大气层与大气压的变化

2024-08-05

大气层与大气压的变化（精选八篇）

大气层与大气压的变化篇1

近年来, 随着我国经济快速发展, 煤炭、石油以及天然气等大量的消耗, 导致了大量有毒有害物质排放到大气中, 造成严重的大气污染。由于大气环境问题频发以及公众环境意识的提高, 大气污染受到了越来越多地关注和重视, 尤其是2013年上半年, 全国各地的雾霾天气的发生、灰霾等大气环境问题也引起广泛关注[1]。很多学者对大气污染物变化特征进行了研究[2~4]。

目前, 我国城市空气质量变化的研究主要集中在京津翼、长三角和珠三角、大中型城市如西安等[3~7], 而对二线和三线城市空气污染研究还较少。重庆是我国西南地区的工业重镇, 也是我国重要的老工业基地之一。大气污染比较严重, 素有“雾都”之称。目前, 关于重庆大气污染状况已有一些报道。比如刘永琪等统计分析, 发现重庆市大气污染程度呈现出明显减轻的趋势, 夏季大气质量最好, 而冬季大气污染状况最严重。

江津区地处四川盆地边缘属丘陵低山地貌, 静风和逆温频率高, 年均风速低, 位于长江上游, 三峡库区尾端。江津区大气环境总体质量良好。2013年, 空气中二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物年均浓度值分别为0.044mg/m3、0.043mg/m3和0.086mg/m3, 达到国家二级标准。全年环境空气质量优良率为90.2%。

2 江津区大气环境污染物现状

近年来, 江津区以城区大气污染防治为重点, 先后实施了推广清洁燃料、创建烟尘控制区、创建无煤区、创建重庆市环保模范城区等环保举措, 主要控制城市扬尘污染、燃煤及粉尘污染、机动车尾气污染等, 促进江津城区空气质量持续改善。

2.1 二氧化硫排放趋势分析

2011~2013年江津区二氧化硫排放量年际变化如图1所示, 2011年二氧化硫区域总排放量达到106546t, 2012年排放量明显下降。二氧化硫主要来源为工业源占78.1%, 交通源占15.5%, 民用源占6.4%;其中, 工业源以火电、工业炉窑及燃煤锅炉排放为主。近年来, 江津区完成了近100台燃煤锅炉、150台燃煤大灶煤改清任务, 污染企业实现达标排放, 空气质量得到显著改善。从图1可以看出, 二氧化硫城镇生活源排放比例较小, “十二五”期间基本保持稳定。区域总排放量与工业源的排放趋势一致, 工业源是影响江津区二氧化硫排放的主要因素。

2.2 氮氧化物排放趋势分析

2011~2013年江津区氮氧化物排放量年际变化如图2所示。总体来看, 2011~2013年氮氧化物排放呈下降趋势, 区域总排放量从2011年的90096t, 下降到58980t, 下降非常明显。氮氧化物城镇生活源排放比例较小, “十二五”期间基本保持稳定。区域总排放量与工业源的排放趋势一致。二氧化氮主要来源为交通源占63.6%, 工业源占34.9%, 民用源占1.5%;其中工业源以电力和建材排放为主, 交通源以机动车船尾气、船舶排放为主。氨主要来源为农业源占46.4%, 工业源占28.2%, 民用源占22.1%, 其他占3.3%。其中农业源中农药化肥施用、畜禽养殖排量大, 工业源主要来自化肥生产过程排放。氮氧化物下降明显与淘汰落后产能和部分污染严重企业的关停有十分密切的关系。同时, 江津区建成1座机动车简易工况法检测站, 检测汽车8.2万辆/次, 全区机动车环保定期检验率突破87%, 鼓励淘汰黄标车和老旧公交车, 推广天然气汽车、出租车和城区公交车全部使用天然气, 逐步发展纯电动车。这些措施有助于减少氮氧化物的排放量。

2.3 烟 (粉) 尘排放趋势分析

2011~2013年江津区烟 (粉) 尘排放量年际变化如图3所示。2012年, 烟 (粉) 尘工业源排放量和区域总排放量明显增加。强制淘汰了重钢铁业、夏强水泥等大批不符合产业政策的企业, 关闭地维水泥等不符合产业政策的机立窑生产线, 共淘汰落后炼铁20万t、水泥433万t、造纸0.5万t。同时, 印发了大气污染联防联控方案, 坚持开展日常巡查制度, 按照城市扬尘控制工作方案定期开展联合执法行动, 累计查处冒装、撒漏、带泥上路车辆1200余台次, 实施人工增雨作业20余次。2013年烟 (粉) 尘排放明显下降。

3 大气污染防治存在的问题

3.1 地理气象条件不利

江津区整体地处四川盆地边缘的丘陵低山地貌, 静风和逆温频率高, 年均风速低, 地理气象条件不利于大气污染物的扩散。研究表明, 雾对大气污染也有影响, 雾会使地面污染物浓度增加, 造成严重污染[8]。江津工业发展相对集中, 增加了局部地区大气污染物的负荷, 对生态环境极为不利。集中治理的难度加大, 要取得好的空气质量, 需付出多倍的努力。

3.2 区域性、复合型污染变化导致控制难度增加

管理对象由以工业企业为主向全社会污染源转变。对排放源清单、污染物排放控制策略、环境综合政策等提出了更加严格的要求。目前, 城市扬尘污染、煤烟型污染、机动车排气污染问题正在解决中, 而由细颗粒物 (PM2.5) 、臭氧污染造成的雾霾问题又亟需加以解决, 在控制传统的一次污染物的同时, 需要向一次污染物和二次污染物协同控制转变。PM2.5、PM10、NO2的浓度现状表明大气污染区域性、复合型特征增强, 开展综合控制难度加大, 工作任务艰巨。

