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2012年全国环境风工程学术会议

作者：林官明赵汝敖北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100871

大型建筑物的空调通风系统存在排放废气和引入新风的动态换气过程,其中废气的再吸入是工程设计中尽可能要避免的.本文以北京某大型建筑物为例在环境风洞中进行了建筑物所排废气再吸入的实验研究,在1∶300的模型上模拟了10个排气口废气... 详细信息

大型建筑物的空调通风系统存在排放废气和引入新风的动态换气过程,其中废气的再吸入是工程设计中尽可能要避免的.本文以北京某大型建筑物为例在环境风洞中进行了建筑物所排废气再吸入的实验研究,在1∶300的模型上模拟了10个排气口废气的扩散,测量了59个新风口的浓度数据,发现有若干新风口在特定风向下存在比较明显的再吸入问题.

关键词：建筑物空调通风系统废气再吸入风洞实验

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利用FLUENT模拟建筑物对流动与湍流的扰动及对大气扩散的影响

利用FLUENT模拟建筑物对流动与湍流的扰动及对大气扩散的影响

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2012年全国环境风工程学术会议

作者：李沁怡蔡旭晖北京大学环境科学与工程学院/环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100871

采用德国汉堡大学发布的风洞模拟数据验证了本研究采用的CFD软件FLUENT6.3的设置能否模拟建筑物对流动与湍流的扰动作用.在总结前人关于人流条件研究的基础上,提出了一种生成与粗糙地面相适应的充分发展的平衡的人流条件的获取方式.利用... 详细信息

采用德国汉堡大学发布的风洞模拟数据验证了本研究采用的CFD软件FLUENT6.3的设置能否模拟建筑物对流动与湍流的扰动作用.在总结前人关于人流条件研究的基础上,提出了一种生成与粗糙地面相适应的充分发展的平衡的人流条件的获取方式.利用GAMBIT建立了基于某地气象观测塔基及周边建筑物的模型,采用FLUENT及其中的K-ε湍流闭合方案,模拟了建筑物对大气流动与湍流的扰动以及对大气扩散的影响.结果表明,本研究采用的设置可以充分反映建筑物对流动与湍流的扰动作用,与风洞结果符合较好;本研究提出的入流条件获取方式能正确反映地表物理特性,也符合一般规律;模拟结果显示建筑物之后的尾涡效应、建筑物侧面尤其是顶角处风速的增大、建筑物迎风面的垂直向上风的产生现象明显,建筑物下风向湍流动能增加,城市冠层内部湍流发展受地表与建筑物限制,污染物扩散受流动与湍流场影响.

关键词：污染物大气扩散建筑物流动场湍流场数值模拟

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由单粒子特征探讨北京冬季雾天大气颗粒物的演变过程

由单粒子特征探讨北京冬季雾天大气颗粒物的演变过程

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第19届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2012年学术年会

作者：牛红亚胡伟郭庆丰胡敏北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京 100871

为了解雾中细颗粒物的转化、模拟云过程中颗粒物的变化,同时研究雾过程对颗粒物的清除作用,本研究利用多级撞击式采样器在北京大学城市大气环境定位观测站(北京大学理科1 号楼六层平台)采集了2012 年1 月10 日4：00-10：00 雾过程及12：... 详细信息

