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我国北方冬季灰霾主要有机单颗粒类型及耐热性

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地球化学 2022年第2期51卷 243-250页

作者：林秋寒陈姝芮屠征波张剑刘磊李卫军浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 山东省生态环境规划研究院山东济南250000 杭州市生态环境科学研究院浙江杭州310000

我国北方冬季气溶胶中有机物所占比重大,对其气候效应、人体健康及大气环境影响进行评估是大气化学研究的热点问题。为了探究冬季灰霾主要有机单颗粒类型及耐热性,本研究利用透射电镜发现北方冬季灰霾中一次有机颗粒较为普遍,根据内混... 详细信息

我国北方冬季气溶胶中有机物所占比重大,对其气候效应、人体健康及大气环境影响进行评估是大气化学研究的热点问题。为了探究冬季灰霾主要有机单颗粒类型及耐热性,本研究利用透射电镜发现北方冬季灰霾中一次有机颗粒较为普遍,根据内混颗粒物的化学组分差异将其分为三种:有机物–矿物颗粒(3%)、有机物–烟尘颗粒(16%)和有机物–二次无机盐颗粒(81%)。此外,本研究还使用管式炉对采集的大气单颗粒样品进行高温加热,再利用透射电镜对加热后的几类典型有机单颗粒形貌和组分特征进行原位跟踪分析。结果显示,近圆形一次有机物经过300℃和500℃加热过程之后,形貌特征无明显变化,表明该类一次有机颗粒具有耐高温特性;半透明穹顶状有机物在300℃下粒径增大且颜色更加透明,表明在此温度下该类颗粒中大部分有机组分能够挥发;将具有有机包裹层的颗粒物在室温及300℃下的形貌特征对比测量,发现虽然二次有机包裹层留有部分痕迹,但是大部分已挥发,进一步升温至500℃时,半透明穹顶状的有机物和有机包裹层在高温过程中挥发完毕。本研究证明北方冬季燃煤排放的圆形一次有机物含有大量的难挥发耐热有机组分,外场观测和实验室分析应考虑此类一次有机颗粒的耐高温特性,从而更准确地对我国北方冬季大气有机物进行定量和溯源分析。

关键词：灰霾有机气溶胶单颗粒分析形貌特征耐热性

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潍坊市灰霾天气特征及影响因素

中国环境监测 2022年第6期38卷 69-78页

作者：石瑞卿王申全肖泱李名升孙大勇任晓霞山东省潍坊生态环境监测中心山东潍坊261041 山东省潍坊市诸城生态环境监控中心山东潍坊262200 中国环境监测总站国家环境保护环境监测质量控制重点实验室北京100012 中国地质环境监测院北京100081

根据潍坊市国家环境空气质量监测点位和国家气象台站监测数据,对潍坊市2019年灰霾发生情况进行统计,并分析了灰霾天气与气象要素、环境空气质量的关系。结果表明:潍坊市2019年按小时计算的灰霾发生频率为22.4%。灰霾在冬季和秋季相对高... 详细信息

根据潍坊市国家环境空气质量监测点位和国家气象台站监测数据,对潍坊市2019年灰霾发生情况进行统计,并分析了灰霾天气与气象要素、环境空气质量的关系。结果表明:潍坊市2019年按小时计算的灰霾发生频率为22.4%。灰霾在冬季和秋季相对高发,发生次数占全年小时灰霾数的66.7%,发生比例为56.2%。从时间上看,灰霾发生频率呈正弦曲线分布,在早上06:00—07:00发生频率最高,17:00前后发生频率相对较低。灰霾发生时风速、温度与能见度呈正相关关系,相对湿度与能见度呈负相关关系。潍坊市灰霾现象主要发生在风速小于3 m/s、相对湿度大于30%时,当风速大于5 m/s、相对湿度小于10%时极少发生灰霾。PM_(2.5)是影响灰霾发生的主要污染因子,与能见度的相关系数最高。灰霾主要发生在48μg/m^(3)灰霾总次数的84%;而当PM_(2.5)质量浓度>140μg/m^(3)时灰霾发生频率达到100%;灰霾天气统计期间潍坊市空气中PM_(2.5)与PM_(10)的质量浓度平均比值为0.52,其中,灰霾发生时比值为0.75,非灰霾时比值为0.43。随着灰霾程度的加重,PM_(2.5)/PM_(10)逐渐增大;当灰霾程度达到轻度及以上时,PM_(2.5)/PM_(10)大于全年平均值。