3.3 经济增长快, 主要污染物削减压力大

重庆市整体尚处于欠发达地区, 经济总量和人均可支配收入在全国排名靠后。“十二五”期间, 全重庆市仍将处于经济增长快速期, 江津区作为重庆市区域中心城市, 工业化、城镇化面临快速推进的压力, 围绕“一江两岸”, “双百大城市”的城市建设还在加快, 全区施工工地和拆迁工地不断增多。机动车保有量每年以20%以上的比例快速上升, 实现千亿工业强区的进程将使全区资源、能源消耗量及污染物排放总量大幅增加。工业氮氧化物治理尚未全面开展, 加上受到燃煤重点企业华能珞璜电厂等发展的影响, 未来2年二氧化氮浓度将呈上升趋势。地面高浓度污染的发生与雾有相关关系, 受雾霾影响, 本区大气污染控制难度进一步加大。

4 建议与措施

4.1 控制燃煤及工业废气污染

严格环境准入, 推进污染搬迁。重点控制新建项目主要采用天然气、电、液化气等清洁能源, 禁止新建、扩建、改建使用燃煤、重油、渣油等高污染燃料设施的建设项目, 禁止新建、扩建、改建水泥工业、钢铁企业、烧结砖瓦窑企业。提高准入门槛, 重点引进工艺先进的大型企业。鼓励工业企业进入工业园区, 实行集中供热, 集中供气, 集中治污。江津区参照执行城区环境污染安全隐患企业优惠政策, 对水泥、化工、制药、食品等企业分批实行环保搬迁。

禁止经营性燃煤, 控制民用燃煤。该区要制定城市建成区分年度的燃煤控制方案, 以社区、街道、场镇为单位创建无煤区域, 已建成无煤区的要定期联合执法, 巩固创建成果。餐饮业、机关和企事业单位和工地食堂禁止使用燃煤, 一律使用天然气、液化气、电等清洁能源。居民禁止使用散烧原煤, 逐步减少固硫型煤, 制定优惠政策鼓励使用清洁能源。

深度治理工业废气。大力推进实施并确保完成二氧化硫、氮氧化物减排项目, 对影响群众健康的大气污染企业实施深度治理直至达标或关停。对重点控制区特别是人口集中居住区的煤场、矿场、渣场, 料堆、灰堆、沙堆等易扬尘场所要采取规范化隔离或覆盖等防尘措施, 有效控制粉尘污染。

4.2 控制城市扬尘污染

控制工业堆场尘污染。对重点控制区特别是人口集中居住区的煤场、矿场、渣场, 料堆、灰堆、沙堆等易扬尘场所要采取规范化隔离或覆盖等防尘措施, 有效控制粉尘污染。

有效控制施工扬尘污染。建设、市政园林、环保等部门要制定扬尘控制执法方案, 督促企业全面执行施工工地扬尘控制规范, 落实施工围挡、硬地坪施工、车辆冲洗设施、渣土密闭运输、工地食堂禁止使用燃煤等五项强制规定。

着力控制道路扬尘污染。加强道路冲洗、洒水和清扫保洁力度, 逐年提高道路机械化清扫作业率的比例。开展密闭运输的联合执法监管力度, 健全扬尘控制的考核机制, 每月检查冒装撒漏、带泥上路、无证运输和不按规定线路行驶的运渣车。推广改性沥青路面, 硬化城乡结合区域道路。规范建筑渣场设置和管理。严格落实定车辆、定线路、定渣场管理, 从严管理建筑渣土准运证, 关闭非法或设置不合理的建筑渣土消纳场。

4.3 控制机动车尾气污染

大力推进机动车环保定期检测和环保标志管理。完成本区储油库、加油站和油罐车油气污染治理工作。鼓励机动车改造压缩天然气 (CNG) 、液化天然气 (LNG) 汽车, 加大出租车、公交车使用清洁能源的力度, 新增出租车、公交车原则上应使用天然气、电力等清洁能源;加大力度查处柴油车冒黑烟上路行驶, 鼓励并积极推进黄标车淘汰, 加快老旧车辆淘汰更新。

4.4 控制餐饮业及其他废气扰民

在机械、电子、印刷、家具、涂装、汽车修理等行业逐步开展废气扰民的污染治理, 减少挥发性有机物排放。推广使用水性涂料、油漆及粘结剂产品, 建筑内外墙涂料应逐步使用水性涂料。

禁止在居民楼和无公共烟道的综合楼从事产生油烟等污染扰民的活动, 新建、扩建、改建餐饮项目必须通过环评审查, 油烟治理设施必须经验收合格后方可投入使用。强力推进扰民严重的餐饮业油烟污染整治, 确保油烟污染物达标排放。

4.5 保护和建设城市生态

大力减少城市裸露地面。实施城市裸露地绿化和植树种草, 建设都市生态林、社区公园, 减少城乡结合部裸地、荒山、荒坡。控制大区面积裸露地, 控制区内的土地整治项目、土石方施工工地、房屋拆迁项目现场在3个月内未建设的要采取覆盖或简易绿化措施。

逐步关闭城区范围内的采 (碎) 石场, 防止已关闭小采石场死灰复燃, 落实土地复垦责任, 修复植被生态环境。优化资源配置, 突出特色发展, 合理划定城镇开发边界, 并统筹协调生态红线与永久基本农田的划定, 科学把控开发强度, 推进城镇与农村、城镇与自然和谐共处, 集中力量抓好生态建设。通过开展坡耕地治理、封山育林、逐步绿化和小型水利水保工程建设, 逐步改善生态环境质量。

摘要：利用江津区环境空气的监测资料和环统数据, 研究了江津区20112013年二氧化硫、氮氧化物、烟 (粉) 尘变化趋势, 结果表明:二氧化硫、氮氧化物区域总排放量呈下降趋势, 烟 (粉) 尘区域总排放量波动较大, 2012年明显增长, 2013年显著下降。分析了大气环境污染防治存在的问题, 并提出了建议与措施。

关键词：二氧化硫,氮氧化物,烟 (粉) 尘,变化趋势,对策

参考文献

[1]刘俊, 袁鸾, 刘衍君, 等.珠江三角洲一次大范围灰霾天气下的空气污染特征分析[J].环境科学导刊, 2009, 28 (4) :78~82.

