基于地基太阳光度计观测的长安区气溶胶光学特性变化及其与颗粒物浓度的关系

气溶胶地基观测数据和颗粒物浓度数据的同步定量评估可为了解长安区大气污染的垂直分布特征,制定合理的大气污染控制提供更有效的依据.基于CE-318太阳光度计观测数据,分析了2018年10月～2021年4月西安市长安区月均和季均气溶胶光学特性分布和变化特征,结合近地面颗粒物浓度数据,分析了不同季节、不同污染程度下气溶胶光学厚度（AOD）对颗粒物浓度的响应.结果表明：（1）观测期间长安区AOD季节变化分明：秋季（1.02）>冬季（1.00）>夏季（0.63）>春季（0.47）; AOD月度、年际差异大,2019年AOD（0.51）略高于2020年（0.48）.（2）整个观测期间长安区气溶胶主控模态存在明显的季节、月度差异,从春季到冬季气溶胶主控模态逐渐从粗模态向细模态转变;2019年气溶胶主控模态的季节变化与整个观测时段类似,2020年各季节气溶胶Angstrom波长指数（Angstrom）分布稳定,气溶胶粒子均以粗模态的形式存在;整个观测时段来看长安区气溶胶类型以混合型气溶胶为主.（3）AOD和Angstrom的关系存在明显的季节差异,春季大气污染以粗模态的气溶胶粒子为主导...     

分布式光纤测温系统在公路隧道火灾探测中 响应特性研究

随着交通运输的快速发展,公路隧道火灾监测与报警越来越重要。目前分布式光纤测温系统已被广泛应用到隧道火灾的监测中,外界风速和隧道断面对火灾监测有一定的影响。该文通过FDS数值模拟和全尺寸实验模拟不同高度的公路隧道发生火灾时,分布式光纤测温系统的报警响应情况。结果表明：在外界风力作用下,传感器的报警位置发生显著偏移;随着隧道高度的增加,分布式光纤感温火灾探测系统报警响应时间延长,可能会不报警。     

检测水中急性毒性污染物的发光细菌光纤传感器的研究

水中有毒污染物的快速现场监测对于保障水环境安全具有重要意义,本研究开发了一种快速、灵敏、简便的监测水中污染物急性毒性的光纤生物传感器.该传感器由固定了明亮发光杆菌的光纤探头构成,生物发光信号经光纤传输到检测系统.采用海藻酸钠作为固定化凝胶,试验了海藻酸钠和CaCl2的浓度、固化时间、pH、保存条件等因素对凝胶和发光细菌的影响.优化后的传感器制备方法是在光纤探头上,用3%海藻酸钠在3?Cl2溶液中固定Photobacterium phosphorem T3菌15 min,制备好的传感器保存于3%NaCl溶液中.应用开发的传感器检测了Zn2 、NH3、硝基苯和甲酚4种典型污染物的剂量-效应曲线,通过计算确定了其EC50分别为:5.1、10.2、70.4、77.0 mg·L-1.通过与发光细菌标准方法的比较实验表明,发光细菌光纤传感器与标准法具有良好相关性,能反映水中污染物的总毒性.而传感器由于容易保存和携带,适合现场监测.     

DOAS监测排放烟气浓度时谱线漂移处理方法研究

差分吸收光谱法(DOAS)是利用气体在紫外可见光波段对光具有选择吸收的特性来测量气体浓度的一种方法。DOAS法连续监测系统的核心是软件部分,由于吸收谱线漂移现象的存在,光谱解析算法的改进对污染气体浓度的计算带来很大的影响。基于DOAS法研究监测排放烟气浓度时谱线漂移对浓度计算的影响,并提出将相关函数和相关系数结合参与浓度计算,实验的结果表明,可以有效地减小谱线漂移时浓度计算的误差。     

Study of aerosol characteristics and sources using MAX-DOAS measurement during haze at an urban site in the Fenwei Plain

Atmospheric aerosols have effects on atmospheric radiation assessments, global climate change, local air quality and visibility. In particular, aerosols are more likely transformed and accumulated in winter. In this paper, we used the Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy (MAX-DOAS) instrument to study the characteristics of aerosol type and contributions of PM_2.5 chemical components to aerosol extinction (AE), vertical distribution of aerosols, and source. From December 30, 2018 to January 27, 2019, we conducted MAX-DOAS observations on Sanmenxia. The proportion of PM_2.5 to PM₁₀ was 69.48%–95.39%, indicating that the aerosol particles were mainly fine particles. By analyzing the ion data and modifying Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE) method, we found that nitrate was the largest contributor to AE, accounting for 31.51%, 28.98%, and 27.95% of AE on heavily polluted, polluted, and clean days, respectively. NH₄⁺, OC, and SO₄^2? were also major contributors to AE. The near-surface aerosol extinction retrieved from MAX-DOAS measurement the PM_2.5 and PM₁₀ concentrations measured by an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) have the same trend in vertical distribution. AE increased about 3 times from surface to 500 m. With the backward trajectory of the air mass during the haze, we also found that the continuous heavy pollution was mainly caused by transport of polluted air from the northeast, then followed by local industrial emissions and other sources of emissions under continuous and steady weather conditions.     

