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[博士论文] 孟庆洁
环境工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:作为细颗粒物与臭氧的前体物,挥发性有机物(VOCs)的排放控制是当前大气污染防治工作的重点。国内的工业源有机废气组成复杂,在医药、钢铁烧结等行业多见含氯组分,大部分行业的废气含水量高,且催化燃烧过程中易因工况波动导致催化剂遭受高温热冲击,因此,提高催化剂的抗高温与抗氯抗水性能是当前研究工作的热点。本文基于具有良好热稳定性的层状钙钛矿开展了VOCs催化氧化反应特征及催化剂改性研究,考察了其对典型VOCs(如苯系物、烷烃及氯代烷烃)的催化氧化性能及抗氯抗水能力。
  本文首先以镍基RP层状钙钛矿为模型,考察了其层状结构中的氧物种特征,发现具有无限钙钛矿层的LaNiO3拥有丰富的表面氧和良好的低温氧化还原性能,岩盐层与单钙钛矿层交错的La2NiO4仅拥有大量迁移性优异的间隙氧原子,而兼具岩盐层与多钙钛矿层结构的La4Ni3O10同时保持了一定数量的吸附氧和良好的近表面晶格氧移动性。基于上述特征,本文随后分别以甲苯与甲烷作为苯系物与烷烃催化氧化的反应探针,分析了层状钙钛矿参与催化氧化过程的活性氧物种种类。结果表明,LaNiO3有利于苯系物类催化氧化反应(以表面反应为主)的进行,La4Ni3O10利于烷烃类催化氧化反应(以界面反应为主)的进行,La2NiO4在苯系物及烷烃催化氧化中的活性均不理想。相关研究证明了化学吸附氧与近表面晶格氧分别是甲苯和甲烷催化反应的活性氧物种,而间隙氧原子本身没有反应活性。
  在二氯甲烷(DCM)的催化氧化中,本文明确了酸性与近表面晶格氧移动性对DCM催化性能的影响;选用锰基RP层状钙钛矿为催化剂,并采用表面磷酸化处理实现了提高催化剂比表面积、增加酸性位点以及提升低温氧化还原性能的目的,有效改善了催化剂对DCM的吸附与深度氧化性能。最后,基于无水条件下催化剂的失活研究发现,丰富的羟基和优异的晶格氧移动性有效提高了磷酸化催化剂的脱氯能力和稳定性。在富水条件下,高浓度水汽抑制了磷酸化锰基层状钙钛矿的氯中毒,显著提升了其对DCM的催化氧化活性,反应温度较之改性前下降了约130℃;将水汽浓度进一步增加至10vol%时,其催化活性未发生明显变化,表现出较强的抗水性能。
  本文通过上述研究明晰了类钙钛矿型催化剂中参与VOCs催化氧化反应的主要活性氧物种;基于多层钙钛矿结构,构建了磷酸盐-类钙钛矿的复合催化体系,在高湿环境下有效降低了其催化DCM的反应温度,并增强了其抗氯抗水性能,为催化剂的优化设计和类钙钛矿型催化材料的应用提供了实验及理论依据。
[硕士论文] 瞿思佳
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:以变暖为特征的全球气候变化是人类目前面临的重大环境问题之一,温室气体中的甲烷增温潜势巨大,在应对气候变化中具有重要的作用,特别是废弃物领域的减排技术相对成熟,减排潜力大,因此在废弃物领域开展甲烷减排研究十分有必要,同时也具有重要的科学意义和实用价值。由于废弃物领域的甲烷主要由垃圾处理释放,本文基于构建的GIS-SD模型,对中国垃圾填埋场甲烷排放趋势及减排措施进行研究,首先,分析垃圾产生量的影响因子,并分析其地域性,揭示了甲烷排放的驱动力;其次,基于政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)推荐方法,估算不同垃圾处理方式的甲烷排放量,明确甲烷排放量的主要产生源;再其次,通过构建的GIS-SD模型,确定模型中的参数及参数间的关系,并根据不同的减排技术设定单一减排技术情景及综合减排技术情景,模拟全国垃圾填埋处理产生甲烷排放量的发展趋势与省域甲烷排放量的空间分布;最后,从减排途径和减排措施两方面来对填埋处理甲烷排放量减排提供建议。研究结果表明:
  (1)GDP、人口和建成区面积是全国垃圾产生量的主要影响因子,且各影响因子在地理分区和城市规模分区中显示出明显地地域性,而在气候带分区中地域性特点并不明显。在2001-2015年这15年间,市域垃圾产生量各数量级的标准差椭圆都呈现均衡扩张趋势,显示各城市的垃圾产生量都在逐渐增加,且市域填埋场、焚烧场和堆肥厂的标准差椭圆分别显示均衡扩张、集中微扩张与紧缩趋势,显示出填埋场仍是主要垃圾处理方式,焚烧场有普及前景,堆肥前景不明朗。
  (2)在全国尺度上,填埋、焚烧处理产生的甲烷排放量目前呈现持续增长的趋势,且填埋处理甲烷排放仍是目前垃圾处理的主要甲烷来源,堆肥处理产生的甲烷排放量整体呈现减小的趋势。在地理区域尺度上,填埋和焚烧产生甲烷排放的空间分布呈现东部较多,中部次之,西部较少的格局;而堆肥产生的甲烷排放量则在中部地区最大。在省域尺度上,各省通过填埋、焚烧产生的甲烷排放量都在持续增加,而目前越来越多的省不使用堆肥方式处理垃圾,但近几年也有少数省市以堆肥方式处理垃圾为主。
  (3)通过情景分析发现,在不应用任何减排技术的情况下,全国垃圾填埋处理甲烷排放量仍将呈现持续增长趋势,并且在模拟时间内,甲烷的排放量没有出现峰值。在应用单一减排技术和综合减排技术时,分类收集技术情景、回收处理技术情景及垃圾分类回收处理情景的填埋处理甲烷排放量在模拟时间内未出现峰值,而其它各减排情景的填埋处理甲烷排放量均出现峰值,且峰值点主要集中出现在2026-2029年。此外,综合减排技术情景的减排量相比单一减排技术情景而言明显大幅度增加,说明多技术协同减排的效果更好。就省域垃圾填埋处理甲烷排放量而言,应用减排技术后各省的甲烷排放量均有减少,且单一减排技术中的中部氧化技术的减排效果较好,综合减排技术中的前中期加强减排技术和全程强制减排技术的减排效果较好。
  (4)综合减排潜力与减排成本两方面来研究,针对全国甲烷排放量减排而言,两端加强减排技术是最优减排技术。并根据减排途径分析,认为单一的减排技术均有利有弊,只有多种减排技术搭配使用,才能彻底减少填埋处理甲烷排放量,实现尽早达到峰值的目标。
[硕士论文] 霍俊澎
水土保持与荒漠化防治 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:大气降尘是地球表层陆地和大气系统物质交换的重要形式之一,通过监测大气降尘,可以掌握降尘的强度、粒度组成、理化性质以及沉降速率等特征,进而推断降尘来源、运移路径、沉积环境和对降尘沉降地的生态影响,对大气污染物的长距离传输、第四纪陆源沉积以及元素地球化学循环皆具有重要的研究意义。降尘收集仪器作为直接观测大气降尘的收集装置,是大气降尘研究中最常用的关键设备,但一直存在着收集效率低、不能自动采集数据等问题。而且一般认为,降尘干法收集降尘缸内的“二次起尘”现象是造成降尘收集效率低的直接原因。为此,本文采取增加漏斗、格网及开孔等方式设计了54种改进的降尘缸,采用激光粒子成像测速技术(PIV)观测研究了不同类型降尘缸风流场特征和收集效率变化过程,确定了降尘干法收集效率低的主要原因;在风洞和野外两种状态下观测了不同类型降尘缸的降尘收集效率,分析研究了不同类型降尘缸之间的差异及影响因素,以此优选出收集效率高的降尘缸类型,为实现大气降尘的精确观测,更好的研究降尘的正负效益提供了理论依据。其主要结论如下:
  (1)降尘缸风流场特征研究结果表明:空桶状态下,桶内漩涡剧烈和复杂。随着风速的提高,桶内的风速随之增大,桶底易形成漩涡气流,发生“二次起尘”现象。同时降尘缸中上部风速因对面桶壁阻挡随外界风速的提高而提高,形成了向上的高风速区,阻挡了正下落的降尘落入桶内。但“二次起尘”现象并不是经常发生,而降尘缸中上部形成的风速加速区,是影响降尘收集效率的主要原因。
  当桶内增加漏斗后,虽可以降低桶内风速,但只有一个漏斗口与桶外交流,桶内气流没有其他出口,漏斗口存在着“进气”和“出气”并存现象,部分下落的降尘不可避免地被带出桶外,同时漏斗上部的漩涡气流也会使到达漏斗表面的降尘移出;增加漏斗+格网+打孔时,一方面有网格阻挡,漏斗口附近不能形成水平气旋,气流风速有很大程度降低。另一方面到达桶内的气流有了出口,直接从孔内到达桶外,桶内形成漩涡气流几率降低,可防止“二次起尘”现象发生。
  (2)风洞实验表明:①添加格网能显著提高收集效率。其中在2 m/s和3m/s风速情况下,带网格的比空桶分别提高18%和19.7%;②漏斗距降尘缸顶部10 cm和5 cm有助于提高收集效率。在2 m/s时,比空桶收集效率分别提高18.7%和18.8%;3m/s时,比空桶分别提高16.1%和21.6%;4m/s时,比空桶分别提高12.9%和11%;③漏斗与缸体夹角30°和45°时,降尘缸收集效率高于夹角60°;④中上层开孔方式显著优于其他开孔方式,在2 m/s、3m/s和4m/s风速下相比空桶收集效率分别提高24.6%,26.4%和14.3%;⑤风速与降尘缸收集效率呈反比。当风速小于4 m/s时,降尘缸收集效率随风速的增大急剧下降。其中1 m/s时收集效率很高,可达80%。
  (3)野外观测表明:①增加格网、漏斗及开孔能够显著提高收集效率;②漏斗距降尘缸顶部10 cm和5 cm的降尘缸收集效果较为稳定;漏斗距降尘缸顶部0 cm,各类型降尘缸收集量差异较大,还有待于进一步观测研究;③漏斗与缸体夹角30°和45°的降尘缸收集效果较好,收集效率比夹角60°高约20%;④上层开孔+格网方式和中上层开孔+格网方式优势明显,相较其他开孔方式分别提高65%-89%和16%-40%。
  (4)通过PIV测试、风洞试验和野外观测,在54种改进的降尘缸类型中初步选出4种类型收集效率高的降尘缸,①漏斗距降尘缸顶部5 cm,漏斗与缸体夹角30°,中上层开孔;②漏斗距降尘缸顶部5 cm,漏斗与缸体夹角45°,中上层开孔;③漏斗距降尘缸顶部10 cm,漏斗与缸体夹角30°,中上层开孔;④漏斗距降尘缸顶部10 cm,漏斗与缸体夹角45°,中上层开孔。
[硕士论文] 肖东东
林业 广西大学 2018(学位年度)
摘要:在未来的城市发展过程中,预计城市扩张、水域变化等生态过程会大幅改变全球土地利用模式,进而有可能引起环境的变化以及城市景观格局的演变,从而影响人类社会的可持续发展。由此产生的全球土地覆盖和土地利用变化(LUCC)有可能对大气成分产生重大影响,但由于气候、二氧化碳、空气污染物和植被之间复杂的相互作用,其影响程度甚至是影响的迹象仍然非常不确定,造成对未来空气质量准确预测的困难。本研究以南宁城市为对象,利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,分别采取2期(2009年和2013年)南宁城市遥感影像,利用Erdas软件对合成影像进行几何校正、裁剪、影像融合等处理后,根据研究区范围内(40799.28公顷)土地利用/覆盖特征,将预处理后的合成影像分为建设用地、裸地、耕地、水域、绿地等5类土地利用类型。利用Fragstats软件进行景观格局指数的计算,从而分析南宁城市景观格局的演变。利用2期空气质量监测数据(NO2、SO2、PM10的月均和年均浓度),探讨南宁城市空气污染效应与土地利用格局的耦合关系。研究结果表明:
  (1)2009年至2013年五年间,研究区内建设用地、裸地面积明显增加,而耕地面积大幅减少,水域、绿地面积也有不同程度的下降。耕地逐渐转化成建设用地和待建设的裸地,破碎化的小型水体和绿地被城市建设所占用。
  (2)五年间,南宁城市一直处于较高城市化水平,景观破碎化程度与斑块聚集度增强,小斑块合并或消失,景观异质性降低。
  (3)五年间,研究区范围内二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物浓度(PM10)浓度季节分布明显,因此年均污染物浓度在各个监测点均变化不大。同时,除二氧化硫外,二氧化氮、可吸入颗粒物浓度均有较大幅度提高。
  (4)2009年与2013年二氧化硫浓度与二氧化氮浓度的空间分布特征均与土地利用/覆被类型之间存在显著的相关性(P<0.05),具有一定的耦合关系。但可吸入颗粒物空间分布不稳定,与土地利用/覆被类型之间的关系不显著。其中,二氧化硫在建设用地、水域、耕地上的浓度较高,这与建设用地的污染源较多以及城镇工业排放有关,而水体对于二氧化硫的吸收净化能力较弱;二氧化氮在建设用地以及水域浓度较高,这与其污染源以及水域吸收净化能力较弱有关;二氧化硫与二氧化氮在绿地、裸地上浓度较低,这与绿地植被的吸收净化能力以及裸地污染源较少有关;可吸入颗粒物的浓度空间分布不稳定,与其受城市建设的影响较强有关。
  (5)研究区范围内,景观空间格局的变化与空气污染浓度空间分布特征之间相关性不显著(P>0.05),这与已有的研究结果不同,可能与本研究区为非工业城市而空气污染程度较低有关。
[硕士论文] 梁四幺
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:大气污染是我国急需解决的环境问题之一,对其分析与预测是“打赢蓝天保卫战”的重要环节,是大气环境治理成效的检验,亦是为了更加精准的对重污染区域、易发生污染时间段进行有效防治。
  本文主要采用逐日空气污染指数(Air Pollution Index,API)数据,以南京市为例,对其API进行分析与预测。在分析上:首先采用小波分析和直观统计的方法对2001~2010年间API进行月变化分析;其次以季节为周期对该市API变化规律进行统计分析;然后采用模糊综合评价的方法对10年间空气质量进行评判并得出API的年际变化规律;并采用Daniel趋势检验法分别对API在月、季、年周期上进行趋势分析。通过分析得出API的变化规律,由其中季节性规律得出API随季节性变化不同,因此,API预测需要分别建立春、夏、秋、冬四季的预测模型。在预测上:以BP神经网络预测模型为基础,渐进式的进行优化,以改进API在骤然升高或降低时段的预测精度。首先用果蝇算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)对BP网络进行优化建立新的模型——FOA-BP模型。其次对该市各季节数据分别小波分解,然后对单支重构后的子序列分别配置合适的预测模型(BP网络和FOA-BP网络),将子序列预测后经权值计算进行重构,则重构后的序列即需要预测的API序列。