[2]辛金元, 王跃思, 贵谦, 等.2008年奥运期间北京及周边地区大气污染物消减变化[J].科学通报, 2010, 55 (15) :1510~1519.

[3]刘永祺, 李大鹏, 倪长健.重庆市大气污染特征及其影响因素分析[J].四川环境, 2009, 28 (3) :28~32.

[4]周瑞, 辛金元, 邢立亭, 等.唐山工业新区冬季采暖期大气污染变化特征研究[J].环境科学, 2011, 32 (7) :1874~1880.

[5]杨俊益, 辛金元, 吉东生, 等.2008~2011年夏季京津冀区域背景大气污染变化分析[J].环境科学, 2012, 33 (11) :3693~3704.

[6]冯加武, 彭晓武, 许振成, 等.珠三角地区2005~2009年灰霾天气污染水平分析[J].环境科学与技术, 2012, 35 (11) :75~78.

[7]王英, 李令军, 刘阳.京津冀与长三角区域大气NO2污染特征[J].环境科学, 2012, 33 (11) :3685~3692.

大气层与大气压的变化篇2

近几年大气中CFC的浓度在人类活动的`影响下发生了迅速变化,考虑到CFC浓度变化对平流层臭氧和全球变暖的影响,采用两步深冷冻浓缩自动进样系统,配以气相色谱/质谱联机对北京大气中的CFC-11进行了连续观测.结果表明,1999～2003年CFC-11的浓度季节变化均呈单峰形态,峰值出现在7～8月,月平均浓度最高值为1149.5±531.9×10-12(体积分数);谷值出现在春季的3～5月份,月平均浓度最低值为487.5±131.5×10-12(体积分数);北京大气中CF-11年平均浓度在观测时间段内呈先上升后下降的趋势,其中1995～1998年增长较快,平均增长率为17.9%,1999年后呈缓慢下降趋势,平均下降率为10.7%,平均浓度是Mauna Loa全球基准观测站观测到大气本底CFC-11浓度的3～5倍.

作者：修天阳王跃思孙扬徐新刘广仁 XIU Tian-yang WANG Yue-si SUN Yang XU Xin LIU Guang-Ren 作者单位：修天阳,XIU Tian-yang(中国科学院大气物理研究所,北京,100029;中国科学院研究生院,北京,100039)

王跃思,孙扬,徐新,刘广仁,WANG Yue-si,SUN Yang,XU Xin,LIU Guang-Ren(中国科学院大气物理研究所,北京,100029)

大气层与大气压的变化篇3

黑龙江省是农业大省,水稻面积达到400万hm2左右。全球气候变化对陆地生态系统产生巨大的影响,黑龙江省气候属于我国北方特殊寒地气候,气候变化将对黑龙江省水稻产生什么样的影响?水稻对气候变化响应的机理及产量变化的规律如何?在全球气候变化加剧的情况下,急需研究气候变化对黑龙江省水稻的影响。本试验首次将OTC引入黑龙江,这种特定气候下,测试研究气候变化的仪器(OTC)能否在此正常运转,运转的效果如何,旨在为进行模拟气候变化对寒地粳稻的影响试验做准备。

1 材料与方法

1.1 开顶式气室(OTC)的组成

OTC由包括气体源、气体流量控制系统、气体收集室3个部分组成(见图1)。气体源使用普通CO2气瓶;气体流量控制采用流量计形式控制; 气体收集室(OTC)由风机、支撑框架、室壁和通风管4个主体部分组成,为正八边形主体,高2.4m、边长1.2m,顶部为锥形收口设计,整个气室与大气相通,周边环境为草坪。

1.2 气室内通风方式的设计

通风管道在气室内,沿气室壁铺设8段等距离的PVC管道与气室壁平行排列,中间设有2条长为直径的平行PVC管道(见图2)。整个管道距离地面30cm。管道气孔的设计,与气室壁平行的8段管道,在通风管道内侧 (向气室里面方向)分别设有三排平行气孔,三层气孔间呈正方形交错排列,气孔方向与地面分别呈0、45、75°角。中间2条管道每条3排气孔在通风管道内侧(向气室里面方向),两侧气孔方向与地面呈45°角、中间1排成90°角。

1.3 开顶式气室内 CO2浓度的测试

1.3.1测试气室内CO2浓度的空间分布试验在OTC空转运行时,进行气室内CO2浓度的测试;利用固定的气体流量在气室内距离水稻根部50、100cm高度上分别测试了11个点(见图3)的CO2浓度,获得两个层面各测试点CO2浓度,分析其在气室内的分布情况。

1.3.2测试气室浓度的稳定性OTC的稳定性对试验进行至关重要,试验需要全天候对OTC进行时间和CO2浓度的测试评估。该试验设置了3个CO2浓度处理,分别是550、450、380μmol·mol-1, 380μmol·mol-1作为对照。于2011年4月11至20日对8:00~20:00OTC内CO2浓度每2h测试1次。在试验开始前,先对空置OTC进行不同时间的CO2浓度测试,然后再对进入OTC气体进行测试。记录数据并进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 气室内 CO2浓度的空间分布特征

从表1看出,在50cm层面上,CO2气体浓度平均值为543.48μmol·mol-1,浓度保持在540~ 547μmol·mol-1,变异系数为0.04。在100cm层面上,CO2气体浓度平均值为540.61μmol·mol-1, 浓度为538~543μmol·mol-1,变异系数为0.02。两个层面CO2浓度变异系数据接近0,说明气室内CO2浓度分布比较均匀。从图4看出,OTC内气体浓度与输入流量呈直线关系,在气体流量为0.1 m3·h-1时气体浓度为450μmol·mol-1,在0.24m3·h-1时气体浓度为550μmol·mol-1。

2.2 气体浓度控制的稳定性

从图5中可以看出,无论是1d内不同时间, 还是不同天间比较,设定的每个处理CO2浓度差异均不明显,说明每个处理的CO2浓度控制得相当稳定,而不同处理间CO2浓度差异明显,说明OTC可以很好的模拟不同CO2浓度,并区分处理间的差异。该试验仪器符合模拟大气CO2浓度变化要求。

3 结论

经过对开顶式气室运行时,室内CO2浓度的测试结果表明,在同一平面上,气室内的CO2浓度变化差异不明显,气室运行时室内CO2浓度无论是1d内,10d内CO2浓度变化不明显,并且可以用流量计稳定的控制开顶式气室内的CO2浓度, 证明开顶式气室符合实验要求,可以进行CO2浓度变化试验。

参考文献

[1]王春乙.OTC-1型开顶式气室的结构和性能与国内外同类气室的比较[J].环境科学进展,1996,4(1):50-57.

