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济南市大气颗粒汞浓度特征、影响因素及潜在来源解析

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济南市大气颗粒汞浓度特征、影响因素及潜在来源解析

作者：李雅馨山东大学

学位级别：硕士

汞是一种高毒性重金属元素,因其持久性和生物富集性受到世界范围内的广泛关注。大气是汞在环境中迁移转化的重要场所,对全球汞的生物地球化学循环有极其重要的贡献。目前中国的汞污染状况不容乐观,已有的研究表明中国是全球最大的汞排... 详细信息

汞是一种高毒性重金属元素,因其持久性和生物富集性受到世界范围内的广泛关注。大气是汞在环境中迁移转化的重要场所,对全球汞的生物地球化学循环有极其重要的贡献。目前中国的汞污染状况不容乐观,已有的研究表明中国是全球最大的汞排放国。国内大气汞的研究主要集中于自然背景地区、大型城市以及重污染城市,但这些研究多数着眼于气态单质汞,对颗粒汞的研究比较有限。济南市是非常典型的PM2.5重污染地区,而且济南市地处大气汞在华东地区传输的关键位置。但截至目前,没有任何颗粒汞的研究在济南开展。为了解济南市大气颗粒汞的污染特征,本研究于2014年6月至2015年12月在济南市开展了为期一年半的PM2.5采样,并利用BrCl消解-原子荧光光谱法分析了其中的颗粒汞浓度,讨论了济南市颗粒汞的浓度特征、污染水平、影响因素和潜在来源。以下是本研究的结果和结论。采样期间,济南市颗粒汞的日均质量浓度在15.24～478.87 μg/m3之间,平均浓度为90.17 μg/m3。PM2.5浓度最大值是我国《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中规定的PM2.5日均浓度二级标准（75 μg/m3）的6.4倍,是世界卫生组织（WHO）规定的PM2.5日均浓度安全值（25 μg/m3）的19.2倍。采样期间52.2%的样品超过我国空气质量二级标准,98.6%的样品超过WHO的安全值。这说明济南市大气细颗粒物污染十分严重。济南市颗粒汞的平均浓度为508.5 pg/m3。与国内其他站点相比,济南市颗粒汞浓度高于偏远山区数十倍,与一般内陆城市浓度水平接近,低于大气重污染频发的大型城市,远高于沿海等较清洁的城市。与国外站点相比,济南市颗粒汞浓度远高于东亚、欧洲和北美的绝大多数城市,高出约两个数量级。这说明济南市大气颗粒汞浓度处于中上水平,面临较严重的大气颗粒汞污染。通过计算PM2.5含汞量得出其平均值6.60 μg/g,这一数值远高于山东省煤炭、土壤等物质的含汞量,说明PM2.5对汞具有很强的富集能力。与国内外其他城市相比,济南市PM2.5含汞量处于极高的水平。对颗粒汞浓度与主要气象参数进行相关性分析发现,颗粒汞浓度与气温、风速呈负相关,而与气压、相对湿度呈正相关,这些相关性均具有显著性,但是相关系数相对较弱,说明气象参数是济南市颗粒汞浓度的影响因素之一,但其影响很可能小于当地人为源排放对颗粒汞浓度变化的影响。进一步对颗粒汞浓度与常规大气污染物浓度进行相关性分析发现,颗粒汞浓度与SO2、CO、NOx均呈显著正相关,说明当地人为源排放是济南市颗粒汞浓度的另一影响因素,且这些人为源主要是燃煤工业、城市供暖、居民生活燃煤和交通源排放等。对济南市大气颗粒汞的来源进行主成分分析发现,济南市颗粒汞的主要来源为化学转化来源、人为排放源和传输源。进一步将济南市大型污染源分布图和污染物玫瑰图相结合,研究济南市颗粒汞的当地来源,发现济南市颗粒汞的当地源为燃煤电厂、燃煤热电厂、水泥生产厂和交通排放源。利用HYSPLIT后推气流轨迹聚类分析识别出4条主要的长距离传输源,其中来自山东省西南部的区域传输气团中颗粒汞的平均浓度最高,其对济南市颗粒汞浓度贡献最大。另外3个聚类的气团均来自沙尘源地,由于源地汞污染轻微且传输速度快,这3个聚类的气团中颗粒汞浓度均较低,所以济南市颗粒汞受源自亚洲沙尘源地的长距离传输气团的影响较小。

