建筑物结构变化对大气污染影响的试验研究

通过风洞实验对大气污染物扩散特性进行了模拟试验研究,重点讨论了建筑物结构形式变化对周围环境污染浓度的影响,在此基础上对影响污染浓度的各个要素进行了分析与讨论,得到了大气污染物在复杂结构建筑物之间扩散的一般规律。     

黑土区城郊耕地重金属污染空间扩散机制

城郊复杂环境条件下的耕地土壤重金属污染空间扩散机制是落实土壤污染源头防控和保障黑土地质量安全的基础.针对以往溯源研究中污染源头难定位和扩散趋势不明确等问题,以长春市城郊地区为例,以耕地土壤As、Pb、Hg和Cd元素为研究对象,采用近邻传播（AP）算法和空间自回归的扩散格局-驱动因素组合分析法尝试揭示黑土区城郊耕地重金属污染空间扩散机制.结果表明,ω（As）和ω（Cd）均值分别为39.35mg ·kg^-1和0.183 mg ·kg^-1,累积水平较高.内梅罗指数显示研究区有52.38%的耕地已出现轻度污染.AP算法识别出As存在3个影响幅度相似的潜在污染源地,均位于远离城市的典型农耕区;Pb元素的2个潜在污染源地集中分布于范家屯镇附近的工业区;Hg和Cd元素的扩散格局复杂,尤其是Cd元素,呈现多地并发的污染扩散特征.空间滞后模型表明,As元素的空间扩散格局和农药施用强度有关;Cd元素主要受土壤类型和设施农业布局的制约;Pb元素受区域城镇化和工业化发展的影响;Hg元素和区域污染迁移条件相关.污染调蓄功能未对4种元素的空间扩散格局产生显著影响.研究丰富了耕地重金属污染的空间分析理论和方法,对落实城郊黑土地的污染源头防控具有科学意义.     

Modeling the current-voltage characteristics of thin-film silicon solar cells based on photo-induced electron transfer processes

Power conversion efficiency of p-i-n type microcrystalline silicon (c-Si:H) solar cells has been analyzed in terms of sequential processes of photo-induced electron transfer. The effect of the excitonic state on the charged carrier generation has been studied compared to a conventional scheme in which only charged carriers are taken into account for the operation of the solar cells. A numerical model has been developed to calculate current-voltage characteristics of solar cells on the basis of two types of charged carrier generation processes (exciton process and charged carrier process). The light trapping effect due to a textured back surface reflector (BSR) was embedded in the numerical model by using the effective medium theory in combination with the matrix method in the field of the electromagnetic theory of light. As an application of this modeling, it was found that the reported data of the power conversion efficiency were not explained by the conventional charged carrier process model and that the combined model of the charged carrier process with the exciton process well explains the performance of the p-i-n type c-Si:H solar cells. In this way, the typical power conversion efficiencies were estimated to be 10.5% for the device (i-layer thickness: 1.8 m) with the BSR (period: 600 nm; height: 250 nm) and 8.6% for the device with the flat reflector under the condition that the fractions of the exciton process and charged carrier process were 60% and 40%, respectively.     

Modeling the current-voltage characteristics of thin-film silicon solar cells based on photo-induced electron transfer processes

Power conversion efficiency of p-i-n type macrocrystalline silicon (µc-Si:H) solar cells has been analyzed in terms of sequential processes of photo-induced electron transfer. The effect of the excitonic state on the charged carrier generation has been studied compared to a conventional scheme in which only charged carriers are taken into account for the operation of the solar cells. A numerical model has been developed to calculate current-voltage characteristics of solar cells on the basis of two types of charged carrier generation processes (exciton process and charged carrier process). The light trapping effect due to a textured back surface reflector (BSR) was embedded in the numerical model by using the effective medium theory in combination with the matrix method in the field of the electromagnetic theory of light. As an application of this modeling, it was found that the reported data of the power conversion efficiency were not explained by the conventional charged carrier process model and that the combined model of the charged carrier process with the exciton process well explains the performance of the p-i-n type μc-Si:H solar cells. In this way, the typical power conversion efficiencies were estimated to be 10.5% for the device (i-layer thickness: 1.8 μm) with the BSR (period: 600 nm; height: 250 nm) and 8.6% for the device with the flat reflector under the condition that the fractions of the exciton process and charged carrier process were 60% and 40%, respectively.     

有机污染物在HDPE膜-膨润土复合防污帷幕中的一维扩散解析解

HDPE膜-膨润土复合防污帷幕被认为是目前最为安全有效的地下污染源阻隔技术之一.针对帷幕底部嵌入不透水层和帷幕下游地下水较为活跃的工况,推导了有机污染物在HDPE膜-膨润土复合防污帷幕三层结构中的一维扩散解析解.利用本文的解析解分析了HDPE膜-膨润土复合帷幕对亲水性和疏水性两类有机污染物的阻隔效果.分析结果表明:由于亲水性有机物与HDPE膜间的分配系数低,该复合防污帷幕对其阻隔效果显著优于具有高分配系数的疏水性有机物.对于疏水性有机物,可通过增大复合帷幕中膨润土的阻滞因子和帷幕厚度来改善其阻隔效果;膨润土的阻滞因子增大10倍且帷幕厚由0.6m增大为1.0m,改进后复合帷幕对疏水性有机物的阻隔效果可达到原帷幕对低分配系数亲水性有机物的阻隔水平.工程实践中可通过对HDPE膜进行表面处理以降低其分配系数或膨润土改性以增大其阻滞因子等措施来增强该复合帷幕的阻隔效果.     

