北京地区大气消光特征及参数化研究

为了研究大气消光系数的特征及规律,从2013~2014年在北京地区对大气能见度、气溶胶质量浓度、气溶胶散射系数、黑碳质量浓度、反应性气体以及气象要素开展了系统加强观测,并对已发表的气溶胶光散射吸湿增长因子[f(RH)]拟合方案进行了对比,系统分析了大气消光特征和影响大气消光能力的关键因子,最终建立了大气消光系数参数化模型,探讨不同季节、不同污染条件下参数化方案的特征.结果表明,气溶胶散射作用占环境总消光作用的94%以上,在夏秋季,相对湿度可以使气溶胶的散射能力提升70%~80%.包含气溶胶质量浓度和相对湿度两个因子的参数化模型,可以较好地体现出气溶胶和相对湿度对大气消光系数的影响机制,以及消光能力的季节差异.     

长春市春季PM2.5中金属污染与潜在生态风险评价研究

2014年春季采集了长春市大气PM2.5样品,测定了PM2.5及其17种金属元素的含量.PM2.5质量浓度为175.2±75.1μg/m3,变异系数为0.44,环境重污染日与优良日空气质量差异较大.PM2.5中金属元素平均含量顺序为Ca>Fe>K>Mg>Al>Zn>Ti>Mn>Pb>As>Cu>V>Ni>Cr>Co>Ba>Cd.采用富集因子法和潜在生态风险指数法对PM2.5中金属进行了评价.其中Cd、As、Zn、Pb、Cu富集因子大于100.金属综合潜在生态风险等级为极强生态风险,Cd的贡献率为83.2%,受人类活动干扰严重.     

内陆水体后向散射系数模拟研究

在利用半分析方法结合光学闭合原理模拟水体后向散射系数的过程中,参考波长的选择对最终结果有较大影响.为了得出最佳参考波长的影响因子,利用太湖、巢湖和滇池的野外实测数据,对后向散射系数进行模拟,进而分析水体的最佳参考波长与其对应的水质参数浓度之间的变化规律.同时,建立了太湖、巢湖和滇池水体的后向散射系数曲线的幂函数光谱模型,获得的光谱指数分别为2.643±0.317、 2.719±0.242、 1.638±0.534.结果表明：①以整个湖泊为研究对象时,最佳参考波长随着湖泊水体中总颗粒物浓度c_SPM、有机颗粒物浓度c_SPOM和叶绿素浓度c_CHL平均值的增大而向长波方向移动,太湖、巢湖和滇池水体的最佳参考波长分别为695、 720和730 nm;②以单个湖泊的各个样点为研究对象时,由于内陆湖泊光学特性的复杂性,最佳参考波长的影响因子存在一定差异,但c_SPM是一个共同的影响因子.此外,过高的c_CHL将削弱水质参数浓度与最佳参考波长间的规律性;③在以无机颗粒物为主的水体中,后向散射系数与总颗粒物浓度之间存在更好的相关性,如在太湖水体中,R²达到0.852.     

秦山核电站邻近水域海水光的穿透性能变化研究

本文运用水体可见光的传输机理，讨论了光的传输特性与水中悬浮泥沙，色素和黄色物质的定量关系。同时简述了在秦山核电站邻近海域１９９５年１０月￣１９９６年７月间４个航次的有关水光学特征现场测量过程和实验室分析方法。最后，通过水体中太阳光透透深度和真空层，研究了该邻近海域的光穿透性能的季节性变化。研究表明，核电站运行以来，秦山核电站邻近海域水的光穿透性能变化很小。     

气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的关系

基于成都市2017年10~12月AURORA-3000积分浊度计、AE-31黑碳仪和GRIMM180环境颗粒物监测仪的地面逐时观测资料,以及该时段同时次的环境气象监测数据（大气能见度、相对湿度RH和NO₂质量浓度）,通过Mie散射理论与免疫进化算法反演气溶胶粒径吸湿增长因子Gf（RH）,并利用光学综合法测量气溶胶散射吸湿增长因子f（RH）,探究了Gf（RH）与f（RH）之间的关系.结果表明：当RH<85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加均表现为平缓式增长;当RH>85%,Gf（RH）和f（RH）随RH的增加则均呈现出爆发式增长.Sigmoid函数f（RH）=17.34/（1+e^{-2.43·[Gf（RH）-2.15}]）较好地拟合了f（RH）随Gf（RH）的变化形态,其f（RH）拟合值与测量值之间的决定系数（R²）和平均相对误差（MRE）分别为0.97和4.01%.利用sigmoid函数计算Gf（RH）,模拟了观测时段内一次灰霾演化过程中气溶胶的散射系数b_sp（RH）和吸收系数b_ap,二者的模拟值与测量值基本吻合,对应的R²分别为0.99和0.98,MRE分别为2.94%和5.24%.     