关键词：大气颗粒汞来源解析气象参数后推气流轨迹聚类分析济南

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海洋气候条件典型气象年参数计算方法研究

海洋气候条件典型气象年参数计算方法研究

作者：杨林祥西安建筑科技大学

学位级别：硕士

我国海洋国土面积辽阔,具有丰富的资源,气候差异性较大,且南海地区是我国海洋开发的前沿,该地区的建设工作对于未来的海洋开发具有重要的战略意义,但由于地处偏远,鲜有对南海地区的建筑节能问题的研究,并且南海地区的气象参数缺失问题... 详细信息

我国海洋国土面积辽阔,具有丰富的资源,气候差异性较大,且南海地区是我国海洋开发的前沿,该地区的建设工作对于未来的海洋开发具有重要的战略意义,但由于地处偏远,鲜有对南海地区的建筑节能问题的研究,并且南海地区的气象参数缺失问题更为严重,因此无法在建筑设计中有效指导建筑节能设计,故此挑选了南海作为研究地区。论文针对上述现状,对南海地区典型年气象参数计算方法展开研究。首先通过建筑用能原理分析,得到了对于海洋建筑能耗影响最大的几个气象参数:空气温度、相对湿度、风速、太阳辐射。卫星数据能提供长时段、日均六次计时的气象数据;cmip3的气候模拟数据也可获得全球任意地点的气象数据。因此本文收集了1987-2016年的卫星数据与同时段的气候模拟数据。卫星数据中提供了海表温度数据,不能直接获得空气温度数据,因此还需要进行海表温度反演空气温度,本文选用了BOWEM比法与经验系数法来反演空气温度。卫星数据不能直接提供太阳辐射数据,所以选择了海拔参数修正后的温差模型来计算南海地区的太阳辐射值,并且收集了气候模拟数据中的太阳辐射值。其次为了验证数据可靠性,收集了船舶航海实测数据的温湿度、风速数据。航海数据存在着时间与空间不连续的问题,因此只能作为数据标尺来验证卫星数据与气候模拟数据的准确性。经过航海数据的对比验证,发现经验公式反演空气温度相对BOWEN比法的MPE更小,模型稳定性更好。对于温度、湿度、风速来说,卫星数据相对气候模拟数据的MPE更小,模型稳定性更高。但卫星数据要获得的气温、相对湿度还需要进一步计算,过程更复杂;气候模拟数据可直接获得所需参数。通过METEONORM软件中所提供的太阳辐射值,对比分析气候模拟数据所得到的太阳辐射数据与温差模型计算得到的太阳辐射数据发现:温差模型计算所得太阳辐射与气候模拟MPE接近,无明显优劣性。最后为了探究各参数与空调能耗之间的关系,选择经纬度接近南海地区的香港、新加坡、马尼拉和吉隆坡四座城市,并改变气象文件中温度、相对湿度、风速和太阳辐射等四项气象参数,对建筑空调能耗进行模拟。使用origin对能耗误差与各参数误差进行拟合,通过拟合方程,获得建筑能耗误差与各项参数误差之间的关系,发现建筑能耗误差受温度误差的影响最大,能耗误差约为温度误差的4倍;其次为湿度误差,约为0.7倍;能耗误差约为辐射误差的0.5倍;能耗误差约为风速误差的0.01倍。南海地区属于强辐射地区,由于其海洋性气候,建筑能耗和内陆地区有所不同,所以通过模拟国内强太阳辐射地区七月制冷能耗,与香港,新加坡,马尼拉,吉隆坡四座城市七月制冷能耗做出对比分析,发现强辐射地区夏季制冷能耗受到太阳辐射作用外,还受到温湿度的影响。综上所述,温湿度、风速三个参数,较好的获取方法为卫星数据,精度更高。对于太阳辐射,更好的方法为气候模拟数据所提供的太阳辐射值,因为海拔参数修正后的温差模型精度较气候模拟数据无明显优势,但计算方法更为复杂。论文较为清晰的研究了我国南海地区各气象参数获取方法,并且研究了南海地区各气象参数与建筑能耗的关系。为我国南海地区建筑节能用气象参数提供确切数据与理论依据。

