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研究成果

 

重点实验室自成立以来承担了多项国家和地方的自然科学基金、国家环境保护部或省地市级纵向课题和横向课题。在实施完成这些课题的过程中,重点实验室主要加强了大气颗粒物基础理论和应用基础理论的研究,近年来取得的理论成果如下:

1)对城市扬尘进行了科学诠释,对其基本特征进行了高度概括,形成了城市扬尘的基本理论。

土壤风沙尘、煤烟尘、建筑尘、汽车尾气尘、海盐粒子等排放颗粒物的源类,称为单一源类;从各单一源类排放出来的颗粒物是初始态颗粒物。各源类排放的初始态颗粒物在扩散传输过程中有一部分沉降到城市的某些载尘体的表面上以后又混合在一起,形成混合态颗粒物。在一定的动力条件下(风力或人力),这些混合态颗粒物又被再次或多次扬起到空气中形成悬浮颗粒物。将沉降到城市某些载尘体表面上的混合态颗粒物称为城市扬尘。城市扬尘中的主要物质是暴露于城市环境空气中的某些载尘体上的降尘,是各单一源类排放的初始态颗粒物沉降部分的混合物。在城市中承载着城市扬尘的载体表面被称为城市扬尘源,如载尘的窗台、桌面、屋顶、平台、铺装道路等。城市扬尘源的集合被称为城市扬尘源类。

城市扬尘源具有存在的广泛性、排放的无组织性和不确定性等特征;城市扬尘的成分谱随时间和空间的变化而变化;城市扬尘既是环境空气中悬浮颗粒物的供体,又是各单一源类所排放的颗粒物的接受体,具有二重性。

这些理论的创新意义在于:城市扬尘理论的提出清晰地界定了初始态颗粒物、扬尘态颗粒物、混合尘、混合尘物质、混合尘源类、单一扬尘和混合扬尘等概念。城市扬尘的源物质是降尘,为城市扬尘的样品采集方法并为与扬尘有关的开放源理论及控制提供了科学依据。城市扬尘二重性理论为“二重源解析”技术的产生提供了科学依据。

2)提出了二重源解析模型的数学表达式

“二重源解析”技术是在城市扬尘具有二重性的理论基础上逐步发展起来的。“二重源解析”模型自2000年产生以来,基本原理和解析步骤基本上是以文字叙述的方式来进行描述的。没有用一个完整的数学模型将各解析步骤联系起来。经过重点实验室科研人员的不懈努力,于2005年提出了二重源解析技术的数学表达式。

“二重源解析”的数学表达式的创新意义在于:“二重源解析”模型是以受体模型(CMB)及其算法为基础的多次解析的嵌套算法,这一概念可以用数学公式的形式清晰地表达出来。

3)提出了二重源解析结果的诊断技术

依据方差性质和误差传递理论,提出了表征二重源解析的解析结果即贡献值的偏差大小的计算方法。

“二重源解析”解析结果的偏差大小的估算表达式的创新意义在于:首次提出了二重源解析模型误差估算的实用方法,并在实际源解析工作中加以应用,完善了二重源解析技术的理论体系。

4)气象条件对颗粒物污染影响的评估技术与方法研究

集成小波分析、神经网络等手段建立了解析污染源及气象因素对大气颗粒物环境浓度贡献的模型。该方法可屏蔽气象因素的影响,直接反映了污染源排放与大气颗粒物浓度响应关系,为更为有效地评估颗粒物污染控制的绩效提供了技术方法。

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