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气溶胶粒径吸湿增长因子的机器学习模型

中国环境科学 2024年第2期44卷 638-645页

作者：米家媛李娜佟景哲倪长健成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225 辽宁省气象装备保障中心辽宁沈阳110166

利用成都市2017年10~12月浊度计、黑碳仪和GRIMM180环境颗粒物分析仪的逐时观测数据,结合该时段同时次大气能见度(V)、相对湿度(RH)和二氧化氮(NO_(2))监测资料,基于Mie散射理论和免疫进化算法反演气溶胶粒径吸湿增长因子.首先,以RH、C_... 详细信息

利用成都市2017年10~12月浊度计、黑碳仪和GRIMM180环境颗粒物分析仪的逐时观测数据,结合该时段同时次大气能见度(V)、相对湿度(RH)和二氧化氮(NO_(2))监测资料,基于Mie散射理论和免疫进化算法反演气溶胶粒径吸湿增长因子.首先,以RH、C_(BC)、C_(BC)/C_(PM1)、C_(PM1)/C_(PM2.5)以及C_(PM2.5)/C_(PM10)作为解释变量集,构建了3种气溶胶粒径吸湿增长因子的机器学习模型(XGBoost模型、CatBoost模型和LightGBM模型),对应的决定系数(R 2)分别为0.869、0.893和0.898,均方根误差(RMSE)分别为0.108、0.097和0.090,平均绝对误差(MAE)分别为0.061、0.054和0.052.通过3种模型进行测试表明,气溶胶粒径吸湿增长的机器学习模型显著降低了传统单变量气溶胶粒径吸湿增长模型在高湿条件下的模拟偏差,也提升了气溶胶粒径吸湿增长多变量GAM模型的计算精度.最后,分析了不同解释变量对机器学习模型模拟效果的影响,确认了黑碳是气溶胶吸湿增长模型的主控变量.研究进一步阐明了气溶胶粒径吸湿增长因子多因素影响的复杂性,并为其模型的科学表征提供了新途径.

关键词：气溶胶粒径吸湿增长因子机器学习解释变量集成都

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气溶胶浓度分布平面探测系统的仿真分析

北京理工大学学报 2023年第1期43卷 104-110页

作者：陈思颖陈源源郭磐张寅超陈和郝伟李鑫北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 军事科学院军事医学科学院北京100850

为了实现气溶胶分布的成像探测,根据平面激光诱导荧光技术的基本原理,对气溶胶浓度分布平面探测系统单个像元的探测能力进行了理论分析.以荧光素作为目标粒子,对波长为450 nm的连续激光在探测平面内的分布和衰减变化进行了计算,并根据... 详细信息

为了实现气溶胶分布的成像探测,根据平面激光诱导荧光技术的基本原理,对气溶胶浓度分布平面探测系统单个像元的探测能力进行了理论分析.以荧光素作为目标粒子,对波长为450 nm的连续激光在探测平面内的分布和衰减变化进行了计算,并根据波长范围为500~600 nm的荧光信号和sCMOS相机单个像元输出信号的信噪比公式,分析了不同系统参数变化对单个像元可探测最低粒子数的影响,以及在探测平面内的分布差异,从而了解不同系统参数对气溶胶平面成像探测准确度的影响规律,为研究气溶胶分布的平面探测提供有效方法和理论参考.

关键词：平面激光诱导荧光气溶胶单像素信噪比最低粒子数

气溶胶辅助自组装制备中空球形二氧化硅材料的机理及应用

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化工进展 2022年第1期41卷 327-335页

作者：付欣张玉苍李瑞松刘群郭佳益海南大学化学工程与技术学院海南海口570228 集美大学食品与生物工程学院福建厦门361021

以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为混合硅源,不同配比条件下采用气溶胶辅助自组装技术制备高比表面积的中空介孔二氧化硅纳米颗粒(HMSNs),并应用于原花青素(PC)的负载,以期提高其生物利用度。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(T... 详细信息

以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为混合硅源,不同配比条件下采用气溶胶辅助自组装技术制备高比表面积的中空介孔二氧化硅纳米颗粒(HMSNs),并应用于原花青素(PC)的负载,以期提高其生物利用度。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外图谱(FTIR)和粒径分析(DLS)等对载体颗粒的形成过程、结构特性以及负载性能进行探究,基于BET分析方法计算HMSNs的比表面积,并对孔径分布进行分析。结果表明,前体溶液水解的活性中间体缩合形成二氧化硅网络结构,同时雾化后的气溶胶液滴在径向浓度梯度自组装成球形结构,水解-缩合与自组装过程协同作用促进了分散性良好的介孔二氧化硅(MSNs)的形成。经退火处理、纯化操作去除模板剂NaCl和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),最终获得具有中空结构的HMSNs。当TEOS/MTES的摩尔比为60/40时,HMSNs具有极大的比表面积(1083m^(2)/g)和较大的孔容积(0.37cm^(3)/g),其孔径主要分布在2~4nm之间,PC在HMSNs上的负载量可达30.7mg/g。