  论文研究结论:(1)10年间南京市API在l、3、5、12月份出现峰值的概率较大,API低值主要体现在7、8月份。在每年的冬春季API波动较大,空气质量较差,而夏季空气质量最好。API月均值直观统计分析中,6、7、8月份API月均值呈递减趋势,9、10、11月份月均值又呈现递增趋势,得出API月均值的夏秋季节规律性相对冬春季较强。经Daniel趋势检验分析出,1~11月份API月均值有下降趋势,其中1、3、4、7、8、9月份下降趋势显著,12月份API月均值有上升趋势,但是趋势变化无显著性。(2)各季节API均值整体呈现春季API最高,夏季API最低,而秋冬季介于两者之间。在统计空气质量等级天数中得出,秋季空气无污染的天数大于冬季,而空气污染的天数小于冬季,秋季空气质量又比冬季好。经过空气质量等级天数的Daniel趋势检验,四季空气污染状况均得到一定的改善,春、夏季API趋势下降明显,秋、冬季API虽然下降但显著性不强。(3)经过模糊综合评价后,间接得出10年间南京市API年际变化情况:2002年>(高于)2001年>2004年>2006年>2005年>2007年>2003年>2008年>2010年>2009年。该市空气质量朝着越来越好的趋势发展,并且趋势变化显著。(4)经过四种预测模型分别对南京市春、夏、秋、冬四季进行预测,预测均方误差均是小波FOA-BP网络模型<小波-BP网络模型<FOA网络模型<BP神经网络模型,四季的预测准确率均是小波-FOA-BP网络模型>小波-BP网络模型>FOA网络模型>BP神经网络模型。小波-FOA-BP网络最适合做南京市四季的API预测,预测准确率分别达到:70.96%、93.9%、95.4%、91.8%,并且在API骤然升高或降低时段预测精度也很高。
[硕士论文] 韩璞
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:生物质燃料燃烧排放的污染气体对区域空气质量产生了重要影响。近年来,由于秸秆焚烧导致的雾霾事件越来越频繁。其所排放的大气污染物不仅会影响本地空气质量,而且经过远距离大气输送以及特定的天气条件下,还会导致周边省市空气质量恶化进而发生雾霾污染事件。
  本文综合利用遥感技术、卫星遥感火点提取方法、历史气象观测资料和NCEP再分析资料以及后向轨迹模式,重点分析了何种气象条件使河南省秸秆焚烧产生的大气污染物远距离输送到达石家庄市时,把该污染物转化为雾霾天气。对2014年10月6日-12日河南省秸秆焚烧产生的污染物导致石家庄市雾霾事件进行详细分析。具体结果表明:
  (1)利用遥感技术提取出的火点并非都是秸秆焚烧火点。本文利用MOD14火点数据产品提取出的河南省地面火点与利用影像提取出的河南省耕地空间分布信息进行叠加,排除了固定热源和误判点,准确地提取出秸秆焚烧火点。
  (2)秸秆焚烧火点产生的大气污染物会导致空气质量的恶化,在特定的气象条件下能够通过远距离扩散,为周边省市提供大气污染源。使用遥感技术即MODIS火点产品数据进行河南省地面火点的提取,再利用遥感影像提取出河南省耕地空间分布信息,使地面火点信息与耕地空间分布信息矢量叠加进一步提取出秸秆焚烧火点,制作成秸秆焚烧火点专题地图。利用提取出的火点数据与污染物传输轨迹进行检验和校正,验证污染污染物的来源,结果表明此次石家庄市的发生雾霾天气的污染物来源之一为河南省的秸秆焚烧所产生的大气污染物。
  (3)河南省秸秆焚烧产生的细微颗粒物在偏南风作用下向京津冀地区输送,到达石家庄时,在特定的气象背景下,即相对湿度较高,平均达到70%以上,静小风以及均场压的分布、较为平稳的高空形势,较低的混合层高度等不利于污染物的及时扩散,是此次石家庄市雾霾污染的主要原因。
[硕士论文] 郭静
环境科学与工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:大气中的气态和颗粒态污染物与人体健康息息相关,尤其与呼吸系统关系更趋密切。呼和浩特市为中国典型干旱半干旱区城市,伴随经济的飞速发展,该市大气污染也日趋严重。本研究以呼和浩特市为研究区,采用时间序列法,结合半参数广义相加模型(Generalized additive model,GAM),探讨了2011-2016年呼和浩特市城区6种主要大气污染物浓度水平(SO2、CO、PM10、O3、NO2和PM2.5)与呼吸系统疾病患者入院量的关系,以期为探讨大气污染物与呼吸系统疾病之间的暴露反应关系,为防治大气污染和预防呼吸系统疾病提供可参考的基础数据。本文取得主要结论如下:
  1.2011-2016年,呼吸系统疾病入院量逐年递增,总体上表现出供暖季较非供暖季入院量大的趋势;2013年入院量突增可能与环境统计的该年份全国范围雾霾污染严重有关。入院人群中,男女比例约2:1,≥65岁人群入院量高于<65岁人群。
  2.研究表明,在最强效应期,PM10和PM2.5与呼吸系统疾病总入院量、按性别和年龄分层的入院量影响均存在显著统计学意义(P<0.01),PM10和PM2.5对女性入院风险略大于男性,PM2.5对65岁以下人群入院风险略大于65岁以上人群;在最强效应期,SO2和NO2对呼吸系统疾病及其按性别分层人群入院风险的结果有统计学意义(P<0.05),SO2对65岁以上人群入院风险的结果有统计学意义(P<0.05),O3对呼吸系统疾病65岁以下人群入院风险的结果有统计学意义(P<0.05)。
  3.研究表明,在最强效应期,SO2、NO2和PM2.5(P<0.01)与PM10(P<0.05)对肺癌疾病入院风险结果均表现出显著统计学意义;6种污染物对哮喘疾病的入院风险结果均有统计学意义(P<0.05),表明哮喘疾病人群对6种大气污染物更为敏感,易出现不良反应;PM2.5、SO2和NO2(P<0.01)与PM10(P<0.05)对慢性肺阻塞(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)疾病的入院风险有显著性统计学意义。综上,模拟结果显示,在6种大气污染物中,大气颗粒物与呼吸系统疾病存在显著性统计学关系,揭示颗粒物可对人体健康造成更大危害。
[硕士论文] 邵丞
测绘工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:二氧化氮(NO2)是大气中主要的污染气体之一,其浓度及变化是衡量空气质量污染程度的重要指标。NO2在平流层中会破坏臭氧,形成臭氧空洞,也是其它光化学二次污染物的重要前体物,另一方面NO2在对流层中还能够形成硝酸性酸雨和光化学烟雾。近年来,四川省的经济发展进入快速上升期,氮氧化物的排放不断增多,带来许多环境问题,环境形势较为严峻,因此加强四川省大气污染的研究和治理刻不容缓。