[2]周晓冬,赖上坤,周娟,等.开放式空气中CO2浓度增高(FACE)对常规粳稻蛋白质和氨基酸含量的影响[J].农业环境科学学报,2012,31(7):1264-1270.

[3]朱新开,高春艳,张如标,等.FACE条件下大气O3浓度增高对小麦剑叶光合色素含量的影响[J].应用生态学报,2012,8(23):2178-2184.

大气层与大气压的变化篇4

分析了乌鲁木齐市～间大气环境质量变化趋势,结果表明在此期间TSP的年均值在0.336～0.505 mg/m3,SO2年均值在0.097～0.145 mg/m3,TSP和SO2年平均值均超过国家<环境空气质量标准>的二级标准,但总体上污染程度呈下降趋势.从环境空气污染综合指数分析,除主要污染物为SO2外,其他年份主要污染物均为TSP,从TSP二重源解析来看,扬尘对TSP污染的影响最大,年分担率为34%,其余依次为煤烟尘、建筑水泥尘、硫酸盐、土壤风沙、机动车尾气等.据分析测算,乌鲁木齐市环境空气质量保持在二级标准时,TSP,SO2与NO2最大环境容纳量分别为42.5万,10.8万,14.7万t,采暖期分别为14.2万,4.3万,5.9万t,目前TSP,SO2和NO2的年排放量分别为55.16万,11.94万,8.34 万t,采暖期排放量分别为23.14万,8.65万和4.70万t;乌鲁木齐市空气环境质量要达二级标准,TSP和SO2需削减排放量分别为12.66万,4.35万t,采暖期需削减排放量8.94万,4.35万t.

作者：钱翌吕爱华郑春霞李新生 QIAN Yi LU Ai-hua ZHENG Chun-xia LI Xin-sheng 作者单位：钱翌,郑春霞,QIAN Yi,ZHENG Chun-xia(新疆农业大学,资源与环境学院,乌鲁木齐,830052)

吕爱华,LU Ai-hua(乌鲁木齐市,环境监测站,乌鲁木齐,830011)

李新生,LI Xin-sheng(乌鲁木齐市,环保局,乌鲁木齐,830011)

大气层与大气压的变化篇5

1 植物光谱特征

Raymond (1998) 指出植物均由叶绿素、其它色素、水、蛋白质、淀粉、蜡和结构化的生物化学分子, 如木质素和纤维素, 但不同植物在不同生长期内各组分的含量不同, 这些组分都对植被的反射光谱有影响。

色素吸收决定着可见光波段 (350~700nm) 的光谱反射率:550nm波长附近是叶绿素的强反射峰区, 呈现波峰;650~700nm为波谷;700~750nm呈陡而近于直线形态, 其斜率与植物单位面积叶绿素 (a+b) 的含量有关。细胞结构决定近红外波段 (750~1300nm) 的光谱反射率, 其中760nm, 850nm, 910nm, 960nm和1120nm等波长点附近有水或氧的窄吸收带。水汽吸收决定了短波红外 (1360~1600nm) 的光谱反射率特性 (焦健和曾琪明, 2005) 。

2 国内外遥感监测研究进展

2.1 遥感监测研究

自20世纪80年代, 世界各地的遥感科技人员对植被的光谱特征开展了比较系统的研究 (Peg, 2004) 。主要从下面几方面进行研究: (1) 植被的基本光谱特征; (2) 影响植被光谱特征的主要因素; (3) 利用高光谱数据估计植被体内生化组分; (4) 高光谱图像的生物量填图 (万余庆等, 2001) 。目前世界上许多国家及地区利用遥感技术开展了城市发展及环境遥感调查, 其重点为利用航空遥感图像数据研究城市环境问题, 在指定的大范围内进行植物监测, 快速掌握不同时空的植物信息 (浦瑞良和宫鹏, 2000) 。

高光谱分辨率遥感是利用很多很窄的电磁波波段, 从感兴趣的物体获取有关光谱数据, 其光谱图像上每一个像元点在各通道的狄度值都可形成一条精细的光谱线, 为定量分析地球表面生物提供了参数和依据 (刘良云, 2002) 。当植物接触污染物剂量超过伤害阈值时, 植物出现外观颜色的变化或者内部细胞结构和含水量的变化, 植物光谱能对这些变化有特征性的响应, 从而对指定的大范围植物利用遥感技术进行快速监测即时掌握不同时空的植物信息, 且对植物生长没有任何影响 (孙跃春等, 2007) 。

2.2 遥感监测植被机理

光谱特性是物质在电磁波相互作用下, 由于电子跃迁、原子分子振动和转动等, 在某些特定波长形成反映物质成分和结构信息的光谱吸收、反射特征。遥感监测即利用敏感光谱探测各种物质组成成分和结构。植物的光谱特性是由其结构、生物成分和形态学特征决定的, 主要包括叶片的颜色、细胞结构和植物水分含量等, 而这些特征与植物的生长发育阶段, 物候现象和健康状况等因素密切相关, 使光谱曲线存在许多差异, 因此可利用光谱对植被进行监测 (姚付启, 2009) 。

