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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] 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] 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] 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。
[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] 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。
[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] 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] 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] 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] 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。
[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。
[博士论文] 徐学哲
光学 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:气溶胶单次散射反照率(ω,散射与消光系数之比)是重要的光学参数,决定着气溶胶粒子散射和吸收所占的比例,其偏差直接影响气溶胶对全球气候变暖的加强或削弱作用。受原位测量方法限制及反照率光谱认知的不足,目前ω的误差依然较大。
  含碳气溶胶中的黑碳(BC)和棕碳气溶胶(BrC)之和,是全球气溶胶最大的吸收体,对气候系统的辐射平衡有重要影响,由于其来源和老化过程的复杂性,至今对其混合状态及其光学特性还存在争议。
  本论文发展了新型的ω光谱原位测量方法,并利用该方法,从实验室秸秆燃烧过程、北京冬季污染条件及寿县夏季高氧化条件的外场观测等三个方面,对含碳气溶胶的光学特性开展了研究。
  本论文的主要内容和创新点如下:
  1.建立了一套宽波段气溶胶单次散射反照率光谱测量系统,首次实现了365-660nm波长范围气溶胶消光、散射、吸收及ω光谱的原位同步测量。消光和散射系数的探测极限分别好于0.83Mm-1和0.60Mm-1(12s采样时间),吸收系数和ω的不确定度分别好于4%和5%。实验室和实际大气测量表明,该宽波段反照率系统能准确测量气溶胶的光谱特性,为含碳气溶胶光谱研究提供了有力工具。
  2.实验室研究了秸秆燃烧产生气溶胶的光学特性。通过实验室燃烧四种我国常种植的农作物秸秆(小麦、水稻、玉米和黄豆),探究了燃烧过程中,秸秆燃烧气溶胶的尺寸分布和ω的变化规律。发现ω和Dg,n(数浓度几何平均粒径)的斜率关系可用于区分燃烧状态,并建立了ω和Dg,s(表面积浓度几何平均粒径)的参数化关系。综合文献报道结果,发现秸秆燃烧产生气溶胶的ω谱呈现波长对应关系,并且吸收波长指数(αabs)~2,表明秸秆燃烧气溶胶中含有棕碳成分。
  3.北京地区冬季外场观测研究了黑碳的消光贡献。首次对成分消光贡献方程中元素碳(EC,Elemental Carbon)的质量消光效率进行了黑碳包裹吸收增强修正,提升了消光构建的准确度。研究发现,在北京地区,PM1.0粒子中有机气溶胶对大气消光的贡献最大。考虑黑碳的包裹吸收增强效应后,EC的消光贡献高达17%。在470nm波长处,EC的吸收增强较大(Eabs~2.4-4.0),并且二次有机气溶胶的吸收贡献也不可忽略。
  4.安徽寿县国家气候观象台夏季外场观测实验,研究了大气氧化性对黑碳混合态及光吸收增强因子的影响。基于寿县夏季的黑碳吸收增强和氧化剂测量,以及新发展的混合态反演算法,研究了大气光化学老化对BC吸收增强的影响,发现了三阶段BC吸收增强机制。首次建立了Eabs和ω的线性参数化关系,可提升模式评估BC直接辐射强迫的准确度。
[硕士论文] 张秋楠
安全工程 哈尔滨理工大学 2018(学位年度)