关键词：中空介孔二氧化硅水解-缩合气溶胶自组装载体

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气溶胶中抗生素抗性基因研究进展

生物工程学报 2022年第7期38卷 2423-2432页

作者：李中浤薛媚李顺江杜彩丽李晓光中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012 金陵科技学院动物科学与食品工程学院江苏南京210038 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100091

抗生素的不合理使用导致细菌耐药问题日趋严峻,给人类健康造成巨大威胁。学者们对抗生素抗性菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在多种环境介质中的环境行为开展了大量研究。气溶胶作为ARGs的潜在储存库,是抗生素抗... 详细信息

抗生素的不合理使用导致细菌耐药问题日趋严峻,给人类健康造成巨大威胁。学者们对抗生素抗性菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在多种环境介质中的环境行为开展了大量研究。气溶胶作为ARGs的潜在储存库,是抗生素抗性基因在环境中的重要传播途径之一。目前缺乏对其来源、传播、人类接触和健康风险系统性的梳理。本文针对人类生活功能场所、养殖场、城市污水处理厂和医院等4类气溶胶研究的典型场所,重点综述了上述4类典型场所中气溶胶ARGs的来源、传播途径及对人体的暴露和对健康的危害,为气溶胶中ARGs的预防和控制提供参考。

关键词：气溶胶抗生素抗性基因抗性细菌人类生活功能场所养殖场城市污水处理厂医院

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气溶胶激光雷达的国内外研究进展与展望

遥感学报 2022年第5期26卷 834-851页

作者：黄忠伟王雍恺闭建荣王天河李武仁李泽周天兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心兰州730000 兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

大气气溶胶具有显著的环境与气侯效应,而定量评估上述效应需要准确了解气溶胶物理化学光学性质的时空分布特征。过去几十年,激光雷达已被国内外学者广泛应用于气溶胶探测研究,主要依赖于其在探测范围、时空分辨率等方面具有独特的技术... 详细信息

大气气溶胶具有显著的环境与气侯效应,而定量评估上述效应需要准确了解气溶胶物理化学光学性质的时空分布特征。过去几十年,激光雷达已被国内外学者广泛应用于气溶胶探测研究,主要依赖于其在探测范围、时空分辨率等方面具有独特的技术优势。本文主要总结激光雷达在探测气溶胶方面的国内外研究进展,首先简要介绍可用于探测气溶胶的主要激光雷达类型,然后分别根据气溶胶大小、组分、浓度、形状、光学性质等关键信息介绍相关研究进展,最后进行总结并对气溶胶激光雷达发展进行了展望。

关键词：激光雷达气溶胶大气遥感遥感

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气溶胶细粒子比偏振遥感最优化反演方法研究

遥感学报 2022年第12期26卷 2497-2506页

作者：郑逢勋李正强侯伟真董晓刚周志远河南科技大学农业装备工程学院洛阳471003 中国科学院空天信息创新研究院国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100094 北京环境特性研究所光学辐射重点实验室北京100854

针对PM2.5遥感模型对气溶胶细粒子比FMF(Fine mode fraction)参数的需求,结合多光谱偏振传感器对大气探测的优势,基于最优估计OE(Optimal Estimation)反演框架,提出了一种基于线偏振度(Degree of Linear Polarization)测量的FMF最优化... 详细信息

针对PM2.5遥感模型对气溶胶细粒子比FMF(Fine mode fraction)参数的需求,结合多光谱偏振传感器对大气探测的优势,基于最优估计OE(Optimal Estimation)反演框架,提出了一种基于线偏振度(Degree of Linear Polarization)测量的FMF最优化反演方法。采用矢量化的辐射传输模式UNL-VRTM进行地基天空光的线偏振度观测模拟,分析了线偏振度对FMF参数的波段敏感性,并基于仿真数据开展了算法的反演测试。研究结果表明:偏振测量在长波近红外波段对FMF的敏感性高于可见光波段;基于OE框架的FMF反演算法具有良好的闭合性;在地基天顶观测模式下,引入线偏振度测量参与反演能够有效提高FMF的反演精度,FMF反演误差从1.4%下降到了0.18%。最优化反演方法对于气溶胶遥感具有一定的潜力和可行性,有望成为提高PM2.5遥感监测能力的新途径。

关键词：遥感线偏振度气溶胶细粒子比最优估计反演

气溶胶固定剂PAM-b-PVTES的合成及表征

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精细化工 2022年第4期39卷 806-811,836页

作者：卢彦志刘峰詹杰苏兴东李家文李银涛西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621000 中广核研究院有限公司广东深圳518000

以S,S-二苄基三硫代碳酸酯(DBTTC)为链转移剂,丙烯酰胺(AM)为第一单体,乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为第二单体,通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)制备了一系列两亲嵌段共聚物(PAM-b-PVTES)。通过FTIR、1HNMR、DSC、GPC对样品进行了表征... 详细信息

