基于多旋翼无人机平台的大气PM2.5垂直结构观测技术

目的设计可用于大气边界层范围的大气污染观测平台。方法使用多旋翼无人机作为载体,集成多种大气污染物和气象要素的便携式检测设备,组建无人机观测平台。通过地面比对实验,保障所搭载的设备数据可靠,通过与大载荷系留气艇平台的垂直比对实验验证平台集成后的数据可靠性。结果对于重点观测指标PM_(2.5)而言,无人机和系留气艇所获取的垂直廓线表现出良好的一致性,各个航次的R2最低值为0.762,多数航次的组内相关系数为0.94以上。在2017年12月18日的案例中,无人机的观测数据表明,早上的大气垂直结构呈现了明显分层,0～200 m高度较为稳定的大气层结阻碍了污染物向上扩散,导致了近地面PM_(2.5)80μg/m~3的较高浓度,而下午的观测数据有助于解释污染消散。结论文中搭建的多旋翼无人机平台可以用于0～1000 m范围内的边界层观测,尽管个别航次数据和系留气艇平台仍存在差异,但现有观测结果已表明,该平台有助于研究人员了解污染事件的发生和消散,可以进一步推广应用。     

结合激光雷达观测与模式模拟的雾霾区域传输分析

以一次2015年1月3日至5日发生在中国中东部地区的严重雾霾事件为例,综合地基微脉冲激光雷达观测和WRF-Chem模式模拟的方法,揭示雾霾事件过程中的气溶胶颗粒物的跨区域传输特征。研究表明,徐州站点的激光雷达探测到1～3 km的外来颗粒物输入,在两次输入过程中,对当地总的气溶胶光学厚度贡献分别为43%和69%。WRF-Chem模式能够有效模拟预报PM_(2.5)浓度,但实测浓度为高值的区域出现低估现象。徐州地区在冬季易受来自山东西部、河南东部以及安徽北部的污染物的影响而引发雾霾,该区域需加强协作、联防联控。近年来我国冬季高空的风向具有规律性,且风速在逐年加快,雾霾从华北地区向华东地区的传输可能将变成常态。     

哈尔滨市大气细颗粒物污染特征及其毒性效应

为研究哈尔滨市大气细颗粒物的污染特征及其毒效应,分别采集PM_2.5、PM_1.0样品,分析其质量浓度、数浓度的变化分布特征以及对小鼠肺损伤的影响.结果表明：2017年全年PM_2.5、PM_1.0的质量浓度均呈冬高夏低趋势;PM_1.0质量浓度占PM_2.5总质量浓度的62%~85%,PM_1.0数浓度变化趋势为两边高中间低,且其大小与温度呈负相关,与相对湿度无显著相关性;研究大气颗粒物对小鼠肺损伤影响时发现,染毒组小鼠肺组织细胞中LDH、ACP、AKP、ALB增高,说明大气颗粒物PM_2.5和PM_1.0对小鼠肺组织细胞具有毒效应;肺灌洗液中MDA、NO、NOS水平升高,SOD活性下降,说明PM_2.5和PM_1.0都使机体发生氧化损伤,且PM_2.5和PM_1.0质量浓度增加,会使小鼠肺组织细胞毒效应增强,由此引发的机体氧化损伤程度增大.     

离子色谱同时测定脱硫脱硝副产物中SO_3~(2-)、SO_4~(2-)、NO_2~-、NO_3~-方法研究

使用离子色谱测脱硫脱硝副产物中的亚硫酸根、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根4种离子,研究通过加甲醛抑制亚硫酸根的氧化,研究甲醛对4种离子,以及4种离子之间在测定时是否会相互影响。结果发现:硫酸根、亚硝酸根、硝酸根3种离子比较稳定,而SO_3~(2-)易被氧化。发现采用甲醛作为抗氧化剂可以较好地抑制SO_3~(2-)的氧化;用1 mmol/L的KOH作为淋洗液时,甲醛的质量分数可选为0.05%,若甲醛浓度过高,除影响色谱柱寿命外,SO_3~(2-)的出峰面积也会变小。甲醛的加入不影响亚硝酸根和硝酸根的出峰。亚硫酸根、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根同时测定过程中相互干扰不大,4种离子的线性关系较好。采用甲醛做抗氧化剂时,不应采用Na_2CO_3等弱碱溶液作为淋洗液。总之,通过加入适量的甲醛,离子色谱法可以准确同时测定脱硫脱硝产物的亚硫酸根、硫酸根、亚硝酸根、硝酸根4种离子。     