巢湖水体组分垂向分布特征及其对水下光场的影响

富营养化湖泊不同组分垂向分布及其对水下光场的影响是湖泊水环境遥感领域亟待开展的内容.利用巢湖野外实测数据,分析水体不同组分垂向分布特征,结合Hydrolight辐射传输模型模拟研究水体不同组分垂向分布对漫衰减系数Kd的影响.结果表明,巢湖水体悬浮物以及有色可溶性有机物CDOM垂向分布较为均一,水面未发生藻华现象时叶绿素a垂向分布符合高斯正态分布,漫衰减系数Kd受叶绿素a以及无机悬浮物的显著影响,其垂向变化复杂多样,以往以水体光学性质均一为前提计算得到的Kd仅仅表示其衰减的平均情况,不能精确反映水下光场的垂向变化,因此研究水体组分垂向分布特征及其对漫衰减系数Kd的影响是开展藻类垂向分布异质性对水下光场影响机制研究的前提和基础.     

杭州大气颗粒物散射消光特性及霾天气污染特征

2011年7月~2012年6月期间,对大气散射系数、颗粒物浓度及气象因子进行同步观测,以评估颗粒物散射消光对杭州市大气能见度的影响.结果表明,杭州市大气颗粒物散射系数日均值变化范围为108.4~1 098.1 Mm-1,年均值为428.62Mm-1±200.2 Mm-1.散射系数呈明显的季节变化,秋冬高,夏季低.日变化呈典型的双峰型,早峰出现在08:00,晚峰出现在21:00.PM2.5和PM10的散射效率分别为7.6 m2·g-1和4.4 m2·g-1,颗粒物散射消光占总消光比例的90.2%.灰霾和重度灰霾天气下,散射系数分别为684.4 Mm-1±218.1 Mm-1和1 095.4 Mm-1±397.7 Mm-1,达到非霾天气的2.6和4.2倍,表明颗粒物散射消光作用是导致杭州市大气能见度下降和灰霾天气发生的主要因素.     

环境烟草烟气粒径分布及其对光散射的影响

为了测量典型办公室内环境中环境烟草烟气悬浮颗粒物的数浓度和粒径分布变化,以及其对颗粒光散射的影响,在6.8 m×3.2mx2.8 m的试验间进行试验,采用测量范围为5～1 000 nm的DMS500扫描电迁移率粒径谱仪进行粒径测量.结果表明,不同卷烟样品的烟气粒径分布曲线近似,都可以用对数正态分布函数来描述.4种卷烟样品粒径分布及参数变化速率相似,在4 800 s内数中值粒径CMD平均值从105 nm增大至155 nm,几何标准差GSD平均值从1,58减小至1.45,CMD和GSD的变化趋势近似符合指数函数.利用基于Mueller光散射理论的程序计算烟颗粒对散射光的影响.粒径分布的变化显著改变了颗粒散射光强度,CMD最大使散射光强度增大7倍,GSD引起的强度变化较小.综合考虑烟气颗粒数浓度降低和粒径分布的变化,散射光强度最大增大3倍.     

天空蓝色饱和程度与城市空气质量等级的相关性

以大气散射理论为基础,结合颜色学、大气环境监测及城市空气质量日报等相关原理,从理论分析与实证研究2个方面证实了天空蓝色饱和程度与城市空气质量等级之间存在着显著的负相关性,即:天空蓝色饱和程度越低,空气污染等级越高,空气质量状况越差;天空蓝色饱和程度越高,空气污染等级较低,空气质量状况越好;通过相关及回归分析与检验,制得“城市空气质量等级目测色卡”,适用于晴朗天气肉眼观察天空颜色,进而目测估计空气质量等级状况,以采取必要防护措施。     

大肠杆菌吸附-化学还原法用废含金催化剂制备金纳米线

采用大肠杆菌吸附-化学还原法,以大肠杆菌(ECCs)为模板、十六烷基三甲基溴化铵为保护剂、抗坏血酸为还原剂,由废含金催化剂制备金纳米线(AuNWs)。采用XRD,SEM,TEM等技术对AuNWs进行表征。研究了AuNWs对罗丹明6G(R6G)和4-巯基苯甲酸(4-MBA)的拉曼散射信号的增强效果。实验结果表明:在制备过程中加入微生物ECCs,可使金回收率提高约20百分点;当溶液pH小于4时,反应2 h后,有大量呈线状的AuNWs聚集沉降,金回收率可达99%1以上。表征结果显示,AuNWs呈多晶结构,晶格间距为0.23 nm。表面增强拉曼散射分析表明,AuNWs对R6G和4-MBA具有良好的拉曼光谱增强性能。