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基于多源资料的徐州地区气溶胶时空变化特征

中国环境监测 2024年

作者：罗天阳许潇锋邬昊鹏杨语迪熊梓旭南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室

综合利用AERONET、MODIS、CALIPSO、MERRA-2气溶胶反演产品和CHAP PM2.5产品,对徐州地区2014—2020年的气溶胶光学特性水平和垂直分布、气溶胶组分和PM2.5质量浓度的时空变化进行了综合分析。分析AERONET数据发现,徐州地区气溶胶光学厚... 详细信息

综合利用AERONET、MODIS、CALIPSO、MERRA-2气溶胶反演产品和CHAP PM2.5产品,对徐州地区2014—2020年的气溶胶光学特性水平和垂直分布、气溶胶组分和PM2.5质量浓度的时空变化进行了综合分析。分析AERONET数据发现,徐州地区气溶胶光学厚度（AOD,550nm）夏季最高,其次为春季和秋季,冬季最低,而波长指数（AE）则相反;季节平均AOD和AE分别为0.53～0.71和1.11～1.33;2014—2018年平均AOD为0.70～0.47,呈显著下降趋势。粒子谱呈双峰分布,且季节差异显著,其中春夏季主导粒子分别为粗、细粒子,秋冬季的粗、细粒子浓度相当。粒子有效半径在春季最大、夏季最小。冬季单次散射反照率（SSA,440～1 020 nm）最小,气溶胶吸收光学厚度（AAOD,440 nm）最大,而夏季相反。气溶胶直接辐射强迫（ARF）与AOD呈显著正相关,大气层底部ARF对AOD的变化更敏感,且其辐射强迫效率（ARFE）与SSA有较强负相关。分析CALIPSO气溶胶廓线发现,冬春季气溶胶消光系数随高度减小的趋势更显著;受边界层高度影响,夏季气溶胶消光系数随高度减小的趋势显著减缓。近地面气溶胶消光系数有逐年减小趋势,其中冬春季的下降更显著。分析MODIS AOD空间分布发现,AOD总体呈市区高、周边地区低的分布特征。徐州全域AOD年均值呈下降趋势,其中市区下降最快,年下降率约为-0.12。从CHAP PM2.5空间分布来看,徐州西北部PM2.5最高,所有区域均呈下降趋势,其中冬季下降幅度最大,年下降率为-6μg/m3。从MERRA-2再分析资料来看,颗粒物柱质量浓度中沙尘占比最大,其次为硫酸盐。颗粒物柱质量浓度总体呈逐年下降趋势,年下降率为-0.29 mg/m2,其中沙尘气溶胶下降最大。

关键词：气溶胶光学特性辐射强迫垂直分布徐州

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加热卷烟气溶胶烟熏香成分分析及特征调控

烟草科技 2024年第4期57卷 1-7页

作者：史清照范武张启东柴国璧崔凯卢斌斌席辉饶先立毛健王鸣吴键赵路灿宋瑜冰刘俊辉蒋健郑晓云中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 江苏中烟工业有限责任公司技术研发中心南京210019 浙江中烟工业有限责任公司技术中心杭州310024

为进行加热卷烟气溶胶中烟熏香特征的分析与调控,分析了烟熏香成分在8种加热卷烟样品气溶胶粒相物中的释放量及香气活性值,测定了部分烟熏香成分在气溶胶粒相物中的转移率,评价了不同注射量和组成的香基单元对加热卷烟感官作用效果的影... 详细信息

为进行加热卷烟气溶胶中烟熏香特征的分析与调控,分析了烟熏香成分在8种加热卷烟样品气溶胶粒相物中的释放量及香气活性值,测定了部分烟熏香成分在气溶胶粒相物中的转移率,评价了不同注射量和组成的香基单元对加热卷烟感官作用效果的影响。结果表明:①烟熏香成分在8种不同加热卷烟样品之间的释放量及香气活性值差异较大;②7种烟熏香加香成分中,愈创木酚的转移率最高,为9.10%;③7种烟熏香加香成分按不同比例调配出的香基单元1与等比例调配出的香基单元2的感官作用效果无明显差异。

关键词：加热卷烟气溶胶烟熏香成分分析感官评价感官组学

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可溶性铝的检测方法及其在气溶胶研究中的应用

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化学进展 2024年

作者：张天宇朱圳铭王甫陈兰夏迪李锐唐明金中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院大学深圳市龙华疾病预防控制中心山西医科大学公共卫生学院

