喷雾过程中液滴不稳定破碎的研究

建立喷雾过程数值计算模型,将喷注分为液核区与气液混合区,分别用Ｋ－Ｈ（Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ）和Ｒ－Ｔ（Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ）不稳定性理论来描述液滴的破碎过程,用不稳定性理论中的波长来表示破碎后的液滴半径,建立液滴破碎数学模型,并对一典型燃烧装置中的喷雾过程进行三维数值模拟,获得了液滴运动轨迹的三视图及典型截面上液体蒸汽浓度场等势线图。     

夏季大气PM2.5中元素特征及源解析:以华中地区平顶山-随州-武汉为例

为研究我国中部地区不同类型城市夏季大气细颗粒物PM_(2.5)中元素组成特征及来源,于2017年6月对平顶山、随州和武汉这3个站点空气中的PM_(2.5)进行观测,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对样品中Ti、Zn、Cu、Cr、As、Pb、Fe、Ni、Se、V、Sb、Cd和Co等13种元素进行分析,并结合富集因子法、主成分-多元线性回归分析方法(PCA-MLR)和后向气团轨迹聚类分析模型对3个站点的污染类型及污染来源进行分析.结果表明,平顶山、随州和武汉三地PM_(2.5)的痕量元素中均以Zn元素浓度最高,As元素的浓度均超过环境空气质量标准(GB 3096-2012)年均浓度限值,3个站点的Pb和Cd浓度均较低.富集因子分析结果表明:Se、Sb、Cd、As、Cu和Zn元素富集因子系数均超过10,受人为污染严重,其中3个站点Se元素的富集因子系数均高于600. PCA-MLR和后向气团轨迹聚类分析结果表明:平顶山站点主要受工业污染/燃油(57. 90%)、交通污染源(24. 40%)、燃煤源(6. 10%)和矿区土壤源(11. 60%)等4个污染源影响,随州站点的主要污染来源是燃油源,其贡献率为54. 30%,其次是燃煤源(22. 40%)、冶金尘/工业污染源(12. 80%)及电镀/汽车制造等污染源(10. 50%);武汉站点受工业排放影响最大,其贡献率为60. 80%,机动车污染源的贡献率为39. 20%.武汉和随州站点主要受当地源排放影响,平顶山站点受当地排放和外源汇入共同影响.     

京津冀及周边区域PM2.5叠加沙尘重污染过程特征及预报效果分析

选取京津冀及周边区域2018年11月23日至12月4日一次大范围、长时间且PM_(2.5)叠加两次沙尘传输的复合型重度污染过程开展特征研究,分析了首要污染物PM_(2.5)和PM_(10)浓度的发展演变,以及污染气象影响因素;结合激光雷达地基和车载走航监测结果,以及HYSPLIT后向轨迹结果,讨论了区域污染传输的情况;并对重污染期间NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个空气质量模式的预报效果进行了回顾分析.结果表明,研究时段PM_(2.5)叠加两次沙尘传输导致区域中南部多数城市达到重至严重污染水平,张家口、北京、石家庄、邯郸和郑州PM_(10)小时峰值分别为1 589、864、794、738和766μg·m~(-3),PM_(2.5)小时峰值浓度分别为239、319、387、321和380μg·m~(-3).地面弱气压场、高湿、逆温等静稳条件和沙尘是重要的污染气象和天气因素.激光雷达地基和车载走航监测数据结合HYSPLIT后向轨迹分析表明重污染期间区域西南和东南方向发生了PM_(2.5)传输;区域两次沙尘过程主要受西北路径传输影响.此外,NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式均可较好地预测到京津冀及周边区域的重污染过程,但对个别城市预报略有偏差.该次重污染过程中模式对PM_(2.5)的预报效果要好于PM_(10),这与气象模式预报、大气化学反应机制、污染源清单的不确定性,以及重污染应急措施导致的污染源排放的改变有一定关系.     

