天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶和新雪中可溶性离子关系研究

在2007年4月、8月和10月三个时段内,分昼夜采集了23个气溶胶样品和7个新降雪样品,对样品中的可溶性离子进行了分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)春、夏、秋三个季节气溶胶平均载量为86.22 neq/m³,分析显示1号冰川存在NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO₄气溶胶,并有少量NH₄NO₃气溶胶存在。气溶胶和新雪样品中可溶性离子成分变化趋势相似,气溶胶浓度升高,新雪样品的浓度也会有所升高,反之亦然。气溶胶和新雪中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、K⁺的相关性很好,说明雪中这些离子的浓度基本能反映大气中的状况;对气相和颗粒相并存的NH₄⁺和NO₃^-来说,雪中的离子浓度和大气中的离子浓度不相关。     

吐鲁番和若羌冬季气溶胶垂直分布的飞机观测分析

利用2019年冬季吐鲁番和2020年冬季若羌共14次完整机载探测气溶胶资料,结合宏观天气资料及大气污染数据,研究飞机爬升或降落阶段两地上空气溶胶粒子数浓度、粒子平均粒径的垂直变化规律,分析不同高度的粒子谱分布特征。结果表明：（1） 两地冬季气溶胶粒子数浓度及粒子直径存在明显差异。在无明显天气过程下,若羌气溶胶粒子数浓度均值（5354·cm^-3）明显高于吐鲁番（3948·cm^-3）;粒子平均粒径来看,均值差异不大,但吐鲁番出现大直径粒子（0.16 \mathrm{\mu } \mathrm{m}）数量高于若羌（0.13 \mathrm{\mu } \mathrm{m}）。2019年12月15日大风后最为明显,粒子直径最大值达到0.21 \mathrm{\mu } \mathrm{m},这与沙尘气溶胶多有关联。从垂直变化情况来看,两地气溶胶粒子数浓度均随高度增加而升高,若羌各层普遍高于吐鲁番,但吐鲁番近地面粒子直径随高度增加有明显下降,若羌整层变化很小。（2） 吐鲁番、若羌气溶胶粒子数浓度和粒子平均粒径受大风、降水等天气过程以及逆温层的影响十分明显。两地高层均主要为输入型气溶胶,低层差异主要是由于吐鲁番地区人为源气溶胶粒子的排放导致的大气环境污染。（3） 吐鲁番、若羌两地粒子谱分布在0.10~3.00 \mathrm{\mu } \mathrm{m}范围内变化趋势大体一致,主要以小粒径为主,谱分布受天气过程影响变化较为明显。（4） 从三模态粒径相似度对比可以得出,无论是吐鲁番还是若羌,在第一模态中数谱分布差异不大,若羌平均相似度为50.330%,略高于吐鲁番46.770%。有明显天气过程时,吐鲁番气溶胶数谱在二、三模态相似度（小于0.020%）急剧下降,而若羌第二模态相似度仍满足置信度95%,但第三模态中变化凸显,相似度不足0.020%。     

塔克拉玛干沙漠中心的沙尘气溶胶观测研究

沙尘气溶胶严重影响中国北方的空气质量,作为一种重要气溶胶并影响区域的辐射平衡。塔克拉玛干沙漠每年释放大量的沙尘气溶胶,而位于塔克拉玛干沙漠中心的塔中站,提供了对沙尘气溶胶的近距离观测。利用该站地面太阳光度计的观测数据分析了沙尘气溶胶的年变化特征,并分析了该站光学厚度、能见度、大气飘尘质量浓度（PM10）和大气总悬浮颗粒物浓度（TSP）之间的相关性。结果显示,气溶胶的440 nm光学厚度在春季最高、秋季最小,440 nm光学厚度与能见度呈现负幂函数关系,TSP与PM10呈现线形相关关系,PM10与能见度呈现负幂函数关系。     