  本文利用从对流层排放监测网下载的OMINO2数据,利用ArcGIS10.3,ENVI5.1以及Excel2010等软件,对2007-2016年四川省对流层NO2柱浓度的时空分布特征进行了研究分析,并分析了影响四川省对流层NO2柱浓度时空分布的相关因素,其结果如下:
  (1)空间分布方面,四川省对流层NO2柱浓度在空间分布上有着较为显著的差异,呈现出一个以成都-德阳一带中心聚集的高浓度区域,然后浓度向四周依次减少的环形分布特征。高浓度区及次高浓度区主要分布在四川盆地一带,中值浓度区主要分布在盆周山地地区,低浓度区则主要分布在川西高原一带。
  (2)时间变化方面,四川省对流层NO2柱浓度在年际变化上呈现出先逐年升高,后逐渐降低的变化趋势,在2013年达到最大值,后逐渐降低,呈现出一个“∩”型变化特征;从季节变化上来看,四川省对流层NO2柱浓度有着较为明显的季节变化特征,浓度值冬季>秋季>春季>夏季,变化特征呈现出“冬高夏低”;从月际变化趋势来看,四川省对流层NO2柱浓度月均值的变化呈现出周期性变化的特征。
  (3)利用其它辅助数据,对四川省对流层NO2柱浓度的影响因素进行了分析。在自然因素方面,结合四川省地形特征、气温温度、降雨量进行了相关性分析,发现四川省对流层NO2柱浓度的空间分布与四川省的地形特征有着较大关系性;浓度值与气温和降雨量的变化趋势相反,表现出了较为明显的负相关性。在人为因素方面,结合四川省人口及人口密度分布、汽车保有量、能源消耗等方面进行了分析,发现四川省常住人口总量的变化对于四川省对流层NO2柱浓度的变化并不大,人口密度分布对于四川省对流层NO2柱浓度的空间分布则有较大影响,同时民用汽车保有量、煤炭能源消耗的变化趋势与NO2柱浓度的变化趋势相似,表现出了较为明显的正相关性。
[博士论文] 周海军
生态学 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着工业发展和城市化进程,颗粒物污染问题日益突出,已成为大气污染的核心问题。颗粒物作为长期影响空气质量的首要污染物,来源极其复杂。开展颗粒物污染特征、来源和形成机制研究,是有针对性地开展颗粒物污染防治工作的前提和基础。本研究以中国北方典型重工业城市包头市为研究区,分季节系统采集了PM10、PM2.5和居民区积尘样品,开展了颗粒物中水溶性离子、有机碳(OC)、元素碳(EC)、重金属的时空分布特征、来源和形成机制研究,采用化学计量学方法,总结了包头市大气颗粒物中典型污染物与重污染天气过程的响应关系,将Tessier形态分析法引入居民区积尘金属元素和稀土元素环境地球化学行为研究,初步判识了钢铁冶炼企业对包头市大气污染的影响范围。主要研究结果如下:
  1.包头市大气污染春季以PM10污染为主,夏季以O3污染为主,秋冬两季PM10和PM2.5均有不同程度污染。PM2.5、SO2、NO2和CO取暖季明显高于非取暖季,说明燃煤取暖对包头市空气质量有重要影响。
  2.沙尘天Ca2+和Na+浓度高于正常天和雾霾天,而雾霾天SO42?、NO3?、NH4+、K+和Cl?浓度高于正常天和沙尘天。正常天阴阳离子基本平衡,而沙尘天阳离子过剩而导致颗粒物呈弱碱性。聚类分析、三元图和主成分分析结果均表明,沙尘、二次无机离子、燃煤、生物质燃烧和工业污染为颗粒物中水溶性离子的主要来源。
  3.PM10和PM2.5中OC和EC均与风速显著负相关,与相对湿度显著正相关,表明高风速和低相对湿度有利于OC和EC的消除。聚类分析结果表明,OC与SO2和CO同源,主要来源于燃煤,EC与NO2同源,主要来源于机动车尾气和电厂排放。包头市夏季OC主要以一次源为主,冬季二次有机气溶胶也有较大贡献。
  4.沙尘天Si、Al、Fe、Ti和Cu等元素浓度远高于雾霾天和正常天,表明沙尘天对PM10和PM2.5中地壳元素有较大贡献。雾霾天Pb、Zn、Mn、As和Cd等元素浓度远高于正常天和沙尘天,表明雾霾天移动源和工业源等人为污染源对这些金属元素有较大贡献。包头市PM10和PM2.5中Pb、Cd和Hg既有自然源也有人为来源,且在PM2.5中的平均富集因子明显高于PM10,表明这些元素更易富集在细颗粒物上。
  5.受污染源分布和主导风向影响,居民区积尘中Fe、Mn、V和Cr等元素富集因子均呈现昆都仑区>青山区>九原区>东河区。东河区受周边大型燃煤电厂和北梁拆迁改造影响,Al和Co元素富集因子高于其他研究区域。Fe、Mn、Cr、Zn、V和Cu等元素含量随着采样点至钢铁冶炼企业距离增加而减小,Fe、Mn和Cr尤为明显,表明钢铁冶炼企业排放可能是居民区积尘中这些元素的主要来在源。地累积指数、潜在生态风险指数和风险评价指数结果表明,Hg和Cd生态潜风险较高。
  6.居民区积尘各形态∑REEs大小顺序依次为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机质结合态>碳酸盐结合态>可交换态。四个研究区黄土标准化的稀土配分模式类似,均呈现轻稀土富集模式,与白云鄂博铁矿石配分模式一致。∑REEs含量和La、Ce、Pr、Nd等四种轻稀土元素的富集因子与钢铁冶炼企业的距离显著负相关,表明钢铁冶炼企业对居民区积尘中稀土元素含量有显著影响。
[硕士论文] 张宁
自然地理(地理环境与污染控制) 浙江师范大学 2018(学位年度)
摘要:人类的燃烧行为对人群健康及大气环境危害严重。国内外许多研究报道已经证实燃烧烟雾不仅会造成大气污染,还会引发许多呼吸道以及心肺疾病,因此燃烧是一类重要的污染源。为了进一步探究各类燃烧行为对人群健康的影响,本文选取了生活中常见的8类燃烧源(香烟、蚊香、檀香、蜡烛、树叶、秸秆、木炭、烧烤)分别在室内或室外开展燃烧模拟实验,采用大气颗粒物采样器和8级安德森采样器采集各类燃烧源点燃后燃烧烟雾中排出的颗粒态物质,研究各类燃烧源排放颗粒物的粒径分布特征,分析颗粒物上载带的各项化学组分(碳、元素和离子),进而对比分析各类燃烧源排放颗粒物的排放特征。研究得到如下结果:
  (1)吸烟、点蚊香、燃檀香和燃蜡烛是日常生活中的较比常见的室内燃烧行为。与传统的工业煤烟尘和油烟尘不同,这些燃烧材料的燃烧活动会释放出更多细粒子(<1μm),粒径分布谱向小粒子方向移动。四类燃烧颗粒物上载带的碳组分中有机碳(OC)含量远大于元素碳(EC),所有燃烧源OC占比在95%以上。在檀香尘,蚊香尘和香烟烟雾尘上检测到大量的Pd,Cr和Cd,而蜡烛尘中除了少量的Pd,未检测到其他有毒重金属元素,这说明在室内阴燃蚊香或檀香以及室内吸烟具有很高的健康风险。从颗粒物上载带的阴离子组分来分析,SO42-是四类燃烧源上载带含量最高的无机离子,此外,在檀香尘和蚊香尘中还检测到一定数量的F-。
  (2)烧树叶、烧秸秆、烧木炭和烧烤是日常生活中的比较常见的室外燃烧行为。与室内燃烧行为相同,这些经常发在室外的燃烧行为同样也会释放大量细粒子。这些室外燃烧源燃烧释放的颗粒物上载带的碳组分仍然以有机碳(OC)为主,但由于存在一定程度的不完全燃烧,元素碳(EC)的占比有所增加。K是生物质燃烧的特征元素,由于树叶、秸秆和木炭均属于生物质材料,因此在这些燃烧源释放出的颗粒物上都载带有大量的K元素,与此同时,在各燃烧源释放的颗粒物上也有检测到一定含量的Pb和Cd元素。从载带的阴离子组分角度分析,Cl-是烧烤和纯木炭燃烧所产生的颗粒物上含量最高的无机离子。