水上事故溢油漂移轨迹预测模型研究与应用

近年来,国内外海上溢油事故频发,不仅造成巨额的经济损失,同时也对海洋及近岸海域生态系统造成了巨大危害,构建科学、可靠的海洋溢油模型对于溢油事故的处置应对、预警预报都具有十分重要的科学和现实意义。基于EFDC（Environmental Fluid Dynamic Code）、＂油粒子＂溢油轨迹和风化模型,构建了海上事故溢油漂移轨迹预测模型。通过对实际溢油事故的模拟对比证明,相对于基于对流扩散方程的传统溢油模型,＂油粒子＂算法更直观,模拟的油膜轨迹、形态更贴近实际过程。     

世博会期间上海市大气挥发性有机物排放强度及污染来源研究

基于VOCs在线观测数据,对世博会期间（2010年5月1日～10月31日）上海大气VOCs的排放进行了估算;采用后向轨迹模型和聚类分析法,研究了不同大气污染输送通道下上海市空气质量和观测站点VOCs的变化;基于受体模型对上海市城区大气VOCs进行了污染来源解析.结果表明,世博会期间,上海市每小时排放的VOCs导致大气中VOCs浓度的增加量为（5.98±3.18）×10-9,该值比2009年同期低1×10-9左右.世博会期间,上海大气主要受偏东方向气流的影响,所占比例超过40%;其次是偏西风（25%）;偏南和偏北风共占约20%.受同一大气输送通道影响,观测点VOCs浓度与上海API值呈正相关,R2=0.599.受西北方向大气输送通道影响,本市空气质量最差,API值在70左右;其次是西南方向大气输送通道,API值在60以上;当本市大气受东面海洋上空输送气团的影响时,API〈50,空气质量为优.世博会期间,与机动车有关的排放最大,包括尾气和油气挥发,对上海大气VOCs的贡献约40%;其次是生产工艺和燃煤等工业排放,占30%～40%;溶剂涂料使用导致的排放约20%;夏季天然源排放的贡献在6%左右,也不容忽视.     

我国东北地区大气降水稳定同位素特征及其水汽来源

依据全球大气降水同位素观测网络(GNIP)中我国东北地区的月大气降水氢氧稳定同位素资料,并结合相关气象资料,分析了该地区大气降水稳定同位素时空分布特征及其影响因子,并建立了局地大气水线方程.结果表明,东北地区大气降水中δ18O值总体上较低,在时间变化上,表现为冬低夏高;从空间分布来看,由南至北加权平均δ18O值呈减小趋势;降水δ18O与温度线性关系显著,而与降水量则不存在线性关系,利用降水δ18O与温度、降水量、高程、经度和纬度等气候因子建立的多元线性回归关系可以对降水δ18O进行定量估算;采用HYSPLIT 4.9模型对GNIP观测点水汽来源进行追踪,气团聚类轨迹表明,该区全年有两条水汽路径,分别为西风带输送的大西洋、极地北冰洋冷湿水汽和太平洋暖湿水汽.     

宜昌市大气微塑料的分布、呼吸暴露及溯源

微塑料作为一种新兴环境污染物备受关注,但大气微塑料的来源和健康危害尚不明晰.为探究宜昌市不同功能区微塑料的分布特征和人体呼吸暴露风险,分析不同地区大气微塑料的可能来源,于2019年10～12月,采集和分析宜昌市16个观测点的大气微塑料样品,并利用HYSPLIT模型模拟大气后向轨迹.结果表明,宜昌市大气微塑料有纤维状、碎片状和薄膜状这3种形状;透明、红色、黑色、绿色、黄色和紫色这6种颜色;尺寸最小的为10.42μm,最大的为4 761.42μm;平均沉降通量为(4 400±474)n·(m²·d)^-1;种类有：聚酯纤维(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、聚酰胺(PA)、橡胶(Rubber)、聚乙烯(PE)、醋酸纤维素(CA)和聚丙烯腈(PAN)这7种.各功能区沉降通量依次为：城市居民区>农业生产区>垃圾填埋场>化工园区>城镇居民区.人体呼吸暴露风险评估模型表明,城市居民区成人和儿童每天大气微塑料摄入量(EDI)高于城镇居民区.大气后向轨迹模拟表明,宜昌市各区县大气主要受周边地区影响,部分大气微塑料可能来...     