沙坡头地区沙尘气溶胶质量浓度的试验观测研究

中国北方沙尘气溶胶的理化特征及其气候效应受到了广泛关注,但现有的研究大都是基于较短时段和典型事件的试验观测。本项研究利用大流量采样器和安德森采样器,对沙坡头地区沙尘气溶胶的质量浓度特征进行了长达3a的监测,获得了该地区沙尘气溶胶的年变化特征,并与背景气象资料和降尘观测结果进行了对比分析;针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件(背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴)下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径分布特征也明显不同;两种采样器观测结果的对比分析也表明,局地沙尘释放是沙坡头地区大气气溶胶的主要来源,但在沙尘暴过程中,远源沙尘输送的贡献也不容忽略。     

一次沙尘过程对天津气溶胶浓度分布的影响

利用气溶胶质量浓度和数浓度监测资料以及不同高度的常规气象资料,结合后向轨迹模式,分析2011年4月30日至5月1日一次沙尘天气过程对天津城区气溶胶浓度的影响。结果表明：沙尘过程前的轻雾天气下PM1贡献了气溶胶质量浓度的96%和数浓度的99.9%以上;本次沙尘天气存在两个不同的浮尘过程,主要区别体现在细粒子浓度差异上,第一次浮尘过程PM1~2.5、PM2.5~10和PM10~100分别占气溶胶数浓度的6.5%、2.5%和0.1%,第二次浮尘过程占比则依次为11.3%、2.6%和0.01%;两次浮尘过程气溶胶粒子性质有明显差异,第一次浮尘过程中粗粒子浓度占PM10的80%以上,第二次浮尘过程风向转变为偏北风,细粒子浓度增高至40%,气溶胶由单纯的沙尘气溶胶转变为沙尘-污染气溶胶。     

云南省温度和气溶胶对微雨影响的初步分析

近40年云南省平均总微雨量占年总雨量比例﹑年平均总微雨日占年总雨日比例均呈下降趋势,并有从北向南逐渐减少的分布规律;近40年云南省年平均能见度也呈下降趋势,其趋势分布同微雨降水趋势分布比较一致;微雨降水的变化同干燥晴天能见度存在正的相关关系,其中云南省东部地区相关显著;而温度与微雨降水存在负相关;云南省气溶胶在一定程度上抑制微雨降水,云南东部气溶胶对微雨的影响比较显著。     

沙尘气溶胶对直接太阳辐射的衰减研究

基于在腾格里沙漠东南端进行的太阳辐射与气象要素观测,探讨晴空无云时沙尘气溶胶对直接太阳辐射的衰减;并利用太阳辐射观测资料,给出沙漠边缘垂直上空的大气混浊度的变化。根据4月份至9月份的观测资料,只选取天空无云(可测的太阳辐射)的气象条件,研究沙尘气溶胶造成的直接太阳辐射的衰减。结果表明,在晴好天气约为47.0%~2.6%,平均衰减约为16.9%;在沙尘天气约为90%~10%,平均衰减约为38%;沙尘天气气溶胶对太阳辐射衰减变化较大。大气混浊度(atmospheric turbidity:τ_a)在晴好天气下约为0.048~0.631,平均约为0.260;沙尘天气约为0.177~2.475,平均约为0.741。     

西北地区气溶胶的源和汇与沙尘暴研究综述

西北地区是我国沙尘暴发生次数频繁、发生强度最大的地区,近年来发生的大沙尘暴源地均位于新疆、甘肃和内蒙古的干燥沙漠或戈壁地带。由这些地区起源的沙尘既对全球气候有影响,又对全球化学物质的循环有重要意义。该地区荒漠化严重,已成为全球四大沙尘暴高发区之一的中亚沙尘暴区的重要组成部分,文中综合论述了中国西北地区沙尘气溶胶的源和汇与输运过程,概括性总结了近20多年来对西北地区沙尘暴的研究成果。     