南四湖内源氮磷释放的对比研究

采用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器分别于2011年8月获取南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,通过原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对其氮磷释放规律进行了研究.结果表明,南四湖不同湖区夏季氮磷界面交换速率差异显著,静态释放实验沉积物NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.1～10.3 mg·m-2· d-1和0.3～2.7mg·m-2· d-1,总体呈北高南低的趋势,南阳湖明显大于其他各湖区,这与其距离济宁市区较近,沉积物受污染较重有关.Peeper法与离心法分别获取不同湖区间隙水,利用分子扩散模型计算出NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.69～4.51 mg·m--2·d-1、0.24 ～0.66 mg·m-2·d-1和2.54～4.16 mg·m-2·d-1、0.04～0.51 mg·m-2·d-1,同一采样点,Peeper法计算出释放速率比传统离心法高出约20％.通过静态释放实验获得的NH4+-N和PO43--P释放速率(R)在空间分布上与间隙水分子扩散模型计算出的结果相一致,但前者明显大于后者,将其进行比较,氮和磷的R/F值分别为0.84 ～2.64和2.03 ～13.79,表明原柱样静态模拟实验进行内源释放速率估算时,可能比分子扩散模型法计算的结果更接近于实际情况.     

河流-水库体系水体表层pCO_2时空变化特征及其扩散通量——以六冲河、洪家渡水库、红枫湖为例

为了了解筑坝后河流-水库体系CO2的释放特征,本研究于2011年5月至2012年5月调查了乌江流域的六冲河以及处于不同营养水平的洪家渡水库和红枫湖表层水体的基本物理、化学和生物参数及溶解无机碳碳同位素组成(δ13 CDIC),分析计算表层水体pCO2及水气界面的CO2交换通量(CO2flux)。六冲河、洪家渡水库和红枫湖表层水体的pCO2年平均值分别为684±195μatm、884±484μatm和592±596μatm,均大于大气中的pCO2,表现为大气CO2的源。红枫湖表层水体中的pCO2受到藻类等水生生物的作用最强,洪家渡水库次之,六冲河表层水体最弱,导致它们表层水体中的pCO2具有明显不同的时间分布特征,相应的CO2flux的时间分布也明显不同。红枫湖的初级生产力水平最高,在2011年5月至2011年9月时表现为大气CO2的汇,水气界面的交换通量平均为-5.70mmol.m-2.d-1。δ13 CDIC和pCO2同步变化揭示了水体表层pCO2时空变化受藻类等生物活动的影响。本研究表明,高频率的监测对于准确评估河流-水库体系CO2flux非常必要。     

养殖塘CH4通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH₄通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：亚热带养殖塘CH₄主要排放方式是冒泡,CH₄扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH₄扩散通量分别为：0.113,0.830,0.002,0.005μmol/（m²·s）,冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/（m²·s）,冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH₄通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH₄总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH₄通量在空间上呈现出：人工投食区（7.371μmol/（m²·s））>自然生长区（2.151μmol/（m²·s））>人工增氧区（0.888μmol/（m²·s））>岸边浅水区（0.206μmol/（m²·s））的特征.在0.5h尺度上,春季CH₄扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH₄扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH₄扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q₁₀（12.72）大于扩散通量（7.78）.     

潘家口水库温室气体溶存、排放特征及影响因素

以大型深水水电类水库潘家口水库为例,于2020年春季（5月）、夏季（8月）在研究区设置33个采样点,采用顶空平衡-气相色谱法和经验模型法对水柱温室气体浓度和水-气界面扩散通量进行了观测及估算,并分析了潘家口水库温室气体浓度及通量的主要影响因素.结果表明：春季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（1.11±1.60）μmol/（m²·h）,（1333.31±546.43）μmol/（m²·h）,（76.65±19.54）nmol/（m²·h）.夏季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（0.62±1.13）μmol/（m²·h）,（746.08±1152.44）μmol/（m²·h）,（141.18±256.02）nmol/（m²·h）.潘家口水库温室气体排放呈现出大的时空异质性,空间上春季和夏季各温室气体通量均表现为干流大于支流;季节上CH₄与CO₂扩散通量表现为春季大于夏季,而N₂O扩散通量夏季大于春季.统计分析表明CH₄扩散通量主要受电导率、风速等环境因子影响,CO₂扩散通量受风速、pH及DOC影响,N₂O扩散通量主要受水柱NO₃^--N、NO₂^--N的影响.     

基于31个省份事件史分析的河长制创新与扩散的影响因素

利用事件史分析（EHA）模型对河长制政策2010～2016年在省级层面的扩散进行实证研究,结果表明：水污染越是严重的地区,越倾向于采纳河长制,平均而言,人均水污染排放量每增加一个单位,一个省份河长制政策得到采纳的优势会增加30.2%;财政自给率在水污染严重程度与河长制采纳之间具有负向调节效应,即面临严重的环境污染,财政自给率高的省份不太倾向于采纳河长制,而财政自给率低的省份则更加倾向于采纳河长制;河长制政策采纳具有明显的政治周期性,在党代会召开的当年,省政府更加倾向于采纳河长制;邻近省份的政策采纳并不会对河长制的横向扩散产生显著影响.