  (3)对比分析这八类燃烧行为(室内和室外)可知,室内燃烧行为所释放的颗粒物的中位径普遍小于室外燃烧源燃烧所产生的颗粒物的中位径,说明这些室内燃烧行为会排放出更细小的颗粒物。由于室内燃烧物大多为人工合成的具有特殊功能的材料,因此室内燃烧活动排放出的颗粒物上往往载带有更多有毒重金属元素,这同样使得室内燃烧行为的环境健康风险值更高。无论是室内燃烧行为还是室外燃烧行为,其燃烧后产生的颗粒物上载带的碳组分均以有机碳(OC)为主。SO42-是各类燃烧行为排放出的颗粒物上载带的主要的阴离子组分,在室内燃烧檀香或蚊香活动中应关注F-污染问题,而对于生物质燃烧(如室内吸烟,室外燃烧树叶、秸秆、木炭和烧烤)必须关注Cl-污染可能引发的大气污染问题。
[硕士论文] 庞宏波
土木工程;供热、供燃气、通风与空调工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:地铁颗粒物作为地铁环境中特殊的污染物,浓度水平更高,元素组成更复杂,对人体的毒害性更强,因此研究地铁颗粒物具有重要意义。本文将区间隧道作为主要研究范围,以地铁颗粒物为主要研究对象,针对目前地铁颗粒物研究存在的不足,首先从理论研究的角度出发,基于既有文献和实验结果,分析了地铁颗粒物的尘源,初步确定了地铁颗粒物在列车不同行驶阶段的发尘速率,建立了区间隧道内颗粒物质量浓度平衡方程;其次依据前人对地铁颗粒物的元素分析数据和浓度实测结果,按粒径确定了地铁颗粒物的真密度均值,基于气固两相流理论,详细分析了地铁颗粒物的受力情况;最后采用数值模拟的方法,运用DPM模型得到了列车在不同行驶阶段以不同车速运行时的地铁PM10模拟结果,重点讨论了地铁颗粒物的扩散情况和浓度分布,对比了不同阶段下颗粒在空调机组周围的浓度分布,以及颗粒的运动轨迹。通过本文的研究,主要得到以下结论:
  1、区间隧道环境主要受内部来源即磨损颗粒的影响,其尘源可以分为制动、轮轨和弓网磨损颗粒。列车运行需经历匀速行驶、制动初期和制动后期三个阶段,不同行驶阶段具有不同的内部尘源项组合和发尘量强度。
  2、地铁颗粒物的真密度值随粒径的不同而变化,地铁PM10、PM25和PM1的密度均值分别为4.043g/cm3、3.766g/cm3和2.562g/cm3。颗粒受力情况不能一概而论,对于地铁PM1,主要作用力仅考虑曳力和Brownian力;对于地铁PM25颗粒,主要作用力需要考虑曳力、Brownian力和重力;对于地铁PM10,主要作用力包括重力、曳力、Brownian力和Saffman力均不能忽略。
  3、不同内部尘源磨损颗粒具有不同的扩散形式和浓度值分布。弓网磨损颗粒以带状和椭圆块状的形式在隧道上部空间扩散,其在列车周围以及列车后方隧道内的浓度值分别都随着车速的降低而减小;轮轨和制动磨损颗粒以条状形式在隧道下部空间扩散,其上述区域内的混合浓度值分别都随着车速的降低而增大。
  4、不同行驶阶段下,区间隧道各截面具有不同的颗粒浓度特征。匀速行驶阶段,各截面浓度峰值均较高,颗粒主要悬浮于列车后方的隧道区域中;制动初期阶段,各截面浓度峰值比较接近,颗粒均匀悬浮于列车周围及其后的隧道内;制动后期阶段,各截面浓度峰值较为分散,颗粒主要悬浮和沉积于列车周围。
  5、不同行驶阶段下,列车车载空调机组附近存在不同的浓度分布情况。匀速行驶阶段以及制动后期阶段,列车车载空调机组两侧新风口不存在浓度分布,颗粒对车厢内空气质量几乎无影响;制动初期阶段,机组左则或右侧新风口都出现了贴壁分布的低浓度区域,浓度范围在7.32×10-9kg/m3~2.32×10-8kg/m3之间,颗粒对车厢内空气质量会产生一定影响。
  6、不同内部尘源颗粒具有不同的过滤设备最佳安装位置。针对轮轨磨损颗粒或者制动磨损颗粒,相应的过滤设备则应装置于列车尾部车厢底部或后方;针对弓网磨损颗粒,相应的过滤设备应装置于隧道顶部空间。
[硕士论文] 于璐
风景园林学(农) 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:近年来学,越来越多的学者致力于空气质量监测和治理方面的研究,大量媒体报道也引起了政府和人民对空气环境质量的关注,PM2.5质量浓度的大小已经成为人们判断空气质量的一个重要指标。党的十九次全国代表提出了“加强生态环境建设、创造美好家园”的强烈要求。为探究城市道路绿地对PM2.5质量浓度的削减作用以及影响PM2.5浓度变化的因素和原因,本研究选取杭瑞高速杭州临安收费站怠速区绿地作为研究对象,在2017年2月~2017年12月期间监测绿地内PM2.5质量浓度,在绿地内垂直道路(钱锦大道)距离为0、15、30、45、60m处设立监测点,运用PM2.5监测仪进行浓度监测,运用手持式数字风速仪实时记录气象因子实时变化数据,包括温度、相对湿度、风速等,同时记录车流量信息。运用相关性分析、偏相关性分析、线性拟合和多项式拟合分析等方法,主要研究了PM2.5质量浓度变化与气象因子的相关性,以及其变化与车流量的关系;其日、月、季变化特征;不同绿地宽度对其的影响。得出的主要结论有:
  (1)PM2.5质量浓度对气象因素变化敏感。其受风速影响最大,其次是相对湿度,温度影响较小。在无风或软风条件下,PM2.5质量浓度较高,风速增大,浓度降低。在连续晴好天气后,PM2.5质量浓度与相对湿度呈显著正相关关系;与温度呈显著负相关关系。
  (2)PM2.5质量浓度与车流量呈显著正相关关系,大型汽车对其影响较大。8:00~8:30,14:30~15:00两个时间段有洒水车作业,PM2.5质量浓度随后有所降低,说明洒水有利于减少道路扬尘污染和降低PM2.5质量浓度。
  (3)在日变化上,各监测点表现出较高的一致性。在晴好天气后,PM2.5质量浓度白天一般呈“L”型变化特征。早晨高,中午低,傍晚上升的趋势。
  (4)微风天气下,绿地宽度15m处PM2.5质量浓度最高,45m处最低。绿地设置宽度应不低于45m,在15~30m之间对PM2.5颗粒物阻滞效果最佳。
[硕士论文] 王维
生态学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:本文主要研究了临安2015年7月-2017年6月不同时间段、不同月份的逆温特征,并针对观测期间唯—连续严重污染过程进行分析。本文研究区别于传统的因果关系和传统的统计学两两相关的关联关系,将关联关系和大数据理论相结合——多事物间的非线性相关关系,利用该方法将MTP5温度廓线仪收集的温度数据进行筛选、离散,使用R软件进行关联规则寻找,找出不同时间段、不同月份逆温发生的概率,同时针对一次严重污染过程进行比较分析,揭示了临安逆温的变化特征。有助于面向大气环境污染问题的管理决策,也为使用大量数据的资源化提供了新的途径和研究视角,本文研究结论为政府科学监管,科研观测研究,公众了解和预防存在积极意义。本文重点研究结论如下:
  (1)大气逆温按照时间段发生概率排序为T4、T8、T9、T5、T3、T2、T7、T1、T6、T10,逆温与日出、日落有着密切的关系。T4时间段(7:00-9:00)中发生概率最高的月份为3月、10月,分别为春、秋两季。发生逆温种类主要为贴地逆温,逆温顶高平均高度为600-700m,逆温底高平均高度为100-200m,平均逆温温差2.0-3.0℃。T8时间段(17:00-20:00)发生概率最高月份为7月、8月,发生逆温种类主要为脱地逆温,逆温顶高平均高度为700-800m,逆温底高平均高度为200-300m,平均逆温温差0-0.5℃。
  (2)大气逆温按照月份发生的概率排序M1、M12、M11、M2、M7、M4、M3、M9、M6、M8、M10、M5。最易发生逆温的季节为冬季,尤其是12月、1月,其次为11月、2月。1月不同时间段均有逆温现象出现,其中大部分为脱地逆温,逆温底高平均高度为200m,逆温顶高平均高度为900m,逆温温差范围0.5℃-4.0℃。12月在T7时间段(14:00-17:00)发生逆温现象概率最高,逆温种类为脱地逆温,逆温底高为900m,逆温温差0.5℃-1.0℃。
  (3)2015年12月雾霾是连续三天轻度污染后衍化为一天的重度污染,随后消弱至中度,之后变为良好,整个过程为6天。污染随逆温而来,又随逆温消散而去,并且伴随逆温过程而积累。雾霾过程中逆温厚度最大值为700m,平均逆温厚度为359m。逆温温差最大值为3.7℃,平均逆温为0.7℃。逆温温差与逆温厚度极显著相关(R2=0.914,P<0.01)。PM2.5、PM10是主要污染物,本次严重污染期间,PM2.5、PM10浓度分别超过115μg·m-3和250μg·m-3;SO2、CO、O3、NO2等四种气体在这次污染过程中始终处在较好质量状态。PM2.5、PM10与逆温底高具有极显著正相关,逆温顶高与两种颗粒物浓度不存在显著相关。造成污染的原因是逆温底高度下降,垂直方向上颗粒物扩散受阻而产生大量聚集。
[博士论文] 娄彩荣
地理学;环境地理学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:高浓度颗粒物所导致的霾污染近年来在我国很多城市经常发生,尤其是细颗粒物PM2.5严重威胁环境和人类健康,引起人们广泛关注。PM2.5的产生、累积和发展过程是人类活动、下垫面及气象条件共同作用结果,跟踪PM2.5的时空变化及分异特征,识别造成这些时空差异的复杂因素,揭示区域霾污染的变化过程和影响机制对于PM2.5治理及生态环境改善具有重要意义。本文综合运用景观生态学、地理学、环境科学、气象学等多学科理论,以及遥感、GIS与计算机语言等技术方法,以PM2.5污染比较严峻的长三角核心区为目标研究区,从次污染过程这一特殊角度,系统开展人类社会及其影响下的地表景观、气象因素等与PM2.5时空关系的研究,为指导区域性大气污染治理、城市生态规划等提供科学依据。
  研究得出主要结论如下:
  (1)从常规尺度阐明了长三角核心区PM2.5浓度的时空变化规律。结果显示,时间序列上,2014-2016年研究区每年的PM2.5平均浓度全部超过国家二级污染限值(35μg/m3),尽管三年间PM2.5浓度有所降低,但这一区域仍是我国比较严重的区域性霾污染地区之一。季节变化上,PM2.5污染冬季严重,春、秋两季略轻,夏季空气质量最好。1-12月PM2.5浓度呈U型变化,高值出现在1、2月和12月,7-9月污染较轻。空间序列上,区域的西北部PM2.5浓度较高,并由西北向东南方向递减。
  (2)在定义次污染过程尺度及污染过程指标(增幅、增速、累积度指数)的基础上,分析了基于污染过程的PM2.5变化和累积特点。结果表明,三年间研究区累积遭遇超过50次的区域性霾污染过程,大部分发生在冬季、春初和秋末,其他时间较少。冬季PM2.5过程的特点是“污染持续时间长,影响范围广”,且颗粒物“增幅大、增速快、峰值高”,夏季则是“污染来得快,去得快”。空间分异上,PM2.5污染越重的城市其颗粒物越易累积,而污染并不十分严重的大城市因人类活动集中、城市面积大及微气候的作用,颗粒物也极易集聚和累积。
  (3)次污染过程尺度中,人类活动对区域PM2.5污染起决定性作用。总体上看,一次颗粒物(PM10)排放、二次转化(SO2、NO2、CO)排放和气象因子对PM2.5浓度的相对贡献约为6∶2∶1。城市间比较,社会经济发展水平越高的城市,其一次颗粒物排放的贡献越小,二次转化贡献越大;相反,社会经济发展水平越低的城市,一次排放贡献越大,而二次转化贡献越小。在五大污染源中,工业、能源消耗对城市PM2.5浓度的空间差异解释力较大,而人口密度、单位面积耗能和城市规模对细颗粒物累积度的空间分异解释力较大。严格控制人类活动对大气污染物的不断排放是控制区域霾污染的治本之策。
  (4)次污染过程尺度中,研究区下垫面景观结构和格局对PM2.5空间分异的影响十分显著,而且前者的影响力明显大于后者。分景观类型看:①建设用地PM2.5浓度最高,主要是因为其内部含有大量污染物排放源,城市下垫面又利于颗粒物累积,因此建设用地对PM2.5以“源”作用为主,且景观面积比例越大、斑块越整合,“源”作用越强;②林地PM2.5浓度最低,由于内部人类活动十分稀少、污染直排量少是污染最轻的根本原因。同时植被能抑制扬尘并吸附颗粒物,因此林地对PM2.5以“汇”作用为主,且面积比越大、斑块破碎度越低、大斑块规模越大,“汇”作用越强;③农用地、湿地对PM2.5作用复杂,“源”、“汇”作用同时兼备,随季节和环境变化而变化。四种景观类型对PM2.5的贡献率中,林地贡献最大,建设用地和湿地次之,农用地最小。由此可见,研究区PM2.5的显著空间差异主要是因为景观结构差异大,区域北部以农用地、建设用地和湿地等混合用地为主,“源”作用较强,而南部以林地为主,“汇”作用较强。从缓解霾污染角度看,增加城市绿地面积(林地)并用以分割建设用地大斑块,使建设用地破碎化、“卫星城”化,可以降低PM2.5的累积强度,强化植被的滞尘作用,有利于区域霾污染调控。
  (5)从全年和污染过程尺度对比分析了气象因子对PM2.5浓度的影响和贡献。全年尺度上,PM2.5与大气温度(T)、相对湿度(RH)、降水量(PRE)、气压(P0)和风速(WS)呈显著负相关关系,而污染过程尺度下这种显著相关关系减弱甚至消失,且RH与PM2.5转为正相关关系,主要是因为霾污染过程主要爆发在弱天气系统下,避开强降雨和大风速的“强烈”作用,气象因素的影响力明显降低。同时,在污染发生过程中,T升高可加速二次颗粒物转化,WS较低时可使污染物缓慢向周边扩散,形成连片污染,而RH增加可促进颗粒物吸湿增长,进一步加剧霾污染。总体上看,温度对PM2.5日浓度的贡献率最大,其他因子相差不大,不同尺度RH贡献变化较大,说明其对PM2.5作用有不确定性。但RH对PM2.5污染的助推作用不可忽视。