气溶胶对北京地区云和降水影响的模拟研究

利用中尺度气象模式WRF中一个含有云凝结核CCN活化过程的双参数云微物理方案（NSSL 2-mom+ccn）,研究不同气溶胶导致的初始CCN浓度对云物理和降水过程的影响。完整地模拟了北京市2015年7月16-17日一次典型的从小雨到暴雨连续降水过程,包括降水主要集中的时间段,雨带的西北—东南走向,降水初期普降小雨、后期转变为中到大雨甚至局部地区出现暴雨,24小时最大累积降水量可以达到65 mm,模拟结果与实测符合较好。模拟得到的区域平均累积降水量随着气溶胶的增加而减少,与其他研究根据地面降水与能见度资料统计分析的结论相一致。比较详细地给出了气溶胶对云的微物理结构、水成物时空分布以及微物理过程的转化率的影响。     

黑碳和有机碳气溶胶对大气温度影响的数值模拟

黑碳气溶胶和有机碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分,对区域和全球气候有重大影响。利用区域气候模式RegCM3模拟了2000年7月中国黑碳气溶胶和有机碳气溶胶的辐射强迫,分析了这两种气溶胶对大气温度的影响。结果发现,黑碳气溶胶在模式顶层产生正的辐射强迫,而有机碳气溶胶在模式顶层产生的辐射强迫并非全为正值,在地表两种气溶胶都产生负的辐射强迫。黑碳气溶胶和有机碳气溶胶的辐射强迫引起的温度反馈表现在:7月这两种气溶胶的加入使得28°—30° N之间的地区的气温显著升高,35°—36.2° N区域气温降低。黑碳气溶胶的升温效应强于有机碳气溶胶。     

中国西北沙尘源区与日本沉降区大气气溶胶粒子理化特征及对比

无论有无沙尘暴,低层大气气溶胶粒子浓度几乎不随高度变化。在沙尘源区,大气气溶胶粒子主要来源于地面沙尘,沙尘暴发生时气溶胶粒子的浓度大增,浓度峰值向粗粒径范围移动;在沙尘沉降区日本,当浮尘期时气溶胶粒子有地面沙尘和工业排放物两个来源,形成双峰型分布,当非浮尘期时气溶胶粒子主要是工业排放物来源,在<2.1μm细粒径范围形成一个峰值。水溶性成分也不相同,沙尘源区粒子以Ca2+、SO2-4、Na+、Cl-等沙尘来源离子为主,在3 3～4 7μm形成浓度峰值;沙尘沉降区以NH+4、NO-3等工业来源离子为主,在<2 1μm形成峰4、SO2-值。沙尘源区气溶胶粒子水不溶相都表现出K、Na元素亏损的特征,说明其气溶胶粒子是上部陆壳经过K、Na大陆化学风化的产物。     

乌鲁木市PM2.5浓度与MODIS气溶胶光学厚度相关性分析

选择西北干旱区城市乌鲁木齐市为研究区,利用MODIS气溶胶产品（AOD）数据和地面监测站PM_2.5浓度数据进行相关性分析,结果表明：二者相关性良好,对AOD数据进行垂直订正和湿度订正后,发现相关性进一步提升（0.49～0.80,p<0.01）。对订正后AOD数据与地面PM_2.5浓度进行建模并选取最优模型,结果均为一元三次模型且模型R²在0.27～0.69之间,其中春秋两季模型R²较高,夏季较低。对模型精度进行验证结果,显示春季与秋季模型精度良好,夏季较差,说明MODIS气溶胶光学厚度数据可以用于反演干旱区地面PM_2.5浓度值,对卫星遥感在干旱区地面空气监测应用提供了新的方法和思路。     

乌鲁木齐市不同区域PM_(10)的监测与分析

针对2007年5月~2008年3月乌鲁木齐市PM10(吸入颗粒物)冬、春季节的大气污染情况,应用乌鲁木齐市三个监测点的空气污染PM10监测资料,采用PM10国家《空气质量标准(GB3095-1996)》重量法数据处理方法,对乌鲁木齐市不同区域的空气污染PM10进行监测分析,结果表明:(1)在采暖期PM10浓度变化为天山区沙依巴克区(以下简称沙区)新市区,而在非采暖期天山区PM10浓度略高于新市区和沙区,三个采样点PM10浓度基本一致;(2)影响PM10的主要气象因素是降水,夏季降水对PM10粒子浓度清除影响较大,冬季微量降雪日,逆温、高湿对污染物聚集的加剧高于微雪的清除能力;(3)2001-2007年乌鲁木齐地区API(空气污染指数)趋于下降趋势,与PM10变化趋势一致,说明乌鲁木齐地区的环境污染有所改善。     