为了解雾中细颗粒物的转化、模拟云过程中颗粒物的变化,同时研究雾过程对颗粒物的清除作用,本研究利用多级撞击式采样器在北京大学城市大气环境定位观测站(北京大学理科1 号楼六层平台)采集了2012 年1 月10 日4：00-10：00 雾过程及12：00-14：00 雾后晴天的气溶胶样品.采用透射电子显微镜对样品进行单颗粒分析,得到颗粒物的粒径、形貌及混合状态.雾过程采样期间PM2.5 的均值为331.5 μg/m3,RH 的均值为80％,最大值达88％,天气处于静稳状态,风速均值仅为1.1 m/s;雾后晴天样品采集过程中RH 均值为20％,而风速均值高达5.2 m/s.研究发现,(1)雾中样品气溶胶的粒径谱分布呈双峰模态,主峰为0.45 μm,次级峰约为1.5 μm,而雾后晴天样品气溶胶的粒径谱呈单峰模态,谱峰为0.35 μm.(2)雾中样品以积聚态的二次粒子和发生内、外混合的黑碳气溶胶粒子为主.积聚态二次粒子呈圆形,主要含有水溶性物质且吸湿增长明显,在电子束照射下容易挥发,其数量占各样品粒子总数的比例均值为59％.黑碳气溶胶粒子多为团聚状,其中60％的粒子发生老化,具有明显核-壳结构的粒子占老化黑碳气溶胶的75％.雾中样品采集经历早高峰时段,但是并未发现来源于机动车排放的新鲜黑碳颗粒物,表明黑碳粒子排入大气后在短时间内发生了老化团聚.(3)雾后晴天气溶胶粒子以具有挥发性的积聚态二次粒子为主,数量比达到83％,其余为黑碳粒子.根据积聚态二次粒子的卫星滴结构及挥发性特征,判断出积聚态粒子以硫酸盐为主,可能是硫酸铵.黑碳粒子中有57％的粒子发生老化,其中具有核-壳结构的粒子仅占老化粒子的23％.由于雾过程后风速增大,天气转晴,光照增强,相对湿度降低,积聚态二次粒子和黑碳粒子的吸湿性均不明显.研究结果表明,大雾过程中高相对湿度及高浓度污染物促进了黑碳气溶胶粒子的老化,同时黑碳气溶胶粒子也为污染气体提供了非均相化学反应的界面,一些气体污染物在雾滴存在时可以通过非均相化学反应生成新的物质;气溶胶粒子和污染气体可通过雾中湿沉降过程被清除,雾后的强风天气也有利于大气中污染物的扩散清除.

关键词：雾黑碳积聚态二次粒子内混合外混合

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春季一次沙尘过程对北京城市气溶胶特性的影响

春季一次沙尘过程对北京城市气溶胶特性的影响

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第19届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2012年学术年会

作者：胡伟牛红亚陈晨张代洲胡敏北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100871 熊本县立大学环境共生学部熊本8628502 日本

沙尘天气过程是影响北京春季空气质量的重要过程之一,严重时造成持续几天颗粒物空气质量超标.在我国PM2.5 标准公布后,对极端天气过程的研究可为PM2.5 控制提供科学依据.为此,本研究利用北京大学城市大气环境定位观测站,采用多种监测手... 详细信息