关键词：灰霾空气质量能见度潍坊

灰霾导致太阳辐射变化的田间开放模拟装置设计及其效果

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农业工程学报 2015年第13期31卷 199-206页

作者：王伟男李亚兵孙玉彤李刚王蕾邵丽萍佀传飞熊琰罗卫红南京农业大学农学院南京210095

灰霾天气导致到达地面的太阳总辐射下降及散射辐射比例增加,从而影响作物生长和产量。为研究灰霾导致的太阳辐射变化对作物的影响,设计了田间开放式灰霾模拟装置。以空气质量等级做为灰霾严重程度的标准,根据不同程度灰霾条件下太阳辐... 详细信息

灰霾天气导致到达地面的太阳总辐射下降及散射辐射比例增加,从而影响作物生长和产量。为研究灰霾导致的太阳辐射变化对作物的影响,设计了田间开放式灰霾模拟装置。以空气质量等级做为灰霾严重程度的标准,根据不同程度灰霾条件下太阳辐射变化情况,确定了轻度、中度、重度霾下太阳总辐射和散射辐射比例。测定不同聚乙烯(PE)塑料薄膜的光学特性(透光率和散射特性及其覆盖下不同光质的光占总可见光比例的空间分布),选择光学特性满足模拟不同程度灰霾条件下太阳辐射状况的PE塑料薄膜作为覆盖材料。根据作物生长季节太阳高度角和方位角变化范围,确定了保证上午10:00到下午14:00遮荫面积达到4 m2的最小处理小区面积为20 m2,南北向边长为4 m,东西向边长为5 m。在2013-2014年水稻生长季利用所设计的试验装置进行田间模拟不同程度灰霾导致的太阳辐射变化处理试验,对太阳辐射和冠层微气候进行了持续观测。结果表明:该研究设计的灰霾模拟装置可以模拟中度及重度灰霾导致的太阳辐射变化情况。灰霾模拟装置在改变辐射状况的同时,保持了不同光质的光占总可见光比例的空间分布与自然灰霾条件相比没有显著变化。并且处理与对照小区的作物冠层温度及环境温湿度没有显著差异。该研究所设计装置可以较好地模拟不同程度灰霾条件下的太阳辐射变化,为研究灰霾对作物生长和产量的影响提供了有效的田间试验手段和技术支持。

关键词：太阳辐射作物气候变化灰霾田间开放式灰霾模拟装置散射辐射比例可见光谱空间分布比例冠层微气候

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灰霾与能见度研究进展

过程工程学报 2006年第z2期6卷 36-41页

作者：白志鹏董海燕蔡斌彬朱坦姚学祥南开大学环境科学与工程学院天津300071 国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300071 城市及区域大气环境研究联合实验室天津300071 天津市气象科学研究所天津300071

灰霾是一种气溶胶和气体污染造成的城市和区域性污染现象.对视觉空气质量以及人体健康造成极大影响.本研究针对灰霾引起的能见度下降的原因、机理等进行阐述,并对能见度的测量方法、灰霾国内外研究方向及灰霾治理措施进行了介绍,最后根... 详细信息

灰霾是一种气溶胶和气体污染造成的城市和区域性污染现象.对视觉空气质量以及人体健康造成极大影响.本研究针对灰霾引起的能见度下降的原因、机理等进行阐述,并对能见度的测量方法、灰霾国内外研究方向及灰霾治理措施进行了介绍,最后根据已有资料对北京市2001年能见度进行初步化学核算,得出北京市春季能见度最好(核算结果大于11km),夏季最差(核算结果不足9km)的结论,在理论上与实际监测值相符.

