以能量方法研究紫外辐射在大气中的传输

2004年9月～2006年10月,在华北地区4个站点开展了太阳辐射、气象参数等综合观测,得到了紫外辐射UV、总辐射Q等的变化特征.水汽和散射因子对于UV/Q和UV有明显影响.建立了实际天气UV小时累计值(时累)的经验模式,得到了较好的计算结果.水汽因子对于UV在大气中的传输有一定的作用,应给予重视.计算表明,华北地区受水汽因子衰减到达地面的UV以及占地面UV的比例分别为15.00W.m-2和37.45%,受散射因子衰减到达地面的UV以及占地面UV的比例分别为23.89W.m-2和62.55%.华北地区受水汽因子和散射因子影响损失于大气中的UV分别为19.30、35.31W.m-2,这一能量损失表现出明显的季节变化和地区差异.敏感性实验表明,地表UV对于水汽和散射因子的变化有不同的响应,UV对散射因子的变化比对水汽因子的变化更敏感.水汽因子与UV之间的关系与水密切相关,水汽项的真正含义是大气中各种物质成分(气、液、固态)对于UV的直接吸收和间接利用(通过化学和光化学反应,包括均相和非均相过程)的总和.利用经验模式计算了大气顶的UV,计算误差为+7.83%.未来研究中应重视和考虑消耗于大气且与水汽有关的这部分能量.以能量观点分析实测资料并研究大气中的物理化学过程是一种行之有效的方法.     

设施番茄生产系统的环境影响生命周期评价

应用生命周期评价方法,以陕西省西安市郊区为例,对设施番茄生产系统进行了环境影响评价.结果表明,日光温室和塑料大棚生产1000kg番茄消耗的能源和水资源分别是1740.58 MJ、50.767 m3和1502.346 MJ、53.734 m3;全球变暖潜值(以CO2当量计)、环境酸化潜值(以SO2当量计)、富营养化潜值(以PO3-4当量计)、光化学烟雾潜值(以C2H2当量计)、土壤毒性(以1,4-DCB当量计)、水体毒性(以1,4-DCB当量计)和人类毒性潜值(以1,4-DCB计)分别为271.943 kg、2.151 kg、0.247 kg、0.157 kg、24.217 kg、19.545 kg、0.124 kg和239.163 kg、1.88 kg、0.305 kg、0.109 kg、31.686 kg、19.7 kg、0.304 kg.设施构筑物自身建设和维护带来的主要潜在环境影响是能源耗竭、全球变暖和环境酸化;番茄种植环节引起的主要潜在环境影响是水资源耗竭、富营养化、全球变暖、土壤毒性和水体毒性;农资生产环节的主要潜在环境影响是能源耗竭.设施番茄生产系统中对环境影响大的建材和农资是钢材、聚乙烯材料、氮肥、农药和含过量重金属的有机肥.设施番茄生产系统对环境的影响不容忽视,应展开以降低其环境影响为目标的设施结构与建材、温室内气候条件调控、合理施肥和施药的研究,并对采取的技术方法进行生命周期评价,以确保设施蔬菜的可持续发展.研究结果可为促进设施蔬菜生产系统的可持续发展提供科学依据.     

低轨道卫星表面电位探测器探测数据分析

目的 了解太阳活动低年低轨道卫星表面充电的特征规律,为今后低轨道卫星表面充电的防护设计提供参考.方法 利用我国一颗低轨道卫星搭载的表面电位探测器数据,对探测到的2017—2019年的78次表面充电事件进行统计分析.重点研究78次事件的充电时长、电位峰值、时空分布等特征以及事件与地磁活动的关系.结果 在太阳活动低年,83.3％表面充电事件持续时间不超过1 min,80.7％表面充电事件的充电峰值绝对值不超过100 V;97.4％的事件出现在南半球高纬度地区;88.5％的事件发生在磁地方时的18至02时之间;当表面充电事件发生率不为0时,事件发生率和Kp指数的相关系数为0.97.结论 在太阳活动低年,表面充电事件的持续时间较短,并且强度不大.表面充电事件发生位置具有明显的南北不对称性,呈现南多北少的趋势.表面充电事件多发生于高纬度地区,在磁地方时的傍晚至午夜发生概率高.表面充电事件发生率和地磁活动具有较好的相关性.     

天然太阳辐射作用下冰体中溶解性有机物组分的光降解

利用XAD树脂对沈阳市细河河水中的溶解性有机物(DOM)进行分级分离.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).研究了天然太阳辐射作用下冰体中DOM组分的光降解特性.结果表明:太阳辐射作用下,冰体中的5种DOM组分均会发生光降解,其中HPO-A的光降解程度最高.光照80 h后,冰体中HPO-A、HPO-N、TPI-A、TPI-N和HPI的UV-254去除率分别为43.4%、44.15%、45.9%、55.0%和58.8%.光降解作用对冰体中的荧光物质具有显著的去除效果.除了HPO-A中的类芳香族蛋白质荧光物质(Ⅰ)之外,DOM组分中的各类荧光物质的光降解程度均高于以DOC表征的整体有机物的光降解程度.光降解对DOM组分中类富里酸荧光物质和类腐殖酸荧光物质的去除效果优于对类溶解性微生物代谢产物荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质的去除效果.在冰体中DOM组分的光降解过程中,既发生THMs前体物的去除,也发生THMs前体物的生成.光降解使HPO-A中THMs前体物的量减少,使TPI-N中THMs前体物的量增加,而其他3种组分中THMs前体物的量的变化与光照时间有关.     