沙尘气溶胶沉降是开放大洋表层海水关键营养元素的重要来源，对海洋生物地球化学循环和初级生产力具有重要影响。铝作为沙尘的示踪元素，可用于定量估算沙尘气溶胶的海洋沉降通量；使用该方法计算沙尘沉降通量，关键在于准确获取表层海... 详细信息

沙尘气溶胶沉降是开放大洋表层海水关键营养元素的重要来源，对海洋生物地球化学循环和初级生产力具有重要影响。铝作为沙尘的示踪元素，可用于定量估算沙尘气溶胶的海洋沉降通量；使用该方法计算沙尘沉降通量，关键在于准确获取表层海水和大气颗粒物中可溶性铝的浓度。本文归纳总结了海水和气溶胶中可溶性铝常用的分离提取步骤、定量检测方法，讨论了各方法的原理、优缺点及适用性；在较为系统地综述了气溶胶可溶性铝的研究进展后，指出气溶胶铝可溶性的不确定性是制约准确估算沙尘海洋沉降通量的瓶颈，并分析了气溶胶铝可溶性不确定性的主要原因。最后，本文展望了可溶性铝分析检测和气溶胶铝可溶性研究的未来方向。

关键词：可溶性铝表层海水气溶胶分离提取检测方法

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北京地区气溶胶与水汽垂直廓线协变关系分析

激光与光电子学进展 2024年

作者：郭磐王佳男檀望舒陈思颖陈和徐清玥杨皓凯李加俊北京理工大学光电学院北京理工大学长三角研究院(嘉兴)

了解气溶胶与水汽之间的动态关系对于揭示大气过程、评估环境变化及预测气候系统的响应至关重要。本文依据2023年北京地区激光雷达的连续观测数据，分析气溶胶后向散射比和水汽质量混合比廓线的相关性及变化规律。研究揭示了气溶胶和水... 详细信息

了解气溶胶与水汽之间的动态关系对于揭示大气过程、评估环境变化及预测气候系统的响应至关重要。本文依据2023年北京地区激光雷达的连续观测数据，分析气溶胶后向散射比和水汽质量混合比廓线的相关性及变化规律。研究揭示了气溶胶和水汽在分布上的一致性及其协同变化特征，发现这种相关性受到季节、气团所处高度和其来源的显著影响。数据统计分析结果表明，在0.2～1 km的垂直范围内，气溶胶后向散射比和水汽质量混合比廓线的相关系数超过0.9，表现出显著相关性。特别是来自西北部的气团中，两廓线的相关性高于其他来源。分层统计结果表明，随着高度的增加，两廓线的相关性逐渐减弱。分季统计结果表明，秋冬两季两廓线相关性高于春夏两季。这些发现为理解大气中气溶胶与水汽的相互作用提供了新的视角，对于改善大气模型和气候变化预测具有重要意义。

关键词：遥感激光雷达气溶胶水汽相关性

中国东部不同污染环境中气溶胶吸湿性的差异及其成因

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大气科学学报 2024年第4期47卷 592-603页

作者：崔晨王玉莹张睿吴昊南京信息工程大学大气物理学院/中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044 南京信息工程大学国家综合气象观测专项试验外场江苏南京210044 成都信息工程大学电子工程学院四川成都610225

气溶胶吸湿性与其光学性质、活化能力和生命周期等密切相关。本研究基于华北和长三角地区6个典型站点的吸湿性-串联差分电迁移率分析仪观测数据,开展气溶胶吸湿性的对比分析。研究发现华北地区气溶胶吸湿性整体强于长三角地区,不同污染... 详细信息

气溶胶吸湿性与其光学性质、活化能力和生命周期等密切相关。本研究基于华北和长三角地区6个典型站点的吸湿性-串联差分电迁移率分析仪观测数据,开展气溶胶吸湿性的对比分析。研究发现华北地区气溶胶吸湿性整体强于长三角地区,不同污染环境下粒子混合状态存在明显差别。人为一次排放产生的大量疏水性物质能够削弱气溶胶吸湿性,增强粒子外混程度;而二次生成过程(如光化学反应)产生的强吸湿性物质能够增强气溶胶吸湿性,同时增强粒子内混程度,造成两个地区不同站点间同一模态气溶胶吸湿性参数存在显著差异。一般情况下,积聚模态粒子吸湿性强于核模态粒子。特别地,受频繁的新粒子生成事件影响,邢台站点的核模态气溶胶也具有较强的吸湿性。以上结果表明,不同污染环境中气溶胶吸湿性存在明显差异,在进行气溶胶吸湿性的模拟实验及研究其对雾霾形成的影响时应注意区分。