西安地区供暖初期颗粒物及气态污染物的污染状况及其相关性分析

对2015年供暖初期西安地区细颗粒物(PM_(2.5))、可吸入颗粒物(PM_(10))、二氧化硫和二氧化氮的污染进行研究。结果发现:西安供暖初期可吸入颗粒物污染已经相当严重,其中处于二级污染水平的占22%,处于三级污染水平的占39%,并有2天属大于300μg/m~3的最高6级严重污染状况。利用统计学软件SPSS对各区污染进行聚类分析,得出西安污染最严重的3个区分别为灞桥区、雁塔区和莲湖区。对4种污染物以及温度、相对湿度之间进行相关性分析发现,二氧化氮与二氧化硫、细颗粒物、可吸入颗粒物和相对湿度之间都存在很强的相关性。另外从细颗粒物和可吸入颗粒物的区域分析可知,雁塔区和莲湖区污染严重。     

根系互作对玉米与续断菊铅镉累积的影响及其效应分析

通过单作(PVC塑料隔板分隔)、隔根(尼龙网分隔)、间作(不分隔)3种处理方法研究玉米、续断菊不同互作方式对Pb、Cd吸收的影响,并对根系效应进行了分析。结果表明:(1)3个处理中玉米生物量隔根相比单作增加了74.32%,间作相比单作减少了15.57%;续断菊生物量间作比单作增加了78.29%,隔根比单作增加了16.45%。(2)玉米Pb含量间作比较单作降低了27.4%,隔根相比单作降低了15.10%;玉米Cd含量隔根显著高于单作和间作,分别高出16.62%和14.11%,单作与间作之间无显著性差异。(3)续断菊Pb含量间作显著低于单作与隔根,分别低29.73%和23.68%,隔根与单作之间差异性不显著;续断菊Cd含量间作显著高于单作和隔根,分别高出38.97%和38.65%,单作与隔根之间差异性不显著。(4)3种处理中,与单作玉米Pb累积量比较,间作降低了37.68%,隔根增加了53.27%;续断菊Pb累积量间作比单作增加了170.21%,隔根比单作增加了48.47%。3个处理中,玉米Cd累积量间作比单作降低了44.32%,隔根比单作增加了98.86%;续断菊Cd累积量间作比单作增加145.90%,隔根与单作之间没有显著性差异。(5)3个处理中玉米Pb有效转运系数间作单作隔根;玉米Cd有效转运系数间作单作隔根。3个处理中续断菊Pb有效转运系数间作单作隔根;续断菊Cd有效转运系数间作单作隔根。(6)根系互作总效应抑制了玉米对Pb、Cd的吸收,其中根系效应抑制了玉米对Pb、Cd的吸收,溶液菌根效应促进了玉米对Cd的吸收;根系互作总效应促进了续断菊对Pb、Cd的吸收,其中,根系效应抑制了续断菊对Pb的吸收累积,促进了续断菊对Cd的吸收累积,溶液和菌丝效应促进了续断菊对Pb的吸收累积,抑制了续断菊对Cd的吸收累积。结果表明,根系作用降低了玉米Pd、Cd累积量,提高了续断菊Pb、Cd累积量。     

桂林市流动源对大气细颗粒物的贡献研究

在桂林市2013年机动车保有量数据的基础上,参考清华大学开发的中国多尺度大气污染排放清单模型(MEIC)中的排放因子,估算流动源对大气细颗粒物的贡献。结果表明:桂林市区和桂林3大区域的流动源PM_(2.5)排放量分别为71.96和118.87t;按使用的燃料来分,柴油燃料对桂林市区和桂林3大区域PM_(2.5)贡献率较大,分别为94.07%和90.44%;按机动车类型来分,桂林市区和桂林3大区域的流动源PM_(2.5)主要贡献车型均为重型载货车、大型载客车、中型载货车,3大车型PM_(2.5)贡献率之和均超过80%。     