提高生态浮床系统脱氮除磷效率研究进展

生态浮床系统处理技术因具有投资少、易操作、无二次污染兼具良好景观性等优点而被广泛应用于各种类型污染水体的治理。生态浮床系统是一个复合生态工程系统,其对污染的去除机理是一个错综复杂的过程,填料、水生植物、水生动物和微生物共同发挥着重要作用。主要概述生态浮床系统的发展状况、脱氮除磷机理、限制因素及存在问题;重点概述以细菌固定化技术和曝气等方式的外在法和以改进生态浮床系统构造形式、筛选优势浮床植物等方式的内在法,来提高生态浮床系统脱氮除磷效率;展望了生态浮床污水处理系统未来的研究与应用前景。     

乌鲁木齐市城区和郊区近地层比湿分布和廓线特征

利用乌鲁木齐市城区和郊区的5座100 m气象铁塔10层比湿数据和乌鲁木齐气象站L波段探空雷达资料,详细分析了边界层2 km内比湿廓线特征,城区和郊区近地层比湿季节变化和日变化特征,揭示了乌鲁木齐逆湿的原因,得出以下结果：（1） 乌鲁木齐市比湿季节差异明显,冬季最小,春季、秋季稍大,夏季最大,夏季比湿约为冬季的4~5倍,但秋季仅比春季大1 g·kg^–1。除冬季外,比湿均随高度增加而趋于减小,夏季减小最显著,冬季比湿的垂直变化很小。比湿廓线极小值白天和夜间出现高度相近,且有多个极小值。夏季和冬季比湿日变化最大,且位相相反;夏季夜间大、白天小,冬季与之相反。冬季,郊区比湿小于城区;其余季节城、郊比湿差异不明显。（2） 2 km内存在逆湿现象,逆湿出现概率高于35%,概率1月最大、7月最小。1月逆湿最大高度超过1 500 m,7月逆湿最大高度可达到1 900 m,且最大厚度可达到1 550 m。逆湿强度最大在7月和10月可达2. 5 g·kg^–1·（100 m）^–1,而1月最小。（3） 1月逆湿往往与逆温相伴随,逆温层改变了水汽的垂直分布结构,从脱地逆温层顶起出现逆湿现象,逆湿还与水汽输送有关。本研究可以有效地揭示空气湿度的季节特征,为研究城市大气污染形成的气象因素提供了一个思路。     

乌鲁木齐市职住空间组织特征及影响因素

本文借助职住分离指数分析法从宏观层面分析了乌鲁木齐市辖区的职住空间匹配状况,利用问卷调查数据,从微观角度分析了不同类型居住区居民的通勤距离和通勤时间。研究发现：职住空间分离是乌鲁木齐城市空间结构的突出特征;全市职住空间不匹配程度较大,居住主导区的街道有35个,占街道总数的44.3%;就业主导区的街道有25个,占街道总数的31.65%;基本匹配区的街道仅有7个。居住区类型、居民受教育程度、职业类型、收入水平、住房形式等社会经济属性对其职住分离程度均有一定程度的影响;采用GWR模型定量分析了职住空间关系的影响因素,认为学历构成、住房产权性质、职业类型、流动人口以及住房面积是影响乌鲁木齐市职住空间关系的主要因素。     