沙尘天气过程是影响北京春季空气质量的重要过程之一,严重时造成持续几天颗粒物空气质量超标.在我国PM2.5 标准公布后,对极端天气过程的研究可为PM2.5 控制提供科学依据.为此,本研究利用北京大学城市大气环境定位观测站,采用多种监测手段综合分析了2012 年3 月29～31 日沙尘天气过程中气溶胶特性的演变.利用流量为2.2 l/min 的三级撞击式采样器采集粒径大于0.2 μm的气溶胶样品,采用透射电子显微镜(TEM)及带能谱的扫描电子显微镜(SEM-EDX)进行分析,得到单颗粒形貌、粒径和化学组成等特征;采用气溶胶粒径谱分析仪(Nano-SMPS+SMPS+APS)测量大气气溶胶的粒径谱分布;同时观测了气象参数、气态污染物和颗粒物质量浓度等,分析了本次沙尘过程对北京城市大气气溶胶的影响.沙尘气团到达北京时,风速突然升高到5 m/s,气压下降到最低值约1005 hPa.除O3 外,不同气体的浓度均发生直线下降,而PM2.5 浓度更是下降到原来的1/4 左右,积聚模态颗粒物数浓度降低一个数量级以上.随后风速持续增强,最大值达8 m/s,气压不断上升至1018 hPa,气团影响持续大约34 h.3 月30 日21 时左右,风速突然降低到1 m/s,出现浮尘天气,O3 和PM2.5 浓度骤然升高,而其他气体污染物浓度均不同程度降低.PM2.5 浓度上升到沙尘过境前的3～5 倍,积聚模态颗粒物的数浓度均值为400 cm-3,远低于高污染天颗粒物数浓度水平(6300 cm-3).受沙尘影响,粗模态粒子对颗粒物总体积浓度的贡献最高达93％,PM10 浓度最高达到1000 μg/m3,PM2.5 仅占约4％,水平能见度由30 km 下降到6 km.3 h 后风速增强至5m/s,浮尘转变为扬沙,PM2.5 浓度降低到约10 μg/m3,而O3 的浓度保持在较高水平(96 μg/m3).采用SEM-EDX 对30 日21 时采集的样品进行单颗粒分析发现,大气颗粒物以不规则形状矿物颗粒为主,粒径谱呈单峰模态,谱峰为3.5 μm,粒径集中在1～7 μm.93％的粒子含Si 元素,85％的粒子含有Al 元素,说明粗颗粒以沙尘粒子为主.Na、Cl、S 仅在大于3 μm 的粒子中检出,Mg、Al、K、Fe 在大于3μm 的粒子中相对检出率较高.经后向轨迹分析发现,本次沙尘来自蒙古地区,途径中国内蒙,甘肃等地到达北京,主要为来自长距离输送的沙尘源区粒子.TEM 分析细粒子发现,细颗粒物主要分布在0.2～0.5 μm,以积聚模态的矩形或椭球形积聚模态二次粒子为主,在电子束照射下所含成分易形成气泡挥发,兼有少量链状的黑碳粒子和不规则形状的矿物粒子.颗粒物粒径谱分布显示,浮尘发生时核模态和爱根核模态颗粒物数浓度成倍上升,最高分别达到17296 cm-3 和4447 cm-3,而积聚模态颗粒物数浓度仍然较低,最高仅667 cm-3,沙尘粒子可能抑制了积聚模态粒子的生成.研究结果表明,粗粒子主要以沙尘粒子为主,细颗粒物的形貌、成分特征与清洁大气及远洋环境下的粒子非常相似,沙尘过境时强风对污染物的稀释作用明显,但是带入的沙尘粒子急剧增加PM2.5和PM10 浓度水平;颗粒物的数浓度及粒径谱分布表明,沙尘粒子对积聚模态粒子的生成可能具有抑制作用.

关键词：沙尘积聚模态数浓度粒径谱单颗粒

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Models-3/CMAQ和CAMx对珠江三角洲臭氧污染模拟的比较分析

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中国科学：化学 2011年第11期41卷 1750-1762页

作者：沈劲王雪松李金凤李云鹏张远航环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京大学环境科学与工程学院北京100871

运用Models-3/CMAQ和CAMx两个区域空气质量模式同时对珠江三角洲2004年10月的臭氧污染进行模拟,利用监测网12个站点的观测数据对两个模式的臭氧模拟效果进行统计评估,并应用过程分析技术,量化各种大气物理、化学过程对臭氧浓度变化的影... 详细信息

运用Models-3/CMAQ和CAMx两个区域空气质量模式同时对珠江三角洲2004年10月的臭氧污染进行模拟,利用监测网12个站点的观测数据对两个模式的臭氧模拟效果进行统计评估,并应用过程分析技术,量化各种大气物理、化学过程对臭氧浓度变化的影响,探讨两个模式结果偏差产生的主要原因.CMAQ与CAMx均能较好地模拟出珠江三角洲大多数站点的臭氧浓度水平和变化趋势,与监测值的相关系数分别为0.73,0.74,标准化平均偏差分别为-8.5%、8.8%、标准化平均误差分别为36.7%和37.9%;两个模式的模拟结果具有很高的相关性(相关系数R为0.92)和较为一致的空间分布,但CMAQ的臭氧模拟浓度总体上较CAMx的结果偏低约17%.两个模式对珠江三角洲不同地区、不同类型站点的模拟结果一致性不尽相同.在干沉降、化学反应参数、垂直输送等方面处理方法上的差异共同造成了两个模式对珠江口沿岸站点臭氧模拟结果上的差别;细网格边界浓度差异是造成上风向区域站点CAMx模拟浓度比CMAQ结果偏高的主要原因.CAMx有必要提供更多干沉降的算法供选择,改善光解速率等计算方法可能改善CMAQ臭氧模拟结果.