广东省清远市PM2.5污染天气分型及污染潜在源区分析

利用2016—2021年清远市逐时空气质量监测数据和相关气象资料,基于统计分析、主观天气分型方法和后向轨迹模式（HYSPLIT）,归纳总结粤北代表城市清远市在不同细颗粒物（PM_2.5 ）污染天气分型下的气象要素特征及污染潜在源区特征,为大气污染精细化防控提供有效参考。结果表明：在日均风速＜2m/s、日均相对湿度为75%～90%、日均气温为18～22℃时的无降水或微量降水天气下,清远市易出现PM_2.5 污染。变性高压脊型、脊后槽前型、冷锋前型、弱冷高压脊型、高压底后部型、台风外围型是造成清远市PM_2.5 污染的典型天气型,其中PM_2.5 重度污染均出现在秋、冬季弱冷高压脊型控制下;变性高压脊型下出现PM_2.5 轻度和中度污染的频率最高;脊后槽前型是清远市春季PM_2.5 污染的主要天气型;冷锋前型、高压底后部型和台风外围型下的PM_2.5 污染程度较轻。加剧清远市PM_2.5 污染的主要气流轨迹为弱偏南气流和南北气流辐合,当弱偏南气流控制时,污染潜在源区主要位于清远市辖区及广州、佛山、东莞、江门等珠三角城市;当南北气流辐合时,潜在源区主要位于清远市南部、韶关及珠三角,南岭山脉阻挡作用削弱了偏北方向长距离输送的PM_2.5 污染。     

浙江省大气颗粒物PM2.5化学组分污染特征分析

为探究浙江省城市大气颗粒物的组分污染特征,基于2019年10月1日至2020年9月30日浙江省内11个点位4个区域的手工采样监测数据,分析了浙江省PM_2.5组分不同区域不同季节的污染特征.结果表明,采样期内浙江省各地区ρ(PM_2.5)平均值范围为34.3～46.4μg·m^-3,其中浙西和浙北内陆地区PM_2.5浓度相对较高,分别高出均值15.1%和13.2%,浙东和浙南沿海地区PM_2.5浓度相对较低,分别低于均值8.4%和14.9%.季节性特征呈现秋季和冬季较高,夏季最低,空间分布来看,浙南地区的PM_2.5浓度春季、秋季和冬季季节变化不明显,浙西地区为：秋季>冬季>春季>夏季,浙北和浙东地区均呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节变化特征.内陆地区采样期内,风景名胜区、行政区、居民区和商业交通居民混合区的ρ(PM_2.5)分别为：(40.2±10.2)、(46.3±9.6)、(50.1±10.6)和(46.7...     

基于后向轨迹模式的豫南地区冬季PM2.5来源分布及传输分析

为研究2017年12月—2018年2月冬季不同来源区域对豫南地区ρ（PM_2.5）的贡献影响及污染特征,利用HYSPLIT-4后向轨迹模式模拟了豫南地区冬季24 h的气团后向轨迹,结合ρ（PM_2.5）在线监测数据进行了聚类分析,研究了以豫南地区为受点的各月份PM_2.5不同轨迹的输送特征,并使用潜在源贡献（PSCF）分析法和浓度权重轨迹（CWT）分析法识别了豫南地区冬季PM_2.5的潜在贡献源区及贡献大小.结果表明:①信阳市空气质量最好,其次为驻马店市,南阳市空气质量最差;南阳市、信阳市和驻马店市ρ（PM_2.5）分别超过GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值（75 μg/m3）的1.5、1.2和1.2倍,ρ（PM_2.5）日变化均呈双峰特征.②后向轨迹聚类分析表明,豫南地区主要受到来自西北和东北方向长距离传输和正南方向较短距离输送的影响.③潜在源区分析表明,除豫南地区及周边市县本地污染贡献外,冀鲁豫交界区域、陕鄂交界区域、陕西省中西部、湖北省东北部和西部、河南省中北部、山东省南部是影响豫南地区ρ（PM_2.5）的主要潜在源区.研究显示,豫南地区PM_2.5污染过程除了与地形条件、本地污染源排放有关外,来自东北、西北传输通道城市的远距离输送和南部的近距离传输也不容忽视.