基于深度学习方法的PM2.5精细化时空估算模型

提出一种基于深度学习方法的地面PM_2.5浓度时空估算模型（PM_2.5-DNN）,该模型基于葵花-8卫星反演的AOD数据,结合PM_2.5监测站和气象站点观测数据对北京市地面PM_2.5浓度进行了逐时的高精度模拟,同时将PM_2.5-DNN模型的模拟性能与当前的主流方法进行了对比研究.结果表明,使用PM_2.5-DNN模型估算的北京地区1km分辨率每小时地面PM_2.5浓度与地表监测站观测数据对比的一致性较好,模型估算精度可达到R²=0.88,性能优于当前的主流方法.本文所提出的方法适用于区域尺度PM_2.5浓度时空分布细粒度建模与估算,采用端到端的训练方式构建模型,为精细的PM_2.5浓度估算提供了一个简便而有效的方法模型.     

上转换发光剂掺杂纳米TiO2的制备及可见光降解乙基紫的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光剂40CdF₂·60BaF₂·1.6Er₂O₃,此上转换发光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外光发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转换发光剂掺杂的纳米TiO₂可见光光催化剂.利用X-射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以乙基紫染料为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂的纳米TiO₂粉末的催化性能进行了对比.结果表明,作为掺杂成分的上转换发光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO₂粉末吸收利用,在可见光照射12.0 h后乙基紫降解率达到了99.68%,大大高于未掺杂纳米TiO2时的降解率.     

RegCM3模式模拟我国春季气溶胶光学厚度及检验

利用区域气候模式RegCM3模拟了我国2005~2007年春季每月的气溶胶光学厚度及沙尘气溶胶光学厚度(AOD),并利用站点观测资料检验了模拟结果,探讨了沙尘气溶胶和人为活动排放气溶胶对春季AOD的贡献与影响.结果表明,模拟的我国春季AOD主要有3个高值区:南疆盆地和北疆部分地区,河西走廊地区,以及四川盆地和临近的中南部分地区.前两者AOD高值主要由沙尘气溶胶引起,后者主要受人为活动排放的气溶胶影响.观测资料检验表明模拟结果具有一定的可信度,模式对人类活动影响较少区站点的模拟效果优于对人类活动频繁区站点及城市和沿海站点的模拟,对城市和沿海站点的模拟结果偏低,对最偏远的阜康、海北、拉萨和西双版纳等站点的模拟结果与实际观测差别较大.     

不同群体形态蓝藻的气囊与光的相互作用研究

从气囊破裂前后藻液的浊度和吸收光谱的变化,以及气囊压力破裂曲线的变化对气囊与光的相互作用进行了表征.结果表明,气囊在向前方向上对光的散射作用能增强光的透过性;气囊对细胞体积的增大作用有利于蓝藻对光的吸收,这种作用在群体型蓝藻和丝状蓝藻中更为明显.波长较长的红光较波长较短的蓝光具有更强的透过性,这种作用在群体和丝状蓝藻中也很明显.在群体和丝状蓝藻中,由于光的多次散射,采用光学的方法测定气囊的相对含量可能产生很大的误差,而由于群体蓝藻易于富集,因而可用压力毛细管的方法进行气囊绝对含量的测定.     

区域污染对本底地区气溶胶光学特性及辐射强迫影响的地基和卫星遥感观测研究

基于华北区域大气本底站(北京上甸子站)地面观测和卫星遥感监测数据,分析了2011年10月1~15日在天气系统和人为污染物排放的影响下3次华北平原地区污染输送事件对本底地区气溶胶质量浓度及其光学特性的显著影响.结果表明,受人为污染事件输送影响,上甸子站10月4~5日、7~9日及11~12日气溶胶浓度和反应性气体浓度显著增加,和10月1~3日背景条件相比,反应性气体NOx、CO体积浓度增加3~6倍,SO2体积浓度增加了10~20倍;PM2.5质量浓度10月9日达到200μg·m-3;污染期间500 nm日平均气溶胶光学厚度达到0.60~1.00,气溶胶单次散射反照率低于0.88,黑碳浓度增加4~8倍,表明此次污染事件气溶胶吸收很强,因气溶胶吸收作用导致大气吸收太阳辐射增加100~400 W·m-2,气溶胶吸收和散射导致地表入射太阳辐射下降100~300 W·m-2,地表入射太阳辐射减弱且大气加热增强将导致大气稳定度增加,这可能将显著影响云和降水过程,对区域天气和气候产生重要影响.