云凝结核数浓度观测影响因子的实验室研究

气溶胶的云滴活化能力影响云的微物理特性, 还表征气溶胶吸湿性的强弱。活化气溶胶(即云凝结核, Cloud Condensation Nuclei, CCN)的观测研究中的重要方法是CCN计数器(CCN Counter, CCNC)的应用。针对CCNC观测的影响因子进行了实验室研究。实验结果表明, CCNC所处的气压和设置的流量会对过饱和比产生等比例的影响, 而进气温度可能导致非线性的影响。实验中发现当气压差超过300 hPa时, CCNC气压调节装置会导致气溶胶的损失, 且损失的比例随着压差的增大而增大。在气溶胶浓度超过10000个/cm³、过饱和比低于0.2%时, 会出现对CCN数浓度的低估, 可能是由于水汽消耗导致CCN无法全部活化而不能被CCNC观测。研究结果及给出的建议对CCN的观测有指导意义, 同时有利于CCN数据的质量控制和分析工作。     

FLUENT对云凝结核计数器云室内 气流特征的模拟研究

运用计算流体力学模型ANSYS FLUENT,对DMT公司的恒流热梯度云凝结核计数器(CCNC)云室内的流场、温度场以及水汽场进行模拟。依据外场观测和室内实验中的常用进气流速0.0164,0.0185,0.0205,0.0226和0.0246 m/s以及云室温差2,8和17 K,对比不同进气流速和云室温差对云室内流场的影响。结果显示,云室内的速度场和温度场均受进气流速和云室温差的影响。当云室温差为8 K,进气流速为0.0205m/s时,模拟出的云室中心线的过饱和度约为0.27%,较好地模拟出云室内的水汽过饱和状态。     

周边秸秆露天焚烧对上海市云凝结核及降水的影响

利用2009—2013年上海市降水量数据、上海市近地面云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)数据、K+浓度数据和农业秸秆露天焚烧火点数据,分析秸秆露天焚烧期间上海市CCN及降水分布特征.结果表明:受周边秸秆露天焚烧的影响,上海市近地面CCN日分布规律呈现单峰或多峰型的分布特征,秸秆焚烧影...     

一种改进的DMT云凝结核计数器过饱和比标定方法

提出一种改进的标定云凝结核计数器中等效过饱和比的方法。相对于DMT公司的标定方法, 该方法在流程和数据处理方面都做了改进。标定时观测完整的硫酸铵活化率曲线, 通过高斯误差函数拟合的方法确定硫酸铵活化的临界粒径, 从而减少标定结果的误差。根据该方法, 用户可自行对DMT云凝结核计数器云室过饱和比进行周期性的检验和标定, 保证高质量的云凝结核观测。     

一种快速测量高粒径分辨率气溶胶活化率曲线的方法

基于扫描粒径的原理, 介绍了测量高粒径分辨率气溶胶活化率曲线的方法。给出了改进的数据反演算法, 能较好地反演出气溶胶和云凝结核的数浓度谱分布, 以及气溶胶分档活化率。在大气气溶胶的外场观测中对该方法进行了检验。     

城市绿化树种挥发性有机物特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势研究

分析了32种常见绿化树种释放的挥发性有机物,探究植物源挥发性有机物特征及其和臭氧、二次有机气溶胶生成潜势的关系,并筛选出城市绿化中低生成潜势树种.结果显示,臭氧生成潜势与烃类、酯类、醇类、酮类、醛类的释放量显著相关（P<0.01）,这五类化合物占臭氧生成潜势总变化的60.3%.二次有机气溶胶生成潜势与烃类、醇类、醛类和酯类的释放量显著相关（P<0.01）,这四类化合物占二次有机气溶胶总变化的73.2%.臭椿（Ailanthus altissima）和樱花（Cerasus serrulata var. lannesiana）对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势相对较弱,豆科和杨柳科包含的12个树种对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势相对较强.     

