癌风险和致癌风险均低于安全阈值,但致癌风险分别达到6.9×10^-7和6.3×10^-7,接近10^-6的可接受水平,应引起相关部门的关注。手口摄入是非致癌金属元素日平均暴露的首要途径,皮肤接触途径的非致癌物健康风险最高,Cr是导致道路积尘磁性颗粒物健康风险的首要元素。