大气臭氧总量的一个统计计算方法

根据大气臭氧和太阳紫外辐射的观测资料，利用相关分析，得到了计算臭氧总量的一个统计计算方法，并计算了１９９１年北京地区晴天和实际天然条件下臭氧总量的月平均值，计算结果表明，计算值与观测值吻合得比较好，计算值与观测值相对偏差的平均值小于２．５％，大气中的光化学反应是影响臭氧总量的主要因子。     

二氧化钛悬浆体系太阳光催化降解甲基橙研究

利用太阳光作为光源，采用二氧化钛悬浆体系，考察了甲基橙溶液光催化降解反应中影响反应速度的相关因素．实验结果表明，太阳光强度、二氧化钛的投加量、反应器的Ａ／Ｖ值、溶液的初始浓度是影响反应速率的重要因素．在平均照度为９２６００ｌｘ的晴天，初始浓度为２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液，初始ｐＨ为３８８，反应器Ａ／Ｖ值为３６ｍ－１时，光照２ｈ后色度去除率达９０％以上，４ｈ后ＴＯＣ去除率接近７０％．实验结果证明了非聚焦开放式反应器构型和二氧化钛悬浆体系能很好地利用太阳能、有效地完成对甲基橙的脱色和有机碳的去除．各因素与甲基橙脱色速率的关系将作为进一步设计反应器的重要参数．     

宁波市大气污染概况及影响因素分析

为研究宁波市大气污染状况及其影响因素,利用2013—2018年宁波市国控站点实时监测污染物数据以及气象数据,探讨分析了宁波市大气污染特征以及所受气象因素的影响概况。结果表明：宁波市颗粒物污染和O₃污染呈现典型的季节性特征,颗粒物浓度冬季最高,O₃最大滑动8 h平均质量浓度春、秋季最高。宁波市O₃污染问题越来越突出,且呈现出春、秋季O₃超标天数最多的季节变化特征。O₃小时质量浓度与气温和太阳辐射成正相关关系,NO₂和颗粒物浓度与气温成负相关关系。NO₂与O₃浓度成负相关关系,与颗粒物浓度成正相关关系。     

Thermal Modeling and Performance Evaluation of Photovoltaic Thermal (PV/T) Systems: A Parametric Study

Conventional solar photovoltaic (PV) module converts the light component of solar radiation into electrical power, and heat part is absorbed by module increasing its operating temperature. Combined PV module and heat exchanger generating both electrical and thermal powers is called as hybrid photovoltaic/thermal (PV/T) solar system. The paper presents the design of a PV/T collector, made with thin film PV technology and a spiral flow absorber, and a simulation model, developed through the system of several mathematical equations, to evaluate the performance of PV/T water collectors. The effect of various parameters on the thermal and electrical efficiency has been investigated to obtain optimum combination of parameters. Finally, a numerical simulation has been carried out for the daily and annual yield of the proposed PV/T collector, and comparison with a standard PV module is discussed.     

Experimental investigations on a forced convection solar air heater using packed bed absorber plates with phase change materials

In this work, the performance of a forced convection solar air heater was evaluated using using three packed bed absorber plate configurations and compared with flat absorber plate. The phase change material (paraffin wax) was packed in the pin-fin, trianglular and circular absorber plate configurations. The performance parameters such as, outlet air temperature, thermo-hydraulic efficiency, exergy efficiency and pressure drop were predicted and compared. The results showed that the packed bed absorber plate configurations using paraffin wax have higher outler air temperature in the range of 2–5°C with 3–40% higher thermo-hydraulic efficiency and 2–20% higher exergy efficiency when compared to flat absorber plate. However, the packed bed absorver plates have higher pressure drop when compared to flat absorber plate.     

Solar oxidation and removal of arsenic from water: An experimental study

Arsenic poses a significant threat to both human health and the environment. Arsenic removal through solar oxidation has been investigated in a batch process. Arsenic was artificially added to both deionized and tap water to conduct the experiments. Clean, colorless, transparent, Polyethylene Terephthalate (PET) bottles were used for Solar Oxidation and Removal of Arsenic (SORAS) experiments. Various parameters including concentration of arsenic, iron, and photo-catalyst were varied during the experiments. The maximum arsenic removal efficiency obtained was 94% and 88% for deionized water and tap water respectively when ferrous ammonium sulphate and lemon juice were used. Maximum efficiency of 88% and 82% was obtained for deionized and tap water respectively when locally available ferrous alum and glacial acetic acid were used. The change in volume of the photo-catalyst (lemon juice and glacial acetic acid) also did not affect the SORAS process significantly. Therefore, the recommended volume for the photo-catalyst was 1–2 ml/L. SORAS can very well be used for areas contaminated with arsenic having concentrations less than 100 μg/L.