2.3 遥感监测的影响因素及研究方法

学者们采用不同的方法来研究受污染植物的光谱变化情况, 主要包括最小二乘法 (陈婉婧等2012) 、导数光谱法 (梁亮等2012) 、多元统计分析 (华开等2012) 、植被指数法 (郭啸川等2012) 、红边参数 (梁亮等2013) 、网络神经法等对叶绿素高光谱反演进行研究, 构建了叶绿素光谱反射模型 (张冬强等2012) 。遥感监测来估测植被的植被参数主要有2类方法:一是通过多元回归方法建立光谱数据或由此衍生的植被指数与植物学参数据之间的关系 (唐延林等, 2003) ;二是通过植物的红边参数来估计植物农学参数 (Filella et al.1994) 。

2.4 大气污染胁迫下植物光谱特征研究

国外学者很早就已致力于研究环境胁迫条件下的植被光谱效应。Holer等发现在美国佛蒙特州大气污染严重区杉树叶片红边蓝移5nm, 叶绿素总量减少、叶绿素a与叶绿素b的比值增加, 叶绿素与类胡萝卜素的比值减少。利用这种细微的光谱变化, 可以作为林地健康状况的诊断指标, 进而对空气质量状况进行监测 (Jago et al.1999) 。James研究发现植物在矿元素污染下红边也蓝移5nm。Andras Jung等采用机载高光谱DAIS数据, 运用HNDVI (高光谱归一化差异植被指数) 和PLWR (长波辐射指数) 对城市植被胁迫进行了研究 (Andras et al.2005) 。

在国内, 有关环境污染下植物光谱变化的研究主要集中在矿区、油田等重金属污染, 大气污染方面研究较少。刘殿伟 (2006) 利用ASD野外高光谱仪对城市行道树由于大气污染引起的叶绿素变化进行研究。佃袁勇 (2012) 以华中农大校园6种植物推断出在30nm波段宽度下, 700~730nm及770~800nm为叶绿素敏感波段。

3 胁迫下植物光谱特征的变化

3.1 对植物反射率的影响

植物受污染后反射率显著变化, 如可见光区反射率升高, 近红外区反射率降低 (刘素红等, 2007) 。Li (2000) 对墨西哥石油泄露前后的AVIRIS数据进行分析发现, 污染后AVIRIS光谱在可见光区域450~670nm间反射率增加, 而在近红外区域840~1120nm间反射率明显降低, 这表明进行光合作用的色素减少, 叶片面积指数降低以及受害植被内部结构的变化使近红外波段散射减少。此外, 还发现在中红外区域1980~2440 nm反射率增大, 这是因为植物总含水量减少, 吸收率随着减少导致反射率增加 (Li Let al.2005) 。

3.2 对红边、蓝边、黄边参数的影响

植物光谱具有明显的三边特征:蓝边 (490~530nm) 、黄边 (550~580nm) 、红边 (680~760nm) 。植物在生长期, 叶绿素含量增加, 红光吸收率增加, 发生红移。如果植物受到污染, 叶绿素含量将降低, 红光反射率增加, 红边将发生蓝移。许多研究提出由获得的光谱数据精确确定植被不同时间点红边的位置是植被污染监测的关键 (Liang H, 2008) 。

姚付启在对法国梧桐、毛白杨叶绿素含量高光谱反演及其环境胁迫响应研究中得出样本叶绿素含量越大, 黄边 (550~580nm) 越靠近短波方向, 黄边面积也越大;随着时间的推移, 黄边位置出现先向短波方向后向长波方向移动的趋势, 黄边面积也会出现先增大再减少的变化趋势 (姚付启, 2009) 。

3.3 对红谷、绿峰的影响

当植物受到某种物质污染后, 其内部结构、叶绿素和水分含量就会发生不同程度的变化, 光谱反射特性也随之变化, 一般情况下, 污染越严重, 这种变化就越大。植物敏感波段最主要是可见光区的红谷和绿峰。污染物类型和含量对叶片色素合成的影响远大于对叶片结构和水分含量的影响, 400~900nm波段的植物叶面反射光谱变化差异较大。蒋桂英 (2004) 得出绿峰 (560nm) 是叶绿素含量最好的反演波段。

4 研究展望

遥感监测是一种大面积、多时相、无破坏性的监测技术, 将是今后环境污染监测手段发展的主流。但目前我国遥感监测主要集中在重金属胁迫下植物光谱变化方面, 对大气胁迫下植物光谱变化的研究较少。遥感技术应用在受污植物监测中仍有很多问题需进一步研究探索:

(1) 植被污染胁迫监测除了对污染物要进行定性, 还要能对污染物定量。植物对同一物质的不同浓度污染有不同的生理物理响应, 若能从植被光谱上反映出植物对不同浓度污染的不同响应, 并建立数学模型, 则可对污染物进行定量, 即仅通过植物的光谱特征的变化就可以判定出污染情况。

(2) 为监测植物污染提供更丰富、更准确的基础数据, 应进一步研究植物遥感影像的干扰因素、排除干扰因素的方法和植物遥感影像的特征提取方法, 如排除大气气溶胶的光学厚度、云污染等对植被指数的影响, 解决大气传输仪器误差、植被光谱的角度效应等问题。

(3) 研究植物生理生化过程的机理变化、这些机理变化与光谱特性的关系, 建立起植被光谱特性与污染物类型、污染程度的对应关系, 这样就可以在未知原因的胁迫下单独从植物光谱中分析出污染物质。

随着科技的发展进步, 遥感监测会越来越规范化、规模化和精确化, 为通过植物光谱特征来反映大气污染的研究提供技术支持。

摘要：大气是植物生长条件之一, 植物在大气污染胁迫下叶片会变色、脱落或枯死, 其光谱特征也会随之变化。文章介绍了植物的光谱特征以及高光谱遥感技术, 综述了近些年国内外在大气污染胁迫下植物光谱特征变化方面的研究成果, 最后对用遥感技术监测植物污染提出展望。