关键词：南海地区气象参数温度反演太阳辐射模型强辐射地区能耗差异

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地铁车站管理用房空调空气处理过程分析

暖通空调 2022年第S02期52卷 54-58页

作者：蒲晓辉中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

地铁车站管理用房空调系统的发热设备较少,系统变量较少,分析空气处理过程中各参数的变化能得到全空气系统各因素对空调系统冷负荷的影响规律。空气处理过程共有6个状态点,当外部条件固定时,各点在焓湿图的位置可简化为只取决于机器露... 详细信息

地铁车站管理用房空调系统的发热设备较少,系统变量较少,分析空气处理过程中各参数的变化能得到全空气系统各因素对空调系统冷负荷的影响规律。空气处理过程共有6个状态点,当外部条件固定时,各点在焓湿图的位置可简化为只取决于机器露点相对湿度和室外空气参数2个因素。机器露点相对湿度与冷负荷呈正相关,但对冷负荷的影响较弱,可按照90%取值;室外空气温度与冷负荷没有明显相关性,室外空气比焓与得热量、冷负荷呈紧密正相关。室外空气冷负荷约占系统总冷负荷的25%。各地系统冷负荷的计算结果离散性不大,与平均值的最大偏差为5%左右,气象参数对管理用房空调系统的总体影响程度有限。

关键词：地铁管理用房空调空气处理机器露点气象参数全空气系统

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广西大石围天坑中多环芳烃的大气传输与分异

环境科学 2012年第12期33卷 4212-4219页

作者：孔祥胜祁士华孙骞黄保健中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074 中国地质科学院岩溶地质研究所桂林541004 中国地质科学院岩溶生态系统与石漠化治理重点开放实验室桂林541004 桂林市环境保护局桂林541001

选择典型的岩溶地区广西乐业大石围天坑群为研究对象,利用聚氨酯泡沫被动采样器(PUF-PAS)采集大石围天坑口部至地下河剖面空气样品,并进行了气象参数的观测.利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物.结果表明,... 详细信息

选择典型的岩溶地区广西乐业大石围天坑群为研究对象,利用聚氨酯泡沫被动采样器(PUF-PAS)采集大石围天坑口部至地下河剖面空气样品,并进行了气象参数的观测.利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物.结果表明,大石围天坑至地下河空气中ΣPAHs浓度范围为33.76～150.86 ng·d-1,平均值80.36 ng·d-1,其中绝壁、底部和地下河浓度分别为67.17、85.36和101.67 ng·d-1;空气中PAHs以2～3环的菲、蒽、萘、芴4种为主,占87.97%.PHAs的源来自于大气传输的化石燃料的燃烧.大石围天坑空气中PAHs的富集与传输过程为:地表-绝壁-底部-地下河,且浓度随深度/长度的增加有明显的增加趋势,在西峰脚、天坑底部和地下河处,低分子量的PAHs菲、蒽、芴和荧蒽发生了分异作用.温度是影响天坑中PAHs大气传输、富集的主要因子,其次为风向、风速和相对湿度;相对湿度和温度都是PAHs分异作用的主要因子,风速和风向为次要因子.总体上,天坑明显地展现了持久性有机污染物(POPs)的"冷陷阱效应"。

关键词：多环芳烃大石围天坑传输分异作用气象参数

基于再分析资料ERA5计算对流层延迟精度分析

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应用数学进展 2022年第4期11卷 1675-1682页

作者：袁炜张显云苏雷贵州大学矿业学院贵州贵阳

对流层延迟是GNSS导航定位的重要误差源,目前有多种方法可实现天顶对流层延迟(ZTD)的估算。ERA5作为ECMWF发布的最新一代再分析产品,能够提供覆盖全球的高时空分辨率气象资料,据此可估算出高精度的ZTD。然而,当前对ERA5对流层延迟产品... 详细信息