  (6)基于RH的视角综合分析了PM2.5污染的发生过程和机理。结果表明,极干燥环境下(RH<45%),人类活动排放的各类污染物在一定时空范围内积聚和累积,大部分气态前体物尚未转化为细颗粒物,PM2.5主要来源于本地一次排放或远距离传输,浓度波动大,此时为污染过程发生之前或污染初期;45%<RH<70%,RH增加导致粗颗粒物吸湿潮解速度加快,同时“气-粒”转化加速,致使PM2.5浓度开始升高并逐步抵达峰值,此时污染过程爆发并进入持续阶段;湿度继续增加至RH>80%时,颗粒物吸湿增长至产生重力沉降,PM2.5浓度逐渐减小直至污染过程结束。
[硕士论文] 任宏
公共管理 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国经济的飞速发展与人民生活水平的不断提高,机动车已经成为大众生活中不可或缺的一部分,根据《中国机动车环境管理年报(2017)》显示,我国已连续八年成为世界机动车产销第一大国。机动车保有量的迅速增长反映了我国居民生活的持续改善,但随之而来的环境问题却日益严峻。
  通过研究表明,机动车尾气排放物是造成环境污染的“真凶”之一,其主要的排放物有颗粒物(PM)、碳氧化物、碳氢化合物、氮氧化物与含氯氟烃。这些污染物不仅会对人体健康造成恶略的影响,而且会对人类总体的生存环境构成威胁。
  党的十九大报告中也多次指出治理大气污染的紧迫性,标志着机动车尾气治理已经受到了党和政府的高度关注。本文将以乌海市的环境及机动车保有量资料为研究模板,立足负外部性理论基础,并按照治理理论的理论框架,总结业内专家学者给出的合理化建议,全面提出改善乌海市机动车尾气治理的路径,为中小城市机动车尾气治理领域提出有益借鉴。
  在本文的研究过程中,笔者首先从机动车尾气污染对人类及全社会的危害得到机动车尾气污染治理的紧迫性,希望通过本文的研究提出切实有效的治理措施,减少机动车尾气污染对人类的危害,保证生态环境的健康,并对国内外关于汽车尾气治理方面的研究成果进行深入的分析和总结,为本文的论述提供研究依据。随后对乌海市现有机动车进行不同领域的分类统计,并对乌海市空气质量现状进行梳理,并选取合适的排放因子经验数据,以乌海市机动车现状为模板,计算得到乌海市机动车主要污染物的排放清单,得出机动车排放标准与空气污染指数的关系,找出乌海市汽车尾气治理的主要对象。根据统计结果以及尾气排放现状利用Gompertz模型,得到乌海市机动车保有量增长的一般规律以及预测直至“十三五”计划的最后一年(2020年)的乌海市机动车保有量并据此计算出2020年在现行尾气治理政策下,乌海市机动车尾气污染物的排放清单,根据预测结果说明现行治理政策并不能达到尾气治理效果。然后对乌海市现行的尾气治理政策逐条分析,得到其不足之处,并结合上述预测结果运用比较分析法,提出中长期的经济手段、政策手段与法治手段解决乌海市机动车尾气治理问题,论述其有效性。
[硕士论文] 洪小飞
环境工程 河北科技大学 2018(学位年度)
摘要:研究城市机动车污染物排放特征对控制区域环境质量有重要意义。本文在分析总结机动车尾气排放一般特性及其危害基础上,基于石家庄机动车保有量近三年的增长变化,对石家庄机动车保有量、机动车类别进行统计分析。统计了不同机动车检测站的检车数据,给出论文机动车型号、年限和运行状况对污染物排放的影响规律,采用污染因子法、源解析燃油消耗法及交通流量分析出机动车污染物总量的变化趋势,剖析了燃油类机动车污染物随年限的变化情况。利用数学模型对机动车保有量进行了预测。同时采用线性回归模型研究机动车污染物排放量和保有量的关系,进而预测未来几年的污染物排放量,给出了不同状况下市区机动车污染源清单,预测了典型限行措施对主要污染物消减贡献。在机动车污染排放特性研究基础上,总结了石家庄机动车污染防治所面临的问题,结合目前国内外机动车污染防治的案例分析,分析了石家庄市机动车污染防控存在问题,并对石家庄机动车尾气防治工作给出合理化建议。
[硕士论文] 何玮光
环境工程 河北科技大学 2018(学位年度)
摘要:在日益增长的环境问题下,随着能耗的加大、城市文明和工业现代的发展,空气污染已经成为大家关注的重点。为了更好的控制空气污染,首先应该对空气的质量给与合理的评论,其次在对空气污染的产生原因进行合理的分析,最后找出能够控制空气污染的有效方法。
  本文以2013年至2015年保定市环境空气自动监测站的SO2、NO2、CO、O3、PM10和PM2.5监测数据和气象数据为研究的基础材料,详细总结了保定市的基本情况,重点分析了环境空气质量现状、各污染物的时、空分布特征。保定市环境空气质量现状是2016年优良天数为155天,环境空气质量综合指数为9.05。环境空气六项污染物中除二氧化硫的年均值达标外,其余项目均未到达国家二级标准。2013~2015年保定市区空气质量优良天数逐年增加,重度污染以及严重污染天数逐年减少,市区环境空气质量综合指数逐年降低,空气质量有所改善。根据《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ663-2013)和《环境空气质量标准》(GB3095-2012)相关要求,结合世卫组织、欧盟、美国、香港和其他国家的标准限值,将我国的两级标准扩展为四级评价标准,利用模糊综合评价法对2013~2015年保定市的环境空气质量进行综合评价,通过最大隶属度原则可知,2013~2015年保定市环境空气质量均属于Ⅳ级(中到重污染),环境空气质量较差。隶属度的变化同时也说明2013~2015年颗粒物、臭氧污染情况较为严重,但2014年以后颗粒物和臭氧的污染情况均有所改善,这与第三章中年际变化的结论趋于一致。利用灰色关联分析法,从气象因素、绿化、经济和人口因素等方面对影响环境空气质量的因素进行分析。得出风速和降水量在一定程度上对污染物影响较大,能够起到扩散和稀释作用,但没有一个气象因素对污染物的关联度都比较好,这也说明气象因素存在相互作用,可共同影响环境空气中的污染物浓度;建成区的绿地率、重点工业企业废气排放量、单位GDP能耗、城区人口和机动车保有量对各污染物的影响程度较大。最后结合分析结果从城区燃煤污染控制、强化移动源控制、提高建成区绿地率,控制扬尘污染以及加强生活源及其他污染治理四个方面提出了改善保定市环境空气质量的具体措施。
[博士论文] 金鑫明
动力工程及工程热物理;工程热物理 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:近年来雾霾已成为大气环境污染的重要形式,研究雾霾主要成分细颗粒物的输运特性进而提出防治措施,对于提高环境空气质量,保护人类身体健康具有重要意义。本文以城市道路和室内环境为研究对象,探究了细颗粒物在开放和封闭空间内的输运过程,考察了纤维滤料对细颗粒物的过滤性能。主要的研究内容包含如下几部分:
  首先,以城市中典型道路及其附近区域为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的方法,建立了气象环境因素与车辆尾气排放特征的耦合模型,揭示了尾气对于道路及路旁建筑环境空气质量的影响机理。此外,以整个道路上的平均颗粒浓度为依据,建立了颗粒物在路旁建筑环境中的输运模型,探索路旁障碍物对于颗粒传输的影响机制。结果表明,风向对于街道内颗粒物的浓度分布影响显著。在平行风向下,街道内部的颗粒物浓度较低,而垂直和倾斜风向容易造成颗粒物在街道内积聚。较高的硫酸蒸汽和有机蒸汽排放率会促进成核作用,且凝结核颗粒会迅速长大,从而污染环境。因而,需要严格限制尾气中二氧化硫和有机蒸汽的排放量。路旁隔音墙能够阻挡来流空气,限制颗粒物向下游区域运动,从而产生较低的室内颗粒浓度。路旁的植被虽然可以阻挡空气流动,但无法有效地限制颗粒物传输。楼前的植被也容易造成颗粒物在建筑物附近区域聚集。增大植被的沉积速度可以降低室内颗粒物浓度。以上研究揭示了微环境内机动车排放源对空气质量的影响,量化了尾气对雾霾天气的贡献比例,从而为相关部门制定机动车减排政策以及道路设计标准提供参考。
  其次,采用光学气溶胶粒径谱仪对室内外的颗粒浓度进行监测,发现雾霾天气中室外颗粒物浓度是室内环境的2倍左右。室内外颗粒物的数量浓度主要集中在dp≤0.25μm的范围。而仅靠关闭门窗无法有效地限制室外颗粒向室内环境渗透。
  第三,采用滑移通量模型研究了自然通风过程中,室外颗粒物对于室内空气质量的影响。揭示了不同风向、风速条件下细颗粒物由室外向室内的输运特性,量化了不同颗粒物在房间内的沉积流量。结果表明,较小的颗粒在室内环境中分布地更加均匀,而较大的颗粒呈现出分层的分布状态。风向和风速对房间壁面上的颗粒物沉积流量影响较小。小颗粒在天花板上的沉积流量高于大颗粒三个数量级。此外,随着风速增大,风向对于室内颗粒物平均浓度的影响愈发明显。
  第四,采用拉格朗日颗粒追踪模型探究了室内净化器摆放位置、送风口朝向和洁净空气量等因素对于房间中均匀与非均匀分布颗粒物的净化效果。结果表明,采用较大的洁净空气量,能够快速降低室内悬浮颗粒物浓度。当洁净空气量较小时,净化器的摆放位置对于其过滤效果的影响逐渐增大。向下的送风朝向容易形成空气“环路”,不利于颗粒物的净化。此外,对于吸烟和咳嗽过程的研究表明,净化器距离人体越近,室内悬浮颗粒物的浓度降低的越快。
  最后,采用数值方法研究了椭圆纤维滤料内部的颗粒物流动状态。探究了不规则排布的椭圆纤维对于细颗粒物的净化效率。揭示了不同高宽比、表面速度和固体体积百分数对于净化效率的影响。总体而言,增大纤维滤料的有效碰撞面积能够显著提高过滤效率。当固体体积百分数较高时,矮胖型椭圆纤维的过滤效果强于圆形纤维。在多种工况下,细长型纤维均可显著增强滤料的过滤效率。但是椭圆纤维对应的质量因子普遍较低。该研究对于实际工程中纤维滤料过滤性能的提升具有重要意义。
[硕士论文] 张旗
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着中国社会的进步和经济的发展,城市化和工业化的进程在不断的加快。然而伴随着经济快速发展而来的是中国因高能耗低产出的粗放式发展模式所引发的环境污染问题,尤其是近几年频繁发生的空气污染事件。空气污染不但危害人们的身体健康,给人们的日常生活带来不便,而且制约了人类的生存和社会的发展。因此了解空气污染的扩散迁移规律,通过有效的方法进行空气污染的扩散分析和空气污染的预测是环境部门与机构进行空气污染监管防控和辅助决策的重要的研究内容。
  大气污染扩散模型是一种根据污染物扩散迁移规律,通过污染源排放当量和当时的气象数据模拟空气污染物扩散的复杂的数学模型。运用大气污染扩散模型计算得到的结果通常是数据文本,不方便可视化和分析决策。而GIS具有强大的空间数据可视化以及空间分析功能。所以将两者有效的结合可以更好的对空气污染扩散进行模拟、预测、分析和展示。
  本文在对国内外研究现状分析的基础上,深入的分析了影响大气扩散的主要因素,研究了高斯扩散模型、BP神经网络等数学理论,分析了扩散模型参数的确定方法;采用自适应学习率对BP神经网络进行了改进,优化了BP神经网络学习率,加快BP神经网络的学习速率;探讨了空气污染分析和GIS结合的方法,运用GIS技术进行污染扩散边界和初始条件的确定,进行空气污染数据的处理、空间分析,采用空间插值方法进行污染数据处理结果的可视化表达。最后采用ArcGIS Engine组件技术,基于.NET和Visual Studio集成开发环境研发了空气污染扩散与预测系统,实现了空气污染数据的处理、查询统计、空气污染扩散模拟、基于BP神经网络的空气预测污染预测等功能。有效的实现了对空气污染数据的存储、管理、分析和可视化表达。
  本研究整合了GIS和空气污染扩散与预测模型,初步试验证明可以有效地对空气污染进行模拟和预测,为环保部部门和机构对空气污染的治理和研究提供技术支持和辅助决策。
[硕士论文] 刘旖
应用统计 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,我国空气污染状况严重,雾霾天气频频发生,各种大气污染物对人类生活造成严重影响。深入分析我国空气污染的成因对于制定科学有效的治污政策至关重要。因此,我们需要找出空气污染的具体特点,有效缓解空气污染问题。包括空气污染集中在哪里?邻近地区的空气污染是否有溢出效应?空气污染的影响要素是什么?这些因素与我们想象中的因素是否相同,以及其对空气质量的影响程度有多大?这些问题对于探索空气污染的特征有重要的现实意义。
  本文探讨了我国30个省份空气污染的空间效应。研究中首先对我国空气质量指数随时间分布情况进行考察,初步了解我国空气污染的现状,研究结果显示我国空气污染具有随季节变化的特征,具体表现为冬季空气污染最为严重,春秋季节次之,而夏季最好,且北方地区空气污染较南方地区严重;运用空间自相关分析考察全国范围内各省空气污染在空间上的效应,全局空间相关性分析的结果显示我国各省份的空气污染在空间上具有较强相关性,且近几年的相关系数在0.5左右水平波动;局部空间相关性分析表明空气污染具有明显的空间集聚效应,且集聚模式呈现为高-高集聚和低-低集聚形式。其次,为避免多重共线性引起的模型结果误差,本文通过建立主成分回归模型分析了我国空气污染的各影响因素,确定空气污染的影响因素及其作用力大小。模型结果显示国内生产总值、常住人口总数、民用汽车保有量、供热面积、在建工程施工面积、能源消耗量、降雨量都在一定程度上影响空气质量水平。根据主成分回归分析模型结果确定最终的解释变量,建立空间误差模型以及空间滞后模型,通过两种模型分析结果对比,结果显示具有随机效应的空间滞后模型拟合效果更佳,说明空气污染具有一定的空间溢出效应。由空间滞后模型相关系数得出本省份内空气污染受周边省份空气污染影响较大。各个解释变量均有不同程度上的空间作用。因此空气污染防治问题不能依靠单一城市、省份孤军奋战,应该要靠区域间协作,共同治理。
  本文最后根据实证分析结果,并结合发达国家治理空气污染的成功经验,对我国的空气污染治理问题提出了合理化的建议。
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