改性钢渣对水溶液中砷（V）的吸附效率与特征（英文）

钢渣是转炉炼钢过程中产生的固体废弃物,其在工业、农业、环保等方面已得到广泛的应用。但转炉渣作为废水吸附剂,对阴离子污染物的去除效果有待提高。因而,本研究分别采用碱和酸对转炉渣进行改性,研究改性钢渣对溶液中As(V)的吸附效果和机理,以期提高转炉渣对阴离子的吸附效率。采用的吸附批处理试验用于研究最佳吸附条件;动力学与热力学模型、傅里叶红外交换光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）用于研究改性钢渣对As(V)的吸附机理。实验结果表明,用15%硫酸改性钢渣对砷的吸附效果最好,而碱改性渣对砷的去除效果不理想。酸改性钢渣吸附As(V)的动力学符合拟二阶动力学模型,说明该吸附为主要以化学吸附为主。等温吸附模型拟合也表明,酸改性钢渣对砷的吸附过程以化学吸附为主,并且Langmiur模型拟合度最好。通过FTIR和XPS光谱分析表明,酸改性钢渣中的硅酸盐、铁酸盐可通过与溶液中As(V)发生离子交换,生成砷酸盐沉淀,从而达到去除效果。因此,改性钢渣可作为大范围砷污染水体的潜在吸附剂,实现工业固废的生态化利用。     

乌鲁木齐近30a城市与郊区气候参数对比分析

利用乌鲁木齐及周边地区7个站点1978—2007年的气象资料,分析乌鲁木齐城市、郊区平均气温、降水量、相对湿度、水汽压的变化特征。研究发现:乌鲁木齐近30 a来城郊平均气温呈上升趋势,城市上升幅度大于郊区,冬季城郊温差逐渐增大,春夏秋3季城、郊温差逐渐缩小。冬季城区温度明显高于郊区,其余3季城市的温度略低于郊区,冬季城市热岛效应明显。乌鲁木齐城郊年降水量差值逐渐增大,其增幅为3.7 mm/10a,其差值最大年为2003年,两地相差181.3 mm。城市相对湿度逐渐减小,郊区相对湿度逐渐增大,城郊之间的差距逐渐增大。城郊水汽压差值均逐渐增大,除冬季外,郊区水汽压均大于城市。     

乌鲁木齐市居民出行行为的空间特征和碳排放分析

城市化发展过程中,从微观机制探讨城市空间结构、居民出行行为和碳排放的关系是城市地理学研究的一个重要方面。利用2011年乌鲁木齐居民出行日志调查数据,在分析居民基本出行特征和通勤空间特征的基础之上,探讨了不同城市空间的居民出行碳排放的分布特征和影响因素。结果表明:①乌鲁木齐市居民出行以通勤类出行为主,居民出行在空间上存在差异性,内城中心区和郊区卫星城人均出行次数高于其他区域。城市南、北发展不平衡对郊区居民出行产生影响。②乌鲁木齐市居民通勤的实际平均出行距离为4.9 km,相比于东部大城市具有通勤距离短而通勤时间长的特征。通勤距离在空间上呈现明显的由内向外递增趋势。③2011年乌鲁木齐市居民日常出行人均直接碳排放量为682.95 g,居民日常出行碳排放表现为中心区和卫星城的低碳化、近郊区居民中碳化和远郊区居民的高碳化。     

珠穆朗玛峰地区雪冰中重金属浓度与季节变化

对2005 年9 月采自珠穆朗玛峰北坡海拔6523 m 的东绒布冰川积累区一批雪坑样品中重金属Ba, Co, Cu, Zn 和Pb 的浓度利用电感耦合等离子体质谱仪进行了测试, 重金属浓度范围分别为(pg/ml); Ba2~227、Co2.8~15.7、Cu 10~120、Zn29~4948、Pb14~142。并利用气体稳 定同位素质谱仪MAT-252 对样品稳定氧同位素比率(δ¹⁸O) 进行了测试, 雪坑样品对应的时间为2004 年夏到2005 年秋, δ¹⁸O和重金属元素的浓度都存在着季节变化特征。在夏季风期间δ¹⁸O 值和重金属元素的浓度都很低,而在非夏季风期间δ¹⁸O值和重金属元素浓度升高,反映了不同的水汽来源对重金属浓度季节变化的影响及其环境意义。Co, Cu, Pb, Zn 的地壳富集系数(EF_c) 分别为: 3.6、27、33、180, 表明该地区Pb, Cu, Zn 已经受到了人类活动的污染, 其中Zn 受到的污染最大。