关键词：灰霾能见度颗粒物视觉空气质量化学成分分析

包头市重灰霾特征分析及对重工业布局的启示（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第2期18卷 151-162页

作者： Bi-xin CHEN Si WANG Wei-dong YANG Ren-chang YAN Xuan CHEN Qing-yu ZHANG Department of Environmental Engineering Zhejiang University Hangzhou 310058 China Research Center for Air Pollution and Health College of Environmental and Natural Resources Zhejiang University Hangzhou 310058 China State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment Chinese Research Academy of Environmental Sciences Beijing 100012 China

目的:工业排放是大气中PM2.5的重要来源,是灰霾形成的主要贡献者之一。通过分析包头市一次典型灰霾时段的污染来源及特征,研究本地工业布局在此次灰霾时段对灰霾形成的影响,并讨论城市工业布局的合理性。创新点:针对我国典型重工业城市... 详细信息

目的:工业排放是大气中PM2.5的重要来源,是灰霾形成的主要贡献者之一。通过分析包头市一次典型灰霾时段的污染来源及特征,研究本地工业布局在此次灰霾时段对灰霾形成的影响,并讨论城市工业布局的合理性。创新点:针对我国典型重工业城市包头市进行案例分析,研究本地城区灰霾形成的原因及重工业布局对灰霾形成的影响,并为合理布局工业提供了新的启示。方法:1.结合污染物观测数据、卫星遥感数据及后向轨迹模式的结果,揭示此次重灰霾发生时段的污染特征,找出此次重灰霾的主要来源。2.采用风向条件概率函数研究城区高浓度PM2.5与本地重工业布局间的关系。结论:1.在此次重灰霾时段,PM2.5浓度的变化趋势与其他污染物相似,说明污染主要来自人为源,且在同样发生重灰霾的情况下,PM2.5占PM10的比例较其他沿海城市低,说明粗颗粒物对包头PM10污染的贡献较其他城市大。2.结合卫星遥感数据与后向轨迹模式的结果,可以排除外来污染物的输入,并断定形成此次重灰霾的主要原因为本地人为源。3.风向条件概率函数分析结果显示本地重工业分布以及低风速的西南风(非盛行风)是造成此次重灰霾发生的主要原因。4.揭示了包头市在布局重工业或进行高强度的工业活动时不能只考虑避开盛行风,因为出现次数不多的低风速非盛行风同样会引起重灰霾的爆发;这可为包头市乃至其他工业城市在进一步调整工业布局时提供参考。

关键词：空气污染灰霾工业布局后向轨迹风向条件概率函数

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灰霾组分的多角度偏振反射特性模拟

光学学报 2015年第9期35卷 1-9页

作者：王中挺陈良富厉青李莘莘尚华哲陈辉环境保护部卫星环境应用中心北京100094 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101

基于气溶胶和云光学特性库(OPAC)以及灰霾的地基研究结果,研究了水溶型(WASO)、黑碳型(BC)、沙尘型(DUST)及伴随雾云生消产生的亚微米细粒子(Sub M)4种类型的灰霾组分。利用米氏理论计算了各组分的消光系数、散射相函数、偏振相函数等... 详细信息

基于气溶胶和云光学特性库(OPAC)以及灰霾的地基研究结果,研究了水溶型(WASO)、黑碳型(BC)、沙尘型(DUST)及伴随雾云生消产生的亚微米细粒子(Sub M)4种类型的灰霾组分。利用米氏理论计算了各组分的消光系数、散射相函数、偏振相函数等光学特性,并分析了相对湿度(RH)对水溶型粒子光学特性的影响,利用辐射传输(RT3)模拟了卫星观测到的各灰霾组分多角度标量和偏振信号。结果表明:在大部分卫星观测角度,WASO和Sub M的标量信号较强,而BC和WASO的偏振信号较强;随着RH的增加,WASO粒子的消光系数有着较大的增长,而散射相函数和偏振相函数则随之整体减小,这种变化主要是由于粒子半径吸湿增大引起的。因此,为实现灰霾的遥感反演,需结合多角度偏振和标量观测信号。

关键词：大气光学灰霾遥感多角度偏振模拟相对湿度

灰霾期间硫酸盐包裹沙尘气溶胶粒子的光学特性研究

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红外与激光工程 2021年第11期50卷 427-435页