大气层与大气压的变化篇6

一、余热锅炉SCR脱硝反应器的反应过程

蒸汽-燃气联合循环机组中余热锅炉SCR脱硝反应器中主要过程如图1所示。

在SCR脱硝反应器里的反应主要是依据如下原理进行的:

1.在有氧环境里NH3与烟气中的NOx的反应为:

4NO+4NH3→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

2.在上述反应中NO和NH3还有一个副反应, 会生产N2O这种温室气体, 反应如下:

4NO+4NH3+3O2→4N2O+6H2O

3.若NO/NH3<1还会附加NH3被氧化的反应:

由此我们可以看出SCR反应器里的氧化还原反应是复杂的, 如果控制不好将会造成氨资源的大量浪费, 同时还可能产生较多的污染气体, 使得脱硝工作得不偿失。

二、大气温度和相对湿度变化同余热锅炉喷氨量的关系分析

1.由于北京地区四季分明, 春夏秋冬四季具有很强的季候特点, 其中春天大气温度低、相对湿度高 (取五一左右天气) ;夏季大气温度高、相对湿度高;秋季大气温度高、相对湿度低;冬季大气温度低、相对湿度低。我们可以通过对这4种情况的分析得出大气温度和相对的湿度变化对余热锅炉喷氨量的影响。

2.在燃气机组在预混模式运行期间机组各种参数趋于稳定, 在诸多参数的调整上具有很好的便利性。目前北京地区燃气机组氮氧化物排放指标要求为小于30mg/Nm3, 各单位若控制在15mg/Nm3以下排污费减半, 所以各单位控制NOx折算值小于15mg/Nm3。在机组运行期间SCR后的NOx测量值和折算值都要求小于15mg/Nm3。

3.春季 (取五一左右天气) 期间机组运行的参数分析

3.1春气机组低负荷运行

我们可从图2看出, 所有工况SCR入口烟气温度大于280℃, 能够满足NOx反应要求, 且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求, 随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在03∶00大气湿度的快速下降后喷氨量没有05∶00后增长速度快, 证明大气相对湿度对喷氨量有着逆向作用。

3.2春气机组高负荷运行

我们可从图3看出, 所有工况SCR入口烟气温度大于280℃, 能够满足NOx反应要求, 且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求, 随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在整个白天大气相对湿度呈现先下降后上升趋势, 余热锅炉喷氨量也在大气相对湿度上升后有明显下降, 证明大气相对湿度对喷氨量有着逆向作用。可见:机组负荷的高低不能影响大气温度和湿度对喷氨量的影响趋势。

4.夏季期间机组运行的参数分析

我们可从图4内看出, 所有工况SCR入口烟气温度大于280℃, 能够满足NOx反应要求, 且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求, 随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在14∶00以前大气湿度的降低加速了喷氨量的增加, 14∶00以后大气湿度的增加很好地减少了喷氨量。

5.秋季期间机组运行的参数分析

我们可从图5内看出, 所有工况SCR入口烟气温度大于280℃, 能够满足NOx反应要求, 且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求, 随着大气温度的上升机组喷氨量逐渐上升、大气温度的下降机组喷氨量下降。在14∶00以前大气湿度的降低加速了喷氨量的急速增加, 14∶00以后大气湿度的增加很好地减少了喷氨量。

6.冬季期间机组运行的参数分析

我们可从图6内看出, 所有工况SCR入口烟气温度大于280℃, 能够满足NOx反应要求, 且NOx的排放满足小于15mg/Nm3要求, 冬季大气温度和相对湿度变化不大, 两者对于喷氨量的影响不能明显看出。

结论

(1) 从上我们可以看出在燃气机组负荷不变的情况下, 余热锅炉喷氨量随着大气温度的上升而增加, 这主要是西门子V94.2型燃机在大气温度增加后燃机燃烧温度会有小幅增加, 众所周知, 随着燃烧温度的上升燃机热力性NOx生成量增加, 使得余热锅炉增加喷氨量来维持C2*小于15mg/Nm3。

(2) 在燃机负荷不变的情况下, 大气相对湿度的增加和降低能够对喷氨量有着较大的逆向影响, 这主要是由于大气相对湿度的增加客观上降低了空气的比容、降低了燃机燃烧温度, 从而减少了NOx的生产, 达到了减少余热锅炉喷氨量的效果, 反之则反。

(3) 上述两点告诉我们燃机在预混模式下运行, 我们需要监视大气温度和相对湿度的变化, 季节性的调整喷氨量能够指导我们在天气骤变的情况下如何调整余热锅炉喷氨量, 譬如突然的将水导致大气相对湿度大幅上升;雨后的大风会使得大气相对湿度大幅下降等等。有了上述的解释, 我们就能够在机组调整的时候做到心里有数、游刃有余。

参考文献

大气层与大气压的变化篇7

众所周知, 油田集油管道的温降计算研究属于复杂的多相流领域, 是以工程热物理学为基础, 与数学力学、信息、生物、环境、材料、计算机等学科相互交叉的一门跨学科复杂问题。近年来, 在国内外一些学者大量的理论和试验研究的基础上, 油田集输管道的温降计算已经取得了相当的进展[1], 对一些工程问题能够得到初步的解决, 但有关高含水期集输管道温降计算研究还很不深入, 致使我国各油田油气水集输系统运行管理不够科学, 能耗巨大[2]。油田集油管道温降受大气温度周期性引起的土壤温度的周期性变化、时间延迟及土壤变热物性的影响。尤其在严寒地区, 年气温最大及最小差值在70℃以上, 相应的不同深度处土壤自然温度场一年四季也变化很大, 因此大气温度的年周期性变化也是影响油田集输管道温降的主要因素之一。本文以工程热力学、传热学、流体力学油气集输、多相流等知识为基础[3]。采用理论与试验相结合的技术路线, 并结合油田生产企业的现场实际情况, 重点研究大气温度的年周期性变化对油田集输管道温降研究的影响, 通过本文的研究, 力争解决制约高含水集输管道温降计算的关键技术, 促进多相流学科的发展。