关键词：气溶胶吸湿性 H-TDMA 外场观测中国东部

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霾过程黑碳浓度变化及其对气溶胶散射吸湿增长的影响

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中国环境科学 2024年

作者：佟景哲米家媛涂朝勇李娜李宗昊邓也倪长健成都信息工程大学大气科学学院成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站辽宁省气象装备保障中心成都市环境保护科学研究院

本文利用成都市2017年10～12月逐时的“干”气溶胶散射系数、吸收系数和环境气象监测资料，结合同时次气溶胶粒径吸湿增长因子(Gf)的反演数据，分析了四类霾强度条件下黑碳浓度(CBC)的变化特征，并基于广义可加模型(GAM)探讨了CBC对气... 详细信息

本文利用成都市2017年10～12月逐时的“干”气溶胶散射系数、吸收系数和环境气象监测资料，结合同时次气溶胶粒径吸湿增长因子(Gf)的反演数据，分析了四类霾强度条件下黑碳浓度(CBC)的变化特征，并基于广义可加模型(GAM)探讨了CBC对气溶胶散射吸湿增长因子(f)的影响机制.结果表明:(1)轻微、轻度、中度和重度霾强度条件下的CBC均服从对数正态分布，其均值随霾强度的增加而增大，变差系数则随霾强度的增加而减小.(2) CBC与Gf之间呈现非线性负相关，CBC与CPM2.5/PM10(细颗粒物质量浓度与粗颗粒物质量浓度之比)之间则呈现非线性正相关(均通过了α=0.01的显著性检验);随着霾的渐近演化，Gf随CBC增加而减小的趋势持续增强， CPM2.5/PM10随CBC增加而增大的趋势则持续减弱.(3) Gf与CPM2.5/PM10之间存在显著的交互作用(通过了α=0.001的显著性检验)，以Gf与CPM 2.5/PM10为双变量的GAM模型能更好地表征f的变化特征.上述研究揭示了霾过程黑碳浓度变化对气溶胶散射吸湿增长的影响途径和作用方式，并阐明了气溶胶散射吸湿增长多因素影响的复杂性.

关键词：气溶胶散射吸湿增长因子黑碳霾过程 GAM模型

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气溶胶颗粒物多角度偏振探测方法研究

气溶胶颗粒物多角度偏振探测方法研究

作者：汪兴博西安理工大学

学位级别：硕士

大气污染物给生态环境、人体健康和气候系统造成重大影响,而气溶胶是大气污染物存在的形式之一。气溶胶颗粒物测量是监测大气污染的有效手段,光散射法广泛应用于气溶胶颗粒物测量,具有实时性高、测量范围广、高效和无损伤的优点。相较... 详细信息