气象条件对2013—2015年冬季关中地区空气质量的影响

大气污染是由过度的人为源排放和不利于大气污染扩散的气象条件共同作用的结果,通过探讨天气形势及气象要素与细颗粒物（PM_2.5）的关系,分析气象条件对空气质量的影响,从而为关中地区的环境治理提供有利的参考依据。本文利用NCEP-FNL再分析资料、环境监测资料及有关的降水数据,对2013?—?2015年冬季关中地区空气质量的演变趋势及其与气象条件的关系进行了研究。结果表明：2013?—?2015年冬季关中地区平均PM_2.5浓度分别为159.5 μg???m_?3,74.2 μg???m_?3,101.8 μg???m_?3,呈现出先明显下降然后又回升的趋势。对2013?—?2015年冬季关中地区天气形势的分类分析表明：这三年关中冬季的有利天气形势呈先上升后下降的趋势,能基本解释同期关中地区PM_2.5的演变趋势。有利天气形势不但会使当天的PM_2.5降低,还会使第二天的PM_2.5维持在较低的水平。因此,有利天气形势天数的增加会使冬季的整体PM_2.5 浓度下降;反之,有利天气形势的减少或不利天气形势的持续则会使PM_2.5浓度飙升到很高的水平。此外,风速与每天的PM_2.5浓度呈显著的负相关,可以解释同一天气形势下日平均PM_2.5浓度的变化。降水对污染物有明显的湿清除作用,但降水并不是造成2014年关中地区PM_2.5浓度偏低的主要原因。     

亚洲地区MODIS和Himawari-8细模态气溶胶产品验证及其时空分布分析

利用AERONET观测网数据,结合MODIS(中分辨率成像光谱仪)及Himawari-8(新一代地球同步气象卫星)的气溶胶产品分析了亚洲41个站点2015—2016年细模态气溶胶光学特性.结果表明,MODIS和Himawari-8反演气溶胶细模态比例(FMF)及细模态气溶胶光学厚度(fAOD)落在误差区间EE(期望误差)内的比例均不超过80%,其中8个典型站点则不超过50%,总体上MODIS要优于Himawari-8,但与AERONET地基观测资料相比还存在一定的误差.因此,需要进一步研究反演方法,提升地表反射率的确定精度,从而提高卫星遥感反演精度.通过季节平均的比较,发现春、夏、秋、冬四季MODIS和Himawari-8的反演值均有所低估,MODIS fAOD各季节平均偏差相对较小.Himawari-8 FMF秋季在Dhaka_University站的平均偏差较大,MODIS FMF春、冬季的平均偏差最大值相对较大,夏、秋季则相对较小;对于同一站点在相同季节均为Himawari-8 fAOD偏差较大,并且MODIS fAOD各季节的平均偏差最大值均小于Himawari-8 fAOD的偏差值.同时,利用卫星观测分析了亚洲地区FMF和fAOD年均及季节平均分布特征,发现MODIS和Himawari-8 FMF年均分布高值区主要位于华北平原、东北平原、四川盆地和中南半岛,MODIS fAOD年均分布高值区主要位于中南半岛,Himawari-8 fAOD年均值则普遍较低.MODIS FMF和fAOD季节平均分布呈现出夏秋高、春冬低的趋势,Himawari-8 FMF和fAOD季节平均分布则呈现出春秋高、夏冬低的特征,高值区的位置和量值均有明显的季节变化.     

基于区间层次分析法的石油库防火防爆安全评价

为准确反应石油库防火防爆安全状态,给石油库安全管理工作提供科学依据,应用区间层次分析法(IAHP)对石油库进行防火防爆安全评价。通过分析石油库防火防爆安全影响因素,构建3级安全评价层次结构体系。针对专家构造判断矩阵时决策的不确定性,采用区间数来描述因素之间的两两比较,应用区间特征根法(IEM)求出12项评判指标的区间权重向量及权重总排序。研究表明:影响石油库防火防爆安全状态最大的4个因素依次为:消防灭火设备状态、技术设备状态、防静电设备状态和工艺设备状态。评价结果与石油库的实际安全状况相符。