应用水质模型方法研究河流污染控制

应用水质模型对河流污染控制进行研究，经济、方便、有效。讨论了水质模型方法的原理、必然性、种类、建立步骤和应用范围，并以黄浦江为例，对水质模型的建立与应用进行了说明。     

黄山大气气溶胶新粒子生长特性观测分析

利用2012年9月22日~10月28日黄山地区大气气溶胶、二氧化硫和臭氧观测数据,结合气象数据,分析气溶胶新粒子的生成-增长特征.分析发现,在33个有效观测日中,有新粒子生成-增长的观测日占总数的18.2%,其中晴天的发生频率为37.5%,新粒子生成-增长都开始于晴天上午,与无新粒子观测日相比,太阳辐射量、风速、SO2及O3浓度较高,环境温度和相对湿度较低.气溶胶新粒子的增长具有由小及大的特点,核模态气溶胶粒子(10~20nm)数浓度最先增加,爱根核模态粒子(20~50nm)数浓度随着时间推移逐渐增大,但浓度峰值依次下降,平均增长率为3.58nm/h. SO2浓度先于核模态气溶胶数浓度到达峰值,其氧化后的产物H2SO4为新粒子的核化提供前体物,并且参与新粒子的增长过程,当SO2浓度较低时,不会发生新粒子生长事件.     

黄山顶夏季气溶胶数浓度特征及其输送潜在源区

利用轨迹聚类方法对2011年6~8月黄山光明顶的气团轨迹进行聚类分组,得到2011年夏季到达黄山顶的主要气团输送轨迹,结合黄山顶的气溶胶数浓度观测资料,分析不同类型输送轨迹与黄山顶积聚模态颗粒物数浓度的关系.利用潜在源贡献因子分析法PSCF(potential source contribution function analysis)定性分析了不同气团背景下黄山顶积聚模态颗粒物数浓度的潜在源区,最后结合浓度权重轨迹分析法CWT(concentration weighted field)定量分析不同潜在源区对黄山顶积聚模态颗粒物数浓度的贡献.结果表明,积聚模态颗粒物(0.5~1μm)数浓度约占0.5~20μm颗粒物数浓度的94.9%;黄山顶6~8月大陆气团的发生频率最高,约43.4%;影响黄山光明顶积聚模态颗粒物数浓度的潜在源区主要来自一些工业发达人口密集的城市群:湖北东部、安徽中部、河南、江西境内、两广交界处、湖南南部以及浙江北部地区.而垂直方向上,来自西北和西南方向高度约2~5km的自由对流层气团对黄山顶积聚模态粒子数浓度贡献较大.     

拟合水工设计反应谱的人工地震波的生成与Huang变换校正

根据非平稳输入下建立的功率谱与均值反应谱之间的关系,合成基于水工设计反应谱的人工地震波,并对其幅值进行修正,降低了高频区误差作用;为了解决加速度时程积分后的速度、位移时程的零线漂移现象,利用Huang变换得到加速度时程的固有模态函数,由Huang变换方法得到的最低频率固有模态函数分量通常情况下代表原始信号的趋势或均值,对去掉均值后的加速度时程进行积分得到的速度、位移时程不存在零线漂移问题。     

Aerosol optical properties and the mixing state of black carbon at a background mountainous site in Eastern China

In-situ measurements of aerosol optical properties were conducted at Mt. Huang from September 23 to October 28, 2012. Low averages of 82.2, 10.9, and 14.1 Mm~(-1) for scattering coefficient(σ_(sp, neph, 550)), hemispheric backscattering coefficient(σ_(hbsp, neph, 550)), and absorption coefficient(σ_(ap, 550)), respectively, were obtained. Atmospheric aging process resulted in the increase of σap, 550 but the decrease of the single scattering albedo(ω_(550)) at constant aerosol concentration. However, the proportion of non-light-absorbing components(non-BCs) was getting higher during the aging process, resulting in the increase of aerosol diameter, which also contributed to relatively higher σ_(sp, neph, 550) and ω_(550). Diurnal cycles of σ_(sp, neph, 550) and σ_(ap, 550) with high values in the morning and low values in the afternoon were observed closely related to the development of the planetary boundary layer and the mountain-valley breeze. BC mixing state, represented by the volume fraction of externally mixed BC to total BC(r), was retrieved by using the modified Mie model.The results showed r reduced from about 70% to 50% when the externally mixed non-BCs were considered. The periodical change and different diurnal patterns of r were due to the atmospheric aging and different air sources under different synoptic systems. Local biomass burning emissions were also one of the influencing factors on r. Aerosol radiative forcing for different mixing state were evaluated by a "two-layer-single-wavelength" model,showing the cooling effect of aerosols weakened with BC mixing state changing from external to core-shell mixture.     