摘要:工业园区往往规划建设在城市边缘,选址在城市常年主导风向最大频率下风向。随着城市人口的增长和城市化进程的加速,住宅的需求量也在不断增大,住宅项目向城市边缘区转移,旧棚户区被拆迁改造成高层建筑群,此类高层建筑群改造项目在工业园区选址的常年主导风向最大频率下风向也是可能的。工业园区可能泄漏有害物质扩散模型传统的模拟方法选用高斯模型,但是如果下风向存在高层建筑群,则高斯模型仿真的有害物质扩散影响范围就会失真,对事故救援和应急决策产生不利影响。本文以重庆某工业园区常年主导风向下风向棚户区拆迁前后建筑为仿真背景,基于计算流体力学模型,对一般平层行列式布局村落和高层围合式布局建筑群分别进行有害物质扩散模拟仿真,主要开展以下研究:
  1.为解决高斯模型模拟结果受高层建筑群影响问题,利用数值模拟手段进行工业园区下风向大气污染物扩散分析。
  2.工业园区常年主导风向下风向模拟一般平层村落对大气污染物的扩散影响。对比模拟棚户区改造后,高层建筑群对大气污染物的扩散影响。
  3.分析工业园区下风向不同风速对污染物模拟扩散流场和浓度场分布情况。
  4.分析工业园区下风向不同高度层的污染物模拟扩散情况。
  通过对高层围合式建筑群风环境和污染物扩散研究,总结工业园区常年主导风向下风向高层建筑群建设项目对大气污染物的扩散影响规律,研究结果对城市区域设计和工业园区大气污染物扩散模拟提供分析参考。
[硕士论文] 杜诗薇
地图学与地理信息系统 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:气溶胶卫星遥感在对空气质量进行大尺度、连续空间观测上有着重要的优势。但由于气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与PM2.5本身的物理化学性质差异,加上不同时间尺度和区域地理学特征的影响,单通过AOD估算大尺度区域PM2.5浓度的拟合精度并不稳定。基于此,本文选取四川省为研究区,结合AOD与PM2.5浓度的地理学特征,研究比较AOD与PM2.5浓度在全局和局地的线性拟合皮尔逊相关系数p差异,发现2015、2017年AOD与PM2.5浓度的相关系数在亚热带季风气候区、四川盆地、成渝城市群与四川省全局的差异不大(p之差小于0.3),在高原气候、高原山地、三州地区AOD与PM2.5浓度的相关系数虽然很高,且与四川省全局差异明显,但因其PM2.5监测站点分布稀疏,分析结果不具有代表性。综上考虑,最终结合AOD和其他各类特征要素构建2015和2017年四川省全局土地利用回归(Land Use Regression,LUR)模型,并获得2015年及2017年的四川省PM2.5污染分布图。通过分析2015年及2017年的PM2.5污染时空分布格局,对比四川省近三年大气污染治理工作进展及原有重点防控区域的污染变化,为合理进行四川省污染防治政策宏观调控,探讨新时期科学大气污染防控重点区域及政策提供建议。论文主要工作与结论如下:
  (1)利用2015、2017年MODIS Combined AOD数据和四川省地面空气污染监测站点PM2.5浓度数据,制作2015、2017年四川省季均和年均AOD-PM2.5站点浓度空间分布图。结果表明:四川省AOD值的大小与站点PM2.5浓度整体分布相似,春、冬两季AOD高值覆盖面积广且站点PM2.5浓度高;夏、秋两季AOD高值覆盖面积少且站点PM2.5浓度低。受四川省地形、降雨、气温、大气环流等因素的影响,2015年夏、秋两季PM2.5站点浓度分布与AOD高值的变化趋势相反。按气候、海拔地形和社会经济水平对四川省进行分区后发现,AOD和站点PM2.5浓度高值普遍集中于亚热带季风气候区、四川盆地、成渝城市群,低值均集中于高原气候、高原山地、三州地区。说明四川省AOD值与站点PM2.5浓度的时空分布特征虽然在个别季节变化趋势存在差异,但总体变化相同,表现出一定的相关性。
  (2)结合AOD与PM2.5浓度关联性的地理学特征,按气候、海拔地形和社会经济水平对四川省进行分区,进行2015、2017年四川省AOD与站点PM2.5浓度时空相关性分析。结果表明:从四川省全局来看2015、2017年AOD与站点PM2.5浓度均具有一定时空关联性,在春、冬两季的相关性较高,在夏、秋两季AOD与站点PM2.5浓度的相关性表现不稳定。从局部分区来看,亚热带季风气候、四川盆地、成渝城市群的AOD与站点PM2.5浓度的相关性随时间尺度的变化与四川省全局相关性变化基本相似;高原气候、高原山地、三州地区的AOD与站点PM2.s浓度的相关性极高,随时间尺度的变化极小,且与四川省全局相关性变化差异较大。这一方面与四川省西部PM2.5地面监测站点数据稀少、缺失有关。说明高原气候、高原山地、三州地区AOD和站点PM2.5的相关性系数虽然很高,但不具有代表性。另一方面也说明相对于站点数量,将四川省作为研究区范围较小,不能较好的体现全局与局部分区站点PM2.5浓度与AOD关联的差异性,因此将四川省进行局部分区建模再耦合为全局AOD-PM2.5拟合模型的效果和意义不大,最终选择使用AOD和其他各类特征要素构建四川省全局季均和年均LUR回归模型。