利用CloudSat和MODIS数据研究气溶胶对层积云的影响

利用CloudSat的云雷达数据研究了太平洋东部副热带地区的层积云微物理特性。结果显示, CloudSat反演的云滴数浓度在垂直方向变化很小。结合CloudSat的云雷达数据和MODIS的气溶胶数据, 研究了气溶胶对层积云的微物理特性和液态水路径的影响。结果表明: 对于相同的液态水路径, 气溶胶增加可以使得云滴的尺度减小, 但总体上对云滴尺度的影响并不显著; 由于云中液态水路径本身变化极大, 导致气溶胶对液态水路径的影响很难和云中液态水路径本身的变化分离开。此外还发现: CloudSat反演的层积云液态水路径比MODIS反演的液态水路径偏高; 层积云内液态水路径的不均一性比环境气溶胶光学厚度的不均一性大。     

中国春季沙尘气溶胶的辐射效应及对气候影响的研究

本文在区域气候模式RIEMS2．0中引入沙尘气溶胶的起沙机制,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式,并在辐射模块中加入沙尘气溶胶的影响,模拟沙尘气溶胶的输送、扩散、沉降等过程以及对辐射的影响．利用此模式得到了1998年春季3、4、5月中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布、沙尘气溶胶的柱浓度分布、光学厚度等物理量及其辐射效应和气候效应．结果表明春季中国沙尘源区主要集中在内蒙古西部的腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠,中部的浑善达克沙地,南疆塔克拉玛干沙漠东部,河西走廊地区以及青海的柴达木盆地附近,这些地区的起沙率大于5μg／（m^2&#183;s）,最大为65μg／（m^2&#183;s）;沙尘气溶胶柱浓度最大值达0．55g／m^2,出现在塔克拉玛干沙漠地区,相应的光学厚度最大值是0．50．沙尘气溶胶使得中国地区地面短波辐射收入平均减小了4．10w／m^2,地面长波辐射收入增大了,＋0．46w／m^2,地面净辐射强迫为-3．64w／m^2,大气辐射收支与地面相反,净辐射强迫为＋3．10w／m^2;同时沙尘气溶胶通过影响到达地面的辐射使得地面有较强的降温,整个模拟区域平均地面气温降低了0．24K,而北方地区地面气温降低了0．37K;沙尘对于降水的影响主要体现在对小雨的影响上,沙尘气溶胶使得模拟区域内小雨减小了20％左右;另一方面,华北地区降水受沙尘气溶胶影响最大,总降水减少了13．8％,而全区域总降水只减少了2％．     

大气中二羰基化合物及其生成的二次有机气溶胶

二次有机气溶胶(secondary organic aerosol, SOA)对大气灰霾的贡献是当前大气化学研究的热点. 二羰基化合物(乙二醛和甲基乙二醛)是大气光化学反应的中间产物, 可以通过多种途径形成SOA, 对SOA的形成和总量增加有重要的贡献. 大气中二羰基化合物主要来源于生物源(如异戊二烯)和人为源(如乙炔)等挥发性有机物的氧化. 二羰基化合物可通过气粒分配(可逆过程)形成SOA, 也可被云、雾或水相气溶胶吸收, 发生水合、聚合、氧化等反应,生成的低挥发性产物留在颗粒相中生成SOA(不可逆过程). 目前常用的二羰基化合物检测方法是利用衍生化试剂与二羰基化合物反应生成衍生物, 经溶剂洗脱后再用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry, GC/MS)仪进行分析.     

中国东部气溶胶活化颗粒物浓度对区域气候影响的模拟研究

该工作利用区域模式(WRF),对我国东部三大城市群区域的气溶胶活化颗粒物浓度增加的气候效应进行了模拟研究.结果表明:增加气溶胶活化颗粒物后,我国东部许多地区的地表感热、潜热通量减少,华东大部分地区的地表2m气温降低;降水对气溶胶活化颗粒物浓度增加的响应较为复杂,缺乏一致的规律性,但增加活化颗粒物后,我国东部许多地区的降水明显减少;由气溶胶活化颗粒物浓度变化造成的大气水汽输送和水汽含量的变化,是气溶胶间接效应影响东亚夏季风降水的主要原因.从总体上来说,中国不同地区的气溶胶活化颗粒物浓度增加,使得中国东部大部分地区的低层气温降低、大气湿度降低、降水减少,呈现出干冷化的趋势.     