1土壤自然温度场计算数学模型

土壤自然温度场随着大气温度的年周期性变化而变化[4], 土壤自然温度场计算可简化为第三类边界条件下的半无限大物体一维周期性非稳态导热问题数学描写为[5]:

式中:t0—土壤温度, ℃;a—土壤的导温系数, m 2/s;τ—距离最热大气温度的时间, s;tτ—以大气年最高温度为初始时间的任意时刻大气温度, ℃;tam—大气年平均温度, ℃;tmax—大气年最高温度, ℃。

对式 (1) 、式 (2) 进行积分求解得:

式 (3) 中:

式中:t0 (x, τ) —τ时间 (距离最热大气温度的时间) X深度处的土壤温度, ℃;λt—管道周围的土壤导热系数, W/ (m·K) ;α2—地表与大气的对流换热系数, W/ (m 2·K) 。

依据上述土壤温度自然温度场计算模型, 利用土壤物性测试数据, 即高地势土壤导热系数1.08W/ (m·K) , 导温系数3.534×10-7m 2/s;低地势导热系数1.08W/ (m·K) , 导温系数3.934×10-7m 2/s, 对土壤温度自然温度场进行计算, 高地势各深度土壤自然温度场计算值与测试值对比情况, 如图1～图2所示。

高地势1 500 mm深土壤测试温度与计算温度绝对误差最大值为0.66 ℃ (11月1日) , 最小值为-0.01 ℃ (12月12日) , 平均值为0.33 ℃。

低地势1 540 mm深土壤测试温度与计算温度绝对误差最大值为1.12 ℃ (11月12日) , 最小值为-0.02 ℃ (12月12日) , 平均值为0.66 ℃。

对比分析结果表明, 按年周期性变化计算土壤温度场方法可行, 误差在工程允许范围内。

2 油田集输管道温降计算公式

因管道埋地敷设, 得到埋地管道三相流热力计算公式为[6]:

$\begin{array}{l} Τ = t_{a m} + (t_{a m a x} - t_{a m}) φ \exp (- \sqrt{\frac{π}{a τ_{0}}} x) \times \\ \cos (\frac{2 π τ}{τ_{0}} - \sqrt{\frac{π}{a τ_{0}}} x - ψ) B + (\begin{array}{l} \end{array} Τ_{i} - t_{a m} - \\ (t_{a m a x} - t_{a m}) φ \exp (- \sqrt{\frac{π}{a τ_{0}}} x) \times \\ \cos (\frac{2 π τ}{τ_{0}} - \sqrt{\frac{π}{a τ_{0}}} x - ψ) + B) \exp (- L / A) + \\ \bar{η} A [1 - \exp (- L / A)] \frac{d Ρ}{d L} (6) \end{array}$

式 (6) 中:

$\begin{array}{l} φ = (1 + 2 \frac{λ_{t}}{α_{2}} \sqrt{\frac{π}{a τ_{0}}} + 2 (\frac{λ_{t}}{α_{2}} \sqrt{\frac{π}{a τ_{0}}})^{2})^{- 0.5} ‚ \\ ψ = \tan^{- 1} (\frac{1}{1 + \frac{α_{2}}{λ_{t}} \sqrt{\frac{a τ_{0}}{π}}}) 。 \end{array}$

式中: T—油气水三相流埋地混输管道内任一处流体温度, ℃;Ti—油气水三相流埋地混输管道进口流体温度, ℃;tam—大气年平均温度, ℃;tmax—大气年最高温度, ℃;τ—距离最热大气温度的时间, s;τ0—年周期时间, s;x—土壤深度, m;a—土壤的导温系数, m2/s;λt—管道周围的土壤导热系数, W/ (m·K) ;α2—地表与大气的对流换热系数, W/ (m2·K) 。

3 大气温度年周期性变化对油田集输管道的温降影响

根据以上温降计算公式 (6) , 可知影响油田集输管道温降的主要因素有:产气量、产液量、含水率、起始温度、管道埋深、管道保温状况、管长、管道内径、土壤物性、大气温度。本文以大庆油田生产中的常用数据作为基本参数:管长为300 m、管内径50 mm、外径55 mm、管道保温状况1.2 m2·K/W、产液量50 m3/d、含水率90%、终端压力0.2 MPa、起始温度35 ℃、原油密度845 kg/m3、原油黏度14.82 mP·s、天然气分子量20、土壤导热系数1.114 W/ (m·K) 。改变大气温度 (通过日期确定) 计算埋深分别为200 mm, 800 mm, 1 400 mm的油田集输管道的温降。如图3所示。

从上图可知:同一埋深管道的温降随大气温度年周期性变化而变化, 油田集输管道的温降年变化在3 ℃ 左右。同时, 将6月—11月这段期间局部放大可得图4。

由图4可知:埋深变化时, 油田集输管道的温降随大气温度年周期性变化时延迟时间不同, 埋深200 mm时, 延迟15 d;埋深800 mm时, 延迟30 d;埋深1 400 mm时, 延迟50 d。

4 结论

1) 建立了土壤自然温度场模型, 并与实测数据进行了比较, 对比分析结果表明, 按年周期性变化计算土壤温度场方法可行, 误差在工程允许范围内。

2) 分析了油田集输管道温降的影响因素。

3) 得出了大气温度年周期性变化对油田集输管道温降的影响。同一埋深管道的温降随大气温度年周期性变化而变化, 埋深变化时, 油田集输管道的温降随大气温度年周期性变化时延迟时间不同。

摘要：油田集油管道的温降计算是否准确直接影响到油田能耗的高低及油田集输管道的安全性。建立了土壤自然温度场模型, 并与实测数据进行了比较, 结果表明, 按大气温度年周期性变化计算土壤温度场方法是可行的, 误差在工程允许范围内。同时, 分析了油田集输管道温降的影响因素, 得出了大气温度年周期性变化对集油管道温降的影响, 结果表明:同一埋深管道的温降随大气温度年周期性变化而变化, 埋深变化时, 集油管道的温降随大气温度年周期性变化时延迟时间不同。