  (3)从Combined AOD数据和多源地理特征要素中选取与站点PM2.5浓度相关性最显着的作为模型的预测变量。去除共线性较强的特征变量后,构建四川省2015、2017年季均相年均全局LUR模型。采用10折交叉验证法进行验证,通过判断系数(R2)及调整后的判断系数(R2adj)、相对误差(8)、均方根误差(RMSE)指标评价模型精度。利用构建的LUR模型,获得2015年和2017年四川省PM2.5浓度时空分布图。由PM2.5浓度分布模拟结果可知:2015到2017年四川省PM2.5浓度随时间尺度的变化为冬季最高,春、秋次之,夏季最低;空间分布格局保持“东高西低”不变,但整体PM2.5浓度值有所下降,表明四川省污染大气污染防控已取得初步成果。同时,随着污染局地高低值区的逐步变化,为四川省PM2.5污染联防联控方法及政策调整提供相关建议。
[硕士论文] 张蓝月
环境工程 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:随着社会城市化的加快以及各类大型工业开发区的建成,在带动经济发展的同时产生了一系列大气环境污染问题。大气污染物排放量持续增长,并且变得复杂多变。自上个世纪以来,这些污染物对于人体的有毒有害性逐渐显现[1-3],大气污染防治成为一个世界性的亟待解决的问题。要得到能够代表区域尺度的大气环境污染水平,只能在充分研究气象因素和地理条件的基础上,并利用以点带面或者空间内插和空间外推的方法,从而来得到其空间分布。
  本文首先对收集到的数据资料进行预处理,基于arcgis软件得到进行成都市大气环境质量模拟的基础资料,并以便于MATLAB软件调用的形式存储。然后基于地形调节统计模型、地面气压物理统计模型、Wendlell内插法模拟出研究区域内的气温场、气压场、风场,做出各代表月或具体日期时刻点的空间分布图并进行比较研究。在得到研究区域内的气象因素和地理条件的基础上,以SO2为例,探讨研究区域内的污染物浓度分布水平。最后以其作为研究区域内的污染物本底值,结合气象要素模拟点源大气污染扩散,得到结论如下:
  (1)从地域上看,从北到南整个研究区域气温纬度分带明显;同时山地的气温分布特征也与其余地形分布特征明显不同。在2月、4月、10月,影响气温空间分布的首要因子是纬度,其次是高程;而在7月,其主导因素是高程。由于研究区域主要地形是平原和丘陵,因此所有网格点的气温模拟值服从偏态分布,并且它们在各月份的偏度和峰度无明显差异。各项指标显示暖季的模拟精度优于冷季,这是因为模型并未考虑一些物理机制和效应。
  (2)因为影响地面气压的空间分布的两个主要因素是气温和高程,因此地面气压的大体空间分布都与气温分布一样都呈现纬度分带差异和地形上的差异性。研究区域内1月份的气压变动范围最大,而7月份的变动范围最小;这是由不同地形在不同季节里的气压变化引起的。研究区域内的年主导风向是东南风且季节变化特征不明显,以其空间分布的差异性来说,风向在龙泉山脉偏西靠近成都腹心地带容易发生转变。
  (3)成都市的大气环境质量夏季优于冬季,这是由天气条件决定的。成都市SO2浓度的高值区域主要集中三个区域:成都市城区及其周边、位于成都市西北部的都江堰市和郫县、位于成都市东部的金堂县。其中在白天的12时和18时,污染物浓度最高的区域大多在位于成都市城区及其周边;而在夜间的0时和6时,污染物浓度最高的区域大多在位于其余两个区域。这是由于成都市的地形条件极易导致城市热岛效应,该效应在成都市主城区和其周边郊区之间形成了空间上的局地环流,城区内的热空气上升到高空后分散到郊区,遇冷后下降,最后又回到城区地面。这些下降的冷空气在回到城区过程中将郊区的污染物带进了城中,从而导致城区污染物浓度升高。在夜间存在一些污染企业偷排现象,因此这些企业所在的区域污染物浓度在夜间急剧升高。