关键词：珠江三角洲 CMAQ CAMx 臭氧过程分析

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分子光谱技术在大气颗粒物非均相化学研究中的应用

分子光谱技术在大气颗粒物非均相化学研究中的应用

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第十七届全国分子光谱学学术会议

作者： CHEN Zhong-ming 陈忠明 ZHAO Yue 赵岳 State Key Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control College of Environmental Sci 北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京 100871

对流层大气颗粒物参与的复杂非均相化学过程严重影响着区域空气质量和全球气候变化，多年来已成为国内外大气环境领域的研究热点。傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱技术作为一种原位和在线研究方法已成为研究大气非均相化学的重要手段。基... 详细信息

对流层大气颗粒物参与的复杂非均相化学过程严重影响着区域空气质量和全球气候变化，多年来已成为国内外大气环境领域的研究热点。傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱技术作为一种原位和在线研究方法已成为研究大气非均相化学的重要手段。基于傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱技术的基本特征，深入总结了这两种分子光谱技术在大气颗粒物非均相化学研究中的应用进展，分析了它们在应用中所面临的挑战，并结合当前和未来大气非均相化学的研究需要，提出了它们今后的发展方向。

关键词：大气污染大气颗粒物非均相化学分子光谱技术

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影响TiO_2纳米管光电催化还原Cr(VI)的因素探讨

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催化学报 2011年第9期32卷 1525-1530页

作者：汪青尚静宋寒北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100871

采用阳极氧化法在Ti基底上生长TiO2纳米管(TNT)阵列薄膜,利用扫描电镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行了表征.以TNT薄膜为光阳极、Ti网为光阴极,在酸性条件下进行紫外光光电催化还原Cr(VI),探讨了外加偏压、NaCl浓度、柠檬酸浓度以及... 详细信息

采用阳极氧化法在Ti基底上生长TiO2纳米管(TNT)阵列薄膜,利用扫描电镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行了表征.以TNT薄膜为光阳极、Ti网为光阴极,在酸性条件下进行紫外光光电催化还原Cr(VI),探讨了外加偏压、NaCl浓度、柠檬酸浓度以及Cr(VI)初始浓度对反应性能的影响.结果表明,外加电压有效地促进了电子和空穴的分离,使Cr(VI)的光电催化还原效率明显高于光催化;NaCl的引入增加了体系的导电性,可在一定程度上提高Cr(VI)的光电还原反应速率.另外,柠檬酸作为空穴捕获剂可有效地捕获光生空穴,在一定浓度范围内,Cr(VI)的光电还原反应速率随柠檬酸浓度的增加而增加.在1.5V偏压,1.0mol/LNaCl,0.5mmol/L柠檬酸条件下,初始浓度为17.7mg/L的Cr(VI)反应60min时,其转化率达到98.6%.

关键词：二氧化钛纳米管六价铬光电催化还原

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蚊香和佛香燃烧过程中苯系物的排放研究

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中国环境科学 2011年第12期31卷 1958-1964页

作者：刘晓途汪冰冰骆娜闫美霖白郁华刘兆荣北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100871

利用小型烟雾箱对6种市售蚊香和5种佛香燃烧过程进行采样研究,定量分析释放的5种苯系物(苯、甲苯、乙苯、对/间二甲苯、邻二甲苯),利用单室质量平衡模型分别计算排放系数.结果表明,蚊香和佛香的不同品牌之间苯系物的排放系数相差较大,... 详细信息