关键词：大气温度年周期性,油田集输管道,温降,影响

参考文献

[1]Liu Xiaoyan, Zhao Bo, Zhang Yan.Axial temperature drop calcula-tion model development of oil-gas-water mixed transportation with spe-cial high water-cut.Transportations on fluid mechanic, 2006;1 (1) :108—116

[2]Liu Xiaoyan, Tan Yingjie, Liu Lijun.The temperature limit measure-ment of oil-gas-water mixed transportation with special high water-cut.Transportations on fluid mechanics, 2006;1 (1) :117—125

[3]章熙民, 任泽濡, 梅飞鸣.传热学.北京:中国建筑工业出版社, 1993;66—74

[4]范爱武, 刘伟, 王崇琦.不同环境条件下土壤温度日变化的计算模拟.太阳能学报, 2003;24 (2) :167—171

[5]刘晓燕.特高含水期油气水管道安全混输界限确定及水力热力计算方法研究.[博士学位论文].大庆:大庆石油学院, 2005

大气层与大气压的变化篇8

关键词：大气污染,变化特征,气象因素

前言

随着城市经济的快速发展, 资源、能源的消耗量和污染物产生量也在同步增加, 城市环境污染, 尤其是大气污染对于城市居住着的生存环境和健康的威胁日益突出, 并愈来愈成为人们关注和研究的热点问题。掌握城市大气污染物浓度的变化规律是进行城市大气环境科学研究的关键。

呼和浩特市能源消耗大部分由燃煤提供。因此, 呼和浩特市成为一个煤烟型大气污染的城市, 尤其是在冬季采暖期污染最为严重。2005年～2009年呼和浩特市年耗煤量 (见表1) 。

1 数据来源及分析标准

呼和浩特市环境空气自动监测系统目前有五个国控子站。其中市区西部工业区一个 (糖厂) , 中部居民区一个 (小召) , 北部居民文教区一个 (公安厅) , 东南部居民文教区一个 (牧机所) , 东部政府所在地一个 (如意) 。监测的污染因子有PM10、SO2、NO2。

监测数据为2001～2010年呼和浩特市5个国控监测点每日24小时监测数据。

分析标准采用《环境空气质量标准》GB3095-1996中的Ⅱ级标准 (表2) 。

2 主要大气污染物浓度变化特征分析

2.1 2008年～2010年大气污染物PM10、SO2、NO2浓度各月变化情况

由图1～图3看出, PM10、SO2、NO2月份污染曲线呈“马鞍”状。三年中1月、2月、11月和12月份PM10、SO2、NO2浓度值均高, 7月、8月、9月份PM10、SO2、NO2浓度值较低。

2.2 2008年～2010年大气污染物PM10、SO2、NO2浓度各季节变化情况

由图4～图6看出, 三年中冬季和春季PM10、SO2、NO2浓度值均较高, 夏、秋季节较低。

2.3 2008年～2010年大气污染物PM10、SO2、NO2浓度采暖期与非采暖期变化情况

由图7～图9看出, 三年中采暖期与非采暖期的监测结果表明PM10、SO2、NO2存在着明显的变化, 采暖期污染明显重于非采暖期。说明呼和浩特市是一个典型的煤烟型大气污染城市。

2.4 2001年～2010年大气污染物PM10、SO2、NO2浓度年变化情况

监测结果表明, 2004年～2010年PM10、SO2、NO2三项主要污染物年日均浓度均达到国家二级标准。

由图10看出, 主要大气污染物PM10、SO2、NO2浓度呈下降趋势。

我们采用常见的环境空气质量评价综合污染指数 (P) 值方法进行评价。评价因子为PM10、SO2、NO2。

采用秩相关系统检验法对2006年～2010年综合污染指数进行趋势分析, 取N=5, 此时Wp=0.900, 计算得秩相关系数rs的值, 若rs<0表明是下降趋势, 若|rs|≥Wp表明变化趋势有显著意义。经计算得知我市rs=-1, 结果表明2006年～2010年期间我市空气污染程度呈下降趋势。2006年～2010年期间各项污染物浓度值及综合污染指数见表3。

3 气象因素对我市主要大气污染物浓度影响分析

呼和浩特市深居内陆, 地处内蒙古高原, 属典型中温带大陆性季风气候, 四季气候变化明显, 差异较大, 其特点:昼夜温差大, 冷热变化强烈。冬季漫长严寒, 夏季短暂炎热, 春秋两季气候变化剧烈。

1月、2月、11月和12月份是呼和浩特市月平均气温最低的月份, 静风和小风频率最大, 为53.7% (夏、秋、冬静风和小风 (0.1m/s<风速≤1m/s) 频率见表4) , 稳定性层结出现的几率最高, 相对湿度较大, 也是采暖燃煤最多的时候, 造成污染加重的原因。

3月、4月份呼和浩特市降水少、干旱、多沙尘天气, 是造成PM10浓度高的原因。

7月、8月、9月份是多雨季节, 降雨对大气污染物有清洗和稀释的作用, 污染较轻。

4 结论

4.1 呼和浩特市大气污染物PM10、SO2、NO2浓度呈现的规律

4.1.1 2006年～2010年呼和浩特市大气污染物PM10、SO2、NO2浓度有逐渐下降趋势。

4.1.2 大气污染物PM10、SO2、NO2浓度有明显的季节变化, 冬季污染重、夏季污染轻, 采暖期污染明显重于非采暖期, 1月、12月份污染最为严重, 7月、8月份污染较轻。

4.2 控制对策

4.2.1 严格执行国家产业政策。严禁审批在城区及城区附近建设高污染型企业, 力争做到不在城区及城区附近新增污染源。

4.2.2 加快重点节能环保工程建设, 加强对重点行业、重点企业节能减排管理, 做好电厂脱硫、脱硝、脱氮工作。