  (4)在污染源持续排放未进行处理的情况下,污染源附近的各个网格点的污染物浓度值随着时间推移不断增大,而远离污染源的其他区域的值由于风的稀释作用有略微减小。但是当由浓度差引起的扩散(涉及扩散系数)小于由风引起的对流扩散时,靠近污染源并位于下风向处位置的某些网格点的污染物浓度值反而会减小。
[硕士论文] 陆谊
环境工程 苏州科技学院;苏州科技大学 2018(学位年度)
摘要:自改革开放以来,我国经济迅猛发展,中华民族进入全面复兴的阶段,社会各个方面都不断进步。工业水平是衡量社会主义现代化工业化的重要指标,但是由于种种原因随之而来的污染问题也越来越多,对人民的生活质量带来了很多负面影响。其中,大气污染治理是重中之重,有机废气污染已成为工业区大气污染控制的重点指标。
  工业有机废气种类繁多,治理技术也不尽相同,其中大部分指标还没有统一的国家标准,在大部分对其的监测与评价中会借鉴国外标准或根据地表标准作为依据,由于不是强制监测指标,所以工业有机废气的监测数据较少,在我国当前的环境监督管理中,非甲烷总烃属于常用指标,对于空气中挥发性有机物污染情况的监测具有积极意义。对此,本文通过对实际监测情况的调查与研究后,最终决定选择非甲烷总烃为测量有机废气的指标进行分析和研究。
  本文在研究的过程中,将苏州高新区作为研究对象,通过对区域内的空气包含有机物成分分析与特征污染企业废气监测数据调研等手段,对高新区内的工业有机废气污染情况作了较深层次的研究。与此同时,还对苏州高新区区域范围内的重点企业的实际运作情况进行监测,并根据监测得到的结果进行归纳总结与数据分析,为进一步处理工业有机废气方面提出了一些建议。
[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] 刘俊
环境工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:二次有机气溶胶(SOA)是大气细粒子(PM2.5)的重要组成部分,对气候变化、区域降水、能见度和人体健康有重要影响。现有研究对SOA来源及生成机制的理解还不是很清楚,而基于现有的实验室研究结果与模式模拟不能很好的解释外场环境中的污染情况。在北京近年来频繁经历不同程度的灰霾污染过程中,SOA在灰霾的形成过程中扮演着重要角色。研究城市地区实际大气的SOA生成潜势对于认知SOA的生成转化机制及其对大气细粒子污染的影响具有重要意义。本论文以北京城市地区环境空气为研究对象,从2016年5月至2017年11月的时间范围内,利用气溶胶潜势反应器(Potential Aerosol Reactor,PAM反应器)研究了北京城市地区环境空气的SOA生成潜势的变化规律与影响因素。
  PAM反应器的原理是利用反应器内产生的高浓度羟基自由基(OH·)对环境空气样品进行氧化,老化时间是对潜势很重要的一个影响因素,可根据OH·暴露量即OH·与反应停留时间的乘积计算得到,老化时间表示相当于在实际大气中老化的天数。老化时间对SOA生成的影响主要表现在对SOA的最大生成量(即SOA生成潜势)的影响。夏季的外场观测实验中,SOA生成潜势的小时均值在3.9~9.4μg/m3范围内变化,且呈现夜间高白天低的趋势,在下午4时左右达到最低。SOA生成潜势和甲苯等典型城市挥发性有机物(VOCs)变化趋势一致,而和臭氧浓度反相关。结果表明,除了边界层高度变化影响污染物浓度进而影向SOA生成潜势以外,夏季白天强烈的光化学反应导致环境大气VOCs的消耗,对环境空气的SOA生成潜势也有重要影响。
  通过改变PAM反应器的老化时间,观测结果表明北京地区对应的最佳老化时间在2~4天范围内,SOA生成潜势高达35.0μg/m3;发达城市比如洛杉矶环境空气对应的最佳老化时间在0.8~6天范围内,而SOA生成潜势仅为4.0μg/m3。SOA生成潜势的差别反映出两城市的污染水平的不同。同国外同类研究相比,北京环境大气由于具有更高的VOCs浓度,其SOA生成潜势要明显高于其他地区。通过不同污染条件实际大气中进行的PAM实验发现VOCs的浓度能够明显地影响SOA生成潜势。当环境中典型VOC苯的浓度由0.49ppbv上升高1.54ppbv时,SOA生成潜势从7.1μg/m3增加到30.2μg/m3,其对应的最佳老化时间从大约2天增加到4天左右。相比发达城市,北京地区较高的VOCs浓度导致了环境大气较高的SOA生成潜势,可能对北京地区持续的灰霾过程有重要贡献。
[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。
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