兰州市城关区冬季春季大气气溶胶与大气污染

本文通过对兰州市城关区冬季，春季大气气溶胶的监测，分析了该地区冬季、春季大气气溶胶的污染状况。经过分析和比较表明，该地区总悬浮颗粒物（ＴＳＰ）和飘尘对大气的污染相当严重，尘占ＴＳＰ的比例偏大、飘尘的颗粒分布在冬季和春季相似。没有良好消烟除尘设备的多源排放和特殊地形条件下的因素是引起该地区严重大气气溶胶污染的主要因素。     

天津武清冬季PM2.5含碳组分的逐时观测及分析

为了解京津冀地区冬季气溶胶含碳组分浓度及变化特征, 2011年12月至2012年1月在天津市武清区针对PM_2.5中元素碳(EC)、有机碳(OC)、水溶性有机碳(WSOC)及水溶性离子组分进行实时半在线的逐时浓度综合观测。观测期间EC和OC的平均浓度分别为6.0±4.8和21.5±19.2 μg C/m³, 分别占PM_2.5观测组分总浓度平均值的8%和30%。WSOC平均浓度为14.3±11.8 μg C/m³, 占平均OC浓度的67%。观测期间, 污染物浓度的大幅变化主要受气象条件控制, OC, EC和WSOC日变化特征相对不显著。观测期间大部分时间OC/EC比值稳定, OC/EC平均值为3.9。通过含碳组分与其他示踪组分的相关性分析, 初步判定武清冬季的气溶胶含碳组分主要来自生物质燃烧的一次性排放, 且影响当地的气团经过明显老化过程。约一半的OC来自一次生物质燃烧排放, 另一半来自二次生成。     

水平管内高沸点有机工质凝结换热的实验研究

对水平管内高沸点有机工质(异丙苯)的凝结换热过程进行了实验研究,获得了换热系数与摩擦压降沿凝结方向的变化情况.随着凝结过程的进行,压降逐渐增加,而换热系数则不断降低.实验过程中质量流速范围为104～375kg/(m2·s),出口干度范围为0.05～0.19,凝结饱和温度约为195℃.流型计算表明,凝结过程中气液两相流型以环状流为主.利用前人模型的计算结果表明,Haraguchi等人的模型计算值与凝结压降测量值的平均误差为-21.7%,Traviss等人的模型计算值与换热系数测量值的误差在-20%以内.     

外势场中粒子的态密度和玻色—爱因斯坦凝聚

以简单的幂函数势为例讨论了在外势场中的粒子态密度 ,以及理想玻色气体实现玻色—爱因斯坦凝聚的条件和性质。     

北京一次降雪的云物理过程作用模拟

应用非静力平衡MM5 V3模式对2001年12月7日一次北京降雪过程进行了数值模拟试验，对云和降水物理过程的作用进行了初步分析。试验结果表明：本次降雪过程是从对流层上层形成冰核向下发展的，中高空的强低温和上升运动区与冰粒子及雪的分布基本吻合，为降雪的进一步发展提供了有利的条件。     

气相色谱法测定气溶胶中的烃类有机物

用气相色谱仪对北京市的气溶胶样品中的烃类有机物质进行了定性定量分析。利用大流量的大气颗粒物采样器,收集大气气溶胶样品于石英滤膜上,每24 h更换一次滤膜。样品首先用二氯甲烷进行超声波萃取,萃取液通过氧化铝-硅胶层析柱进行分馏。用气相色谱对烃类有机物中的烷烃和芳烃馏分进行分析。检测出样品中包含C12-C25的正构烷烃及16种优控多环芳烃及其含量。同时对实验条件的选择和分析结果的可靠性进行了讨论。     

气溶胶中有机碳及元素碳分析方法进展

大气气溶胶中的有机碳、元素碳因其独特的环境、气候效应以及对人类健康的影响而成为世界各国环境科学家共同关注的热点。其检测方法有很多,各种检测方法因实验原理不同所以实验结果也相差很大,即使是实验原理完全相同的光热法,两台不同厂家的仪器所测的元素碳结果也相差很大,差别可达 70%～80％。本文介绍了现阶段气溶胶有机碳和元素碳的各种检测方法,将其大体分为光学法和热学法(光热法)两类,分析了各种方法的优缺点并提出自己的观点,最后展望了气溶胶有机碳、元素碳的研究前景。