2011年6~8月平流输送对黄山顶污染物浓度的影响

基于单条后向轨迹的滞留时间场和污染物排放强度场,设计了一种可以评估该轨迹对污染物的平流输送强度参数.利用2011年6~8月光明顶CO和O3浓度资料对该参数进行了验证,进而分析了该观测时段平流输送对光明顶污染物的影响;此外将O3浓度分成3档,利用改进的PSCF(Potential source contribution function)方法分析了各档浓度对应的源区分布.结果表明:(1)平流输送评估参数与污染物浓度的变化具有很好的一致性,表明平流输送对光明顶污染物浓度的变化具有重要作用.其中,安徽、湖北和江西三省交界区域的城市群向光明顶输送的污染物占到输送总量的一半以上;(2)光明顶O3浓度 >55×10-9、(30~55)×10-9、<30×10-9时所对应的主要源区分别为华北及长三角发达工业区、黄山西南方向的工业区、较远的南部沿海地区;(3)影响光明顶污染物浓度变化的输送类型可以分为秸秆燃烧输送、发达工业区气团输送、西南方向气团输送和海洋性气团输送4种类型,对应的污染物浓度(CO/O3)(×10-9)依次为474.47/72.50、221.16/57.71、86.31/30.41、51.67/27.45.     

夏季黄山不同高度大气气溶胶水溶性离子特征分析

2011年夏季在黄山3个不同高度上设观测点,利用Andersen分级采样器同步采集大气气溶胶,样品用离子色谱仪(Metrohm IC)进行分析.结果表明,山底、山腰和山顶的平均总离子浓度分别为13.32、10.94和9.97μg.m-3,大气气溶胶无机离子成分随高度增加呈递减趋势;黄山大气气溶胶中主要离子质量浓度依次为SO24->NH4+>Ca2+>NO3-;NH4+、SO24-分别为最主要的阳离子和阴离子,浓度随高度增加而递减最为显著,两种离子浓度和在3个采样点中均占PM2.1离子质量浓度的75%以上;粗粒子中最主要的阳离子与阴离子则为Ca2+和NO3-.PM10与PM2.1中阴阳离子线性回归线斜率近似为1,表明黄山大气气溶胶酸碱平衡.相关性分析表明,NH4+与SO24-的相关性高达0.98,这两种离子主要结合成(NH4)2SO4和少量的NH4HSO4存在于颗粒物中.黄山地区气溶胶在一定程度上受到周边地区人为源的影响.后向轨迹模拟显示,黄山夏季气团主要来源于南方沿海、东海、黄海及北方地区.由于途径重污染排放区,北方气团细粒子离子浓度较高,K+离子浓度近为西南气团的数倍.     

黄淮海地区冬小麦光温生产潜力数值模拟研究

建立了一个冬小麦光温生产潜力数值模式,该模式可以模拟瞬时光合作用并充分考虑了冬小麦叶片空间分布特征。研究结果表明,北京地区冬小麦光温生产潜力与抽穗前１０天至成熟期辐射量相关性最大,年际之间存在４年和９～１０年的变化周期。黄淮海地区冬小麦光温生产潜力变幅在９０００～１０９５０ｋｇ／ｈｍ^２之间,其中河北石家庄地区和山东胶东半岛为两个高值区,超过１０５００ｋｇ／ｈｍ^２。模拟结果与当前黄淮海地区冬小麦高产实践结论具有较好的一致性,可为该地区作物高产提供一定的理论指导     

林地生态用水亏缺的经济损失估算研究

以植被微观用水过程为核心,提出林地生态用水可划分为生理消耗性用水、生态消耗性用水和非消耗性用水.探讨了林地生态系统生态用水亏缺的生态效应,并基于绿色植物的光合作用机理和生态服务功能理论,界定了林地生态用水亏缺的损失内容,构建了林地生态系统生态用水亏缺的损失估算方法.以我国北方生态环境用水亏缺的典型地域--黄淮海地区为例进行了实例研究,结果表明,黄淮海地区由林地生态系统生态用水亏缺导致的经济损失约为99.115×108元·a-1,生态用水亏缺的经济损失率达到3.53元·m-3,远高于黄淮海地区单位国民经济用水量收益率、单位农业用水收益率和单位工业用水收益.     

黄山降水酸度及电导率特征分析

为了解黄山降水酸碱度和污染程度的总体特征,对2006～2011年黄山光明顶气象站常规监测的降水pH值和电导率进行了统计分析,结果表明:①该地区降水pH年均值在4.81～5.57,2009年之前,降水酸度加强,之后酸度减弱;降水平均pH值冬季最低(4.78),夏季最高(5.33);出现频率最高的降水事件为弱酸性到中性,总酸雨频率为46%,酸性降水累积雨量约占总雨量的45%.②年均降水电导率在16.91～27.84μS.cm-1,无明显年变化趋势.电导率在15μS.cm-1以下的降水发生频率最高,其次是15～25μS.cm-1之间.2010年2月～2011年12月,按日进行降水平行采样、存储、运送到实验室进行pH值与电导率测定和离子成分分析,对此期间的现场测定与实验室测定的两组pH值、电导率进行了比较分析.结果表明:①两组pH值间、两组电导率间都显著相关,但从山上现场到实验室,降水pH值向中性方向偏移,偏移幅度与降雨量和现场pH值有关,电导率的变化量与总离子浓度有关;现场pH值与电导率之间存在显著的负相关(r=-0.51).②使用一次性采样袋采样,pH值偏差变小,电导率之间相关性更强,两组pH与电导率间都存在明显的负相关.与中东部其他高山站的观测结果相比,黄山降水酸度弱,离子污染程度轻.