对流层延迟是GNSS导航定位的重要误差源,目前有多种方法可实现天顶对流层延迟(ZTD)的估算。ERA5作为ECMWF发布的最新一代再分析产品,能够提供覆盖全球的高时空分辨率气象资料,据此可估算出高精度的ZTD。然而,当前对ERA5对流层延迟产品精度评价的相关研究仍甚少。本文以高精度的IGS对流层延迟产品为参考,在编程实现ERA5对流层延迟估算的基础上,对其精度进行了评价。试验结果表明:相较于GPT2w-1S模型和GPT3-1S模型,由ERA5气象资料估算的ZTD产品具有更高的精度,均方根误差分别提高了27.53 mm和27.50 mm。

关键词： ERA5 对流层延迟模型 Saastamoinen模型 GPT 气象参数

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大气本底生物气溶胶的荧光光谱法监测与评估

大气本底生物气溶胶的荧光光谱法监测与评估

作者：李笑楠国防科技大学

学位级别：硕士

生物气溶胶在地球大气中分布广泛,并在生态系统、气候变化和公共卫生安全等方面发挥着重要作用,对大气本底生物气溶胶浓度进行监测、分析和预测是一项十分重要的基础研究工作。本文使用荧光数据采集仪器(FDAI)对长沙市区大气本底生物气... 详细信息

生物气溶胶在地球大气中分布广泛,并在生态系统、气候变化和公共卫生安全等方面发挥着重要作用,对大气本底生物气溶胶浓度进行监测、分析和预测是一项十分重要的基础研究工作。本文使用荧光数据采集仪器(FDAI)对长沙市区大气本底生物气溶胶浓度进行了长期监测,在此基础上分析其变化规律与气象参数之间的关系,采用BP神经网络模型预测生物气溶胶浓度,并结合小波变换与粒子群算法对该预测模型进行了优化,得到以下主要研究结果:(1)在长沙市区首次使用FDAI监测大气本底生物气溶胶,其浓度变化范围为5-173 pcs/L,平均值为42.35 pcs/L,这一数值略高于其它研究报道中大多数城市及乡村地区的生物气溶胶浓度。同时发现,长沙市区生物气溶胶浓度的变化呈现出很强的日变化及季节变化特征,生物气溶胶浓度最高值出现在早上7点,最低值出现在下午1点到3点之间,秋季的生物气溶胶浓度高于冬季。(2)大气本底生物气溶胶浓度与风向、气温、相对湿度、水汽压、露点温度、气压、细颗粒物等气象参数具有较强相关性。风向和风速的影响主要是因为风对其具有运输能力,风速会影响孢子的释放;气温的影响主要是因为逆温现象,导致生物气溶胶较难扩散;湿度的影响是因为湿度增加会促进孢子的释放;气压的影响是因为气压影响着大气环流,而生物气溶胶的扩散是伴随着大气环流进行的。(3)使用BP神经网络对生物气溶胶浓度进行预测,发现气象参数间存在着相关性,使用主成分分析可消除多重共线性在BP神经网络中引起的误差。BP神经网络模型在生物气溶胶浓度的预测中取得了良好的效果,预测曲线与实测曲线拟合的非常好,预测平均相对误差为10.55%,平均绝对误差为2.80 pcs/L,预测精确度评分为84.01,误差在可接受范围内。(4)使用基于小波变换优化的WD-BP神经网络模型和基于粒子群算法优化的PSO-BP神经网络模型对大气本底生物气溶胶浓度进行预测,结果表明,该WDBP/PSO-BP神经网络模型是一种令人满意的生物气溶胶浓度预测模型,平均相对误差为8.75%/6.03%,平均绝对误差为1.22 pcs/L/0.72 pcs/L,预测模型的精确度评分为89.21/89.53。WD-BP/PSO-BP神经网络的预测精度高于BP神经网络,具有较好的生物气溶胶浓度预测性能。上述工作研究探索了大气本底生物气溶胶的监测及其变化规律,为监测和预警生物气溶胶分布的反常变化提供了基础支撑,提升了防范生物安全风险的能力。