以S,S-二苄基三硫代碳酸酯(DBTTC)为链转移剂,丙烯酰胺(AM)为第一单体,乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为第二单体,通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)制备了一系列两亲嵌段共聚物(PAM-b-PVTES)。通过FTIR、1HNMR、DSC、GPC对样品进行了表征。考察共聚物水溶液作为气溶胶固定剂对PTI-A2实验粉尘作为模拟气溶胶的去除性能。结果表明,VTES的引入有效地降低了共聚物水溶液的表面张力,表面张力降低至40.44 mN/m,共聚物水溶液与PTI-A2实验粉尘的接触角降低至11.9°。随着链转移剂用量的减少,共聚物相对分子质量逐渐增加,共聚物水溶液的黏度也逐渐增加,黏度从3.7m Pa·s逐渐升高到8.1m Pa·s。气溶胶沉降固定实验表明,PAM-b-PVTES对PTI-A2实验粉尘的沉降固定效率为91.04%。

关键词：气溶胶可逆加成-断裂链转移两亲嵌段共聚物表面张力黏度气溶胶固定剂环境保护

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气溶胶分布演变所引发的气候响应模态

Science Bulletin 2021年第23期66卷 2405-2411页

作者： Sarah M.Kang 谢尚平 Clara Deser 向宝强 School of Urban and Environmental Engineering Ulsan National Institute of Science and TechnologyUlsan 44919Republic of Korea Scripps Institution of Oceanography University of California San DiegoLa Jolla CA 92093USA Climate and Global Dynamics Division National Center for Atmospheric ResearchBoulder CO 80307USA National Oceanographic and Atmospheric Administration/Geophysical Fluid Dynamics Laboratory Princeton NJ 08540USA University Corporation for Atmospheric Research Boulder CO 80307USA

人类活动起源的气溶胶主要分布在北半球,其引发的区域气候响应特征及动力机理仍不清楚.针对这个问题设计的理想化数值试验的结果表明,气溶胶引起的气候变化分为两个阶段:1940~1980年,全球气溶胶增多,引发向北半球输运能量的纬向平均气... 详细信息

人类活动起源的气溶胶主要分布在北半球,其引发的区域气候响应特征及动力机理仍不清楚.针对这个问题设计的理想化数值试验的结果表明,气溶胶引起的气候变化分为两个阶段:1940~1980年,全球气溶胶增多,引发向北半球输运能量的纬向平均气候响应模态;1980~2020年,气溶胶强迫从西半球向东半球纬向迁移,海盆尺度的海洋-大气耦合过程变得重要,气候响应在太平洋和大西洋间呈现显著的差异.海洋动力过程会减弱纬向平均模态但加强纬向变化模态,特别是太平洋的响应在这两个阶段均呈现拉尼娜型的海温异常分布.本文揭示了气溶胶强迫引发的两个气候响应模态的差异,有利于对历史气候变化的认识和归因.

关键词：气溶胶历史气候变化气候响应耦合过程拉尼娜数值试验区域气候动力机理

气溶胶加热卷烟主要化学成分及其气溶胶释放分析

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烟草科技 2023年第5期56卷 49-55页

作者：李翔宇李倩姜兴益王红霞罗彦波张洪非朱风鹏庞永强侯宏卫胡清源国家烟草质量监督检验中心郑州450001 河南中烟工业有限责任公司技术中心郑州市450000

为研究气溶胶加热卷烟的成分和释放物特性,以2种气溶胶加热卷烟为对象,分析测试了芯基材和烟液中主要成分及其气溶胶释放行为。结果表明:①仅在芯基材中检出烟碱,其质量分数在11.04~20.21mg/g之间;②同品牌产品的芯基材和烟液中雾化剂1... 详细信息

为研究气溶胶加热卷烟的成分和释放物特性,以2种气溶胶加热卷烟为对象,分析测试了芯基材和烟液中主要成分及其气溶胶释放行为。结果表明:①仅在芯基材中检出烟碱,其质量分数在11.04~20.21mg/g之间;②同品牌产品的芯基材和烟液中雾化剂1,2-丙二醇和丙三醇的质量分数和比例不同,烟液中雾化剂的质量分数高于芯基材;③样品A的消费形式接近电子烟,每10口气溶胶中烟碱的释放量随抽吸口数增加而下降,1,2-丙二醇、丙三醇的释放量在30口左右达到最大;样品B的消费形式接近电加热卷烟,气溶胶中烟碱和水分的释放量与电加热卷烟相当,雾化剂释放量显著提高;④总体而言,单位体积气溶胶中,样品A和B的气溶胶中烟碱的释放量低于中心加热型电加热卷烟iQOS,高于外周加热型电加热卷烟glo,而1,2-丙二醇和丙三醇的释放量均显著高于电加热卷烟,表明气溶胶加热卷烟或可弥补电加热卷烟烟雾量不足的问题。

关键词：加热卷烟气溶胶芯基材烟液烟碱释放量化学成分