作者：张学海魏合理段金龙李卫东邹曙光戴聪明河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037

灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合... 详细信息

灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒表面经过系列化学反应形成复杂的混合状态,为气溶胶光学性质模拟带来很大困难。因此,厘清硫酸盐壳对沙尘矿物颗粒光学特性的影响机制具有重要意义。文中根据灰霾期间硫酸盐与沙尘矿物颗粒反应过程中的混合结构变化,建立了沙尘-硫酸盐颗粒的核壳椭球结构模型。采用T矩阵方法,研究了四波段条件(0.44、0.675、0.87、1.02μm)下,混合比对单分散系沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响。结果表明:混合比对沙尘-硫酸盐粒子光学特性的影响主要在Mie散射区,在瑞利散射区,混合比对粒子光学特性影响不大。同时研究结果还表明,当混合比小于0.3时,硫酸盐壳在粒子散射特性中占主导地位;当混合比大于0.7时,粒子散射特性主要受沙尘核的影响;在此区间内,粒子散射特性由硫酸盐与沙尘共同影响,并会出现强于(或弱于)任何一种纯颗粒物的现象。该研究对理解灰霾老化期间单颗粒气溶胶混合结构及其光学特性具有重要意义。

关键词：灰霾沙尘硫酸盐非球形粒子混合比光学特性

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广州地区一次严重灰霾过程的垂直探测

中国科学：地球科学 2014年第11期44卷 2307-2314页

作者：邓涛吴兑邓雪娇谭浩波李菲廖碧婷南京大学大气科学学院南京210093 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东省区域数值天气预报重点实验室广州510080

利用激光雷达和微波辐射计在广州地区一次严重灰霾过程进行探测,采用小波变换协方差方法反演边界层高度,从热力和动力的角度分析边界层气象因子和能见度之间的关系.结果表明,边界层高度有明显的日变化过程,和地面能见度变化有很好的一致... 详细信息

利用激光雷达和微波辐射计在广州地区一次严重灰霾过程进行探测,采用小波变换协方差方法反演边界层高度,从热力和动力的角度分析边界层气象因子和能见度之间的关系.结果表明,边界层高度有明显的日变化过程,和地面能见度变化有很好的一致性.在清洁过程,边界层高度超过1 km,发生严重灰霾时,最高仅为500 m.50-100 m的温度梯度滞后30 h和能见度相关性更加显著,相关系数达到0.77.高层能见度（255 m）和下层稳定度有显著的负相关,清洁日负相关系数最大达-0.76,灰霾日负相关系数最大达-0.49.在相关的边界层气象因子中,地表通风系数和地面能见度成线性关系,相关系数最高,达0.88.边界层高度、地面风速、相对湿度和地面能见度的相关系数分别为0.76,0.67和-0.77.各气象因子之间具有较高的相关性.此次灰霾过程的主控气象因子为地表通风系数,在没有边界层高度探测的地区可利用地面能见度和风速估算边界层高度.

关键词：激光雷达边界层高度地表通风系数灰霾能见度

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南海浮游植物对沙尘和灰霾添加的响应

中国环境科学 2018年第9期38卷 3512-3523页

作者：牟英春褚强张潮贺敬怡高会旺中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266071

通过2016年5月～6月在南海3个站位开展的船基围隔培养实验,研究了沙尘和灰霾添加对南海浮游植物生长和群落结构变化的影响.结果发现,沙尘和灰霾添加由于提供了N、P等营养盐,整体上促进了浮游植物的生长,且促进程度与添加量密切相关.通... 详细信息

通过2016年5月～6月在南海3个站位开展的船基围隔培养实验,研究了沙尘和灰霾添加对南海浮游植物生长和群落结构变化的影响.结果发现,沙尘和灰霾添加由于提供了N、P等营养盐,整体上促进了浮游植物的生长,且促进程度与添加量密切相关.通过定量计算营养盐指数和叶绿素a累积浓度,发现培养期间叶绿素a累积浓度与沙尘添加浓度呈显著正相关关系(R^2=0.87,P灰霾添加的作用与沙尘添加类似(R^2=0.91,P灰霾浓度增大时,叶绿素a累积浓度的增加受到一定程度的抑制,这可能与灰霾中含有较高含量的毒性物质有关.各粒级浮游植物叶绿素a浓度的变化表明,沙尘和低浓度灰霾添加使浮游植物优势种群由超微型向小型和微型转变;在高浓度灰霾添加组,由于营养盐与毒性物质的综合作用,浮游植物粒级结构变化不明显.超微型浮游植物细胞丰度测定结果表明,沙尘对聚球藻、原绿球藻和超微型真核浮游植物均表现出促进作用,高浓度灰霾添加能够抑制聚球藻和超微型真核浮游植物的生长.

关键词：沙尘灰霾南海浮游植物抑制作用促进作用