关键词：生物气溶胶气象参数预测 BP神经网络小波变换粒子群算法

城市功能区声环境质量与气象条件的相关性研究

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环境科学与管理 2022年第4期47卷 129-132页

作者：孙丽张玮靳睿杰唐晓青苏海燕河北省生态环境监测中心河北石家庄050037

基于某城市2019年功能区噪声与气压、气温、湿度、风向、风速数据,采用JMP统计分析中的决策树分析法,研究噪声值与气象五参数的相关性。结果表明温度是影响噪声值的首要因子,其次为风速和气压。在不同温度下,气压和风速对噪声值的影响... 详细信息

基于某城市2019年功能区噪声与气压、气温、湿度、风向、风速数据,采用JMP统计分析中的决策树分析法,研究噪声值与气象五参数的相关性。结果表明温度是影响噪声值的首要因子,其次为风速和气压。在不同温度下,气压和风速对噪声值的影响存在差异化。当温度小于25.5℃时,风速对噪声值的影响较大;当温度大于等于25.5℃时,气压对噪声值的影响较大。同时,采用相关性分析法对影响因子进行了验证。该方法可用于不同地区声环境质量变化趋势和影响因素的研究,为噪声污染防治提供科学依据。

关键词： JMP统计分析决策树分析法噪声气象参数

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基于气象参数的混凝土结构日照温度作用分析

土木工程学报 2010年第4期43卷 30-36页

作者：肖建庄宋志文赵勇钱岳红同济大学上海200092 解放军理工大学江苏南京210007

气象参数是分析日照环境下混凝土结构温度作用的关键参数之一。影响日照环境下混凝土结构温度场的气象参数主要有太阳辐射、气温和风速。本文分析了这些气象参数变化的一般规律,提出其时程分析模型,并从概率统计的角度分析了这些参数的... 详细信息

气象参数是分析日照环境下混凝土结构温度作用的关键参数之一。影响日照环境下混凝土结构温度场的气象参数主要有太阳辐射、气温和风速。本文分析了这些气象参数变化的一般规律,提出其时程分析模型,并从概率统计的角度分析了这些参数的分布规律,确定了具有一定重现期的气象参数代表值。最后以一个混凝土箱梁为例,利用这些气象参数代表值计算分析了其日照温度场,并根据计算温度场拟合得到竖向温差分布曲线。计算表明,分析日照环境下混凝土结构温度场时应考虑气象参数的随机分布。

关键词：日照混凝土结构温度作用气象参数时程模型

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南山站的光学观测环境监测与分析

天文研究与技术 2017年第4期14卷 495-501页

作者：胡平李锐王娜魏鹏中国科学院新疆天文台新疆乌鲁木齐830011 新疆大学新疆乌鲁木齐830046 中国科学院射电天文重点实验室江苏南京210008

为分析南山站的光学观测环境条件,在南山观测站使用SBIG、SQM-LE等设备分别对大气视宁度、夜天光亮度和气象数据进行长期监测,在筛选和整理大量监测数据的基础上,进行逐月、逐年的统计和分析。结果显示,使用SBIG视宁度仪监测南山站年平... 详细信息

为分析南山站的光学观测环境条件,在南山观测站使用SBIG、SQM-LE等设备分别对大气视宁度、夜天光亮度和气象数据进行长期监测,在筛选和整理大量监测数据的基础上,进行逐月、逐年的统计和分析。结果显示,使用SBIG视宁度仪监测南山站年平均视宁度为1.74″,夜天光亮度为21.7 mag arcsec-2,年平均温度为3.4℃,年平均相对湿度为57.3%,风速主要分布区间为2~3 m/s,主要风向为西南风。上述参数表明,南山观测站的光学观测环境良好,可以满足中、小型望远镜的观测环境要求,测量结果可为其他光学台址起参考作用。

关键词：光学观测环境大气视宁度夜天光亮度气象参数