利用小型烟雾箱对6种市售蚊香和5种佛香燃烧过程进行采样研究,定量分析释放的5种苯系物(苯、甲苯、乙苯、对/间二甲苯、邻二甲苯),利用单室质量平衡模型分别计算排放系数.结果表明,蚊香和佛香的不同品牌之间苯系物的排放系数相差较大,蚊香中5种苯系物的平均排放因子分别是77,101,94,250,94μg/g,佛香中5种苯系物的平均排放因子依次是732,598,2084,2349,221μg/g.蚊香与佛香燃烧释放物中含量最高的苯系物均是间/对二甲苯,分别占总含量的41%、39%.取测得的最大排放速率,采用室内空气质量模型模拟一般条件下蚊香和佛香燃烧释放苯系物对室内空气的影响,分析结果显示,燃烧蚊香造成室内苯、甲苯和乙苯的最大模拟浓度分别是31,45,86μg/m3,燃烧佛香造成室内苯、甲苯和乙苯的最大模拟浓度为65,66,187μg/m3.

关键词：苯系物排放速率排放因子蚊香佛香

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医院和实验室室内环境中挥发性有机污染物的比较

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中国环境科学 2011年第7期31卷 1102-1108页

作者：骆娜刘晓途闫美霖罗超文刘兆荣北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100871

分别采集了医院和实验室环境空气样品,通过GC-MS/FID对样品进行定性分析.共定性检测出116种挥发性有机物(VOCs).在这两类环境中检出频次较高的VOCs物种包括乙烷、丙烷、正丁烷等烷烃;乙烯、丙烯、1-丁烯等烯烃;苯、甲苯、乙苯等芳香烃;... 详细信息

分别采集了医院和实验室环境空气样品,通过GC-MS/FID对样品进行定性分析.共定性检测出116种挥发性有机物(VOCs).在这两类环境中检出频次较高的VOCs物种包括乙烷、丙烷、正丁烷等烷烃;乙烯、丙烯、1-丁烯等烯烃;苯、甲苯、乙苯等芳香烃;氯甲烷、二氯甲烷等卤代烃和丙酮等含氧有机物.在实验室中经常使用的试剂如正己烷、甲苯、乙醇、丙酮等呈现较高的水平,高于室外1～3个数量级.在医院的部分候诊区中检出较高浓度的甲苯、乙苯、二甲苯,需要引起关注.

关键词：挥发性有机物(VOCs) 医院实验室分布特征

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在线大气汞分析仪渗透管标定方法研究

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环境科学学报 2011年第6期31卷 1192-1197页

作者：陈枳君曾立民环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京大学环境科学与工程学院北京100871

为了实现在线大气汞分析仪的自动标定,本文选用商用的汞渗透管,自主设计了渗透恒温装置（控温精度为0.1℃）,搭建了大气汞分析仪的标定模块,利用该模块建立了3种标定方法.与本实验组研发的在线大气汞分析仪联用对3种方法进行对比研究.... 详细信息

为了实现在线大气汞分析仪的自动标定,本文选用商用的汞渗透管,自主设计了渗透恒温装置（控温精度为0.1℃）,搭建了大气汞分析仪的标定模块,利用该模块建立了3种标定方法.与本实验组研发的在线大气汞分析仪联用对3种方法进行对比研究.①稀释气法：与经典的渗透管动态配气法相同,通过改变稀释气体流量（1~5 L,精度为20 mL）实现发生不同浓度的标准气（0~99 ***-3）,所建立的工作曲线线性良好（R2=0.9968）.②固定浓度时间调控法：发生一个固定浓度的汞标准气,通过改变采样时间使富集量不同进而建立工作曲线（R2=0.9968）;③补气法：去掉稀释气路,渗透管载气流量保持不变,补给零空气以达到分析仪的采样流量,改变采样时间实现汞的梯度富集（R2=0.9972）.方法2和3主要适用于富集效率不受样品浓度影响的预富集型汞分析仪的标定.3种标定方法所得结果吻合较好（回归直线的总体斜率无差异）.稀释气法与环境大气的实际情况最接近,通过改变采样时间调控富集量的方法标定用时较短.该标定模块成本低,稳定性好,操作简易.

关键词：大气汞标定渗透管

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