大气污染物给生态环境、人体健康和气候系统造成重大影响,而气溶胶是大气污染物存在的形式之一。气溶胶颗粒物测量是监测大气污染的有效手段,光散射法广泛应用于气溶胶颗粒物测量,具有实时性高、测量范围广、高效和无损伤的优点。相较于传统光散射法中的非偏振探测,偏振探测具有能够获取颗粒物更丰富的微观信息、与原有探测系统兼容性好、对小粒子灵敏度高等优点。基于偏振探测在气溶胶颗粒物测量领域的独特优势,本文围绕“气溶胶颗粒物多角度偏振探测方法”开展研究,主要工作内容如下:(1)深入阐述了光散射相关理论,重点探讨了针对球形粒子的Mie散射理论。基于Mie散射理论,建立球形颗粒物散射光强与质量浓度的函数关系,利用散射光强反演颗粒物的质量浓度信息,并且定义了偏振参量 S2/S0用于颗粒物偏振表征。此外,也针对非球形粒子利用T矩阵计算方法进行探讨。(2)基于光散射相关理论,论述基于偏振散射方法对颗粒物散射光强和属性表征。分析了入射光偏振态、颗粒物尺寸、入射光波长、粒径分布、形状、折射率对散射光强的影响,并且基于后向探测角度散射光强比值对粒径大于2μm颗粒物属性作初步区分。为了实现更小粒径颗粒物的属性区分,最终选取45°线偏振作为入射光偏振态,90°探测角度下偏振参量S2/S0用于具有强吸收性的碳质颗粒物的属性表征。(3)开展多角度偏振探测系统优化设计,对系统装罝进行光路校准与质量浓度参数K进行标定。在光路系统中,利用同轴系统保证光轴几何中心位于同一水平中心线上;在偏振探测模块,基于偏振分析仪标定起偏和检偏器件以获取精确偏振态,实现散射光斯托克斯矢量准确测量;在电动转台模块,利用电动转台搭载光电探测器精确调节至特定探测角度,实现高精度多角度探测;在气路模块,设计了优化的鞘气系统,极大程度确保单个粒子通过散射测量区;在信号采集与处理模块,采用LMS自适应滤波算法获取滤波后的散射脉冲信号。(4)开展颗粒物偏振表征实验观测与验证。针对颗粒物质量浓度测量,利用散射光强反演颗粒物质量浓度信息。对于标准球形颗粒物二氧化硅,在30°探测角度下散射光强与质量浓度的相关性R2可达0.9629。进而开展多角度的颗粒物质量浓度反演,本实验系统测量值与TSI-8530标准仪器标准值相关性R2高于0.9096,反演效果良好。对于非球形颗粒物阴燃颗粒,在划分的四个浓度区间段内散射光强与质量浓度线性相关性R2高于0.7656。针对颗粒物属性识别,选取二氧化硅、甘油、硫酸铵、氯化钠、石墨五种典型的颗粒物开展实验观测,在90°探测角度下碳质强吸收性颗粒物的偏振参量S2/S0为-0.33,其余四种非吸收性颗粒物的偏振参量S2/S0均为正值,以此实现具有强吸收特性碳质颗粒物的属性识别。

关键词：气溶胶多角度质量浓度偏振探测属性识别

结核病控制的新挑战:出人意料的气溶胶检测新发现

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中国防痨杂志 2024年第7期46卷 739-742页

作者：李蒙高谦复旦大学基础医学院教育部、卫健委、医科院医学分子病毒学重点实验室/上海市重大传染病和生物安全研究院上海200032

气溶胶是结核分枝杆菌传播的重要媒介,存在于气溶胶和痰液中的结核分枝杆菌的特性是否相同?近期在美国科学院院刊上发表了一篇气溶胶中结核分枝杆菌特征的论文,其研究结果颠覆了已有的认知。笔者将对此研究进行介绍,并提出基于此研究的... 详细信息

气溶胶是结核分枝杆菌传播的重要媒介,存在于气溶胶和痰液中的结核分枝杆菌的特性是否相同?近期在美国科学院院刊上发表了一篇气溶胶中结核分枝杆菌特征的论文,其研究结果颠覆了已有的认知。笔者将对此研究进行介绍,并提出基于此研究的一些思考。

关键词：结核传染病控制气溶胶

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一种基于同轴数字全息的呼出气溶胶粒子场诊断方法研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：赵德超吕且妮王华英甄迪孙中伟河北工程大学数理科学与工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心河北省计算光学成像与智能传感国际联合研究中心

呼出气溶胶粒子场的粒子尺寸及其分布特性与其健康状态有关。本文提出一种基于同轴数字全息的呼出气溶胶粒子场诊断方法。利用连通域方法，从呼出气溶胶粒子场数字全息图再现像中提取粒子尺寸，得到其粒径分布，计算统计参数(D10、D32、... 详细信息

呼出气溶胶粒子场的粒子尺寸及其分布特性与其健康状态有关。本文提出一种基于同轴数字全息的呼出气溶胶粒子场诊断方法。利用连通域方法，从呼出气溶胶粒子场数字全息图再现像中提取粒子尺寸，得到其粒径分布，计算统计参数(D10、D32、D43)和DN50。对14位健康和10位流感志愿者进行了测试，得到健康和流感志愿者的两组粒径统计参数分布及其平均值。在粒径统计参数分布区间内，计算检测正确率，得到每个统计参数的基准点。将这4个基准点和粒径统计参数平均值作为指标，对6位测试志愿者进行测试，根据准确率和变异系数（CV）最小，选择索太尔平均直径SMD(D32)作为健康状况判断准则，检测正确率高于80%。该研究为呼出气溶胶粒子场流感初步诊断提供一种光学方法。

关键词：数字全息粒子场气溶胶感染诊断流感