1 烟台大学物理与电子信息学院,山东 烟台 264005
2 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,湖北 武汉 430071
3 中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院光谱成像技术重点实验室,陕西 西安 710119
4 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190
针对标准泡法在远距离SO2监测定标不准确的实际问题,开展定标误差校正方法研究。首先,基于标准泡定标法原理以及大气辐射传输理论,提出消除光稀释效应影响的图像校正方法;然后,在充分分析窗片与滤光片反射以及气溶胶散射效应的基础上,对反射效应及散射特性对定标结果的影响进行量化;最后,综合上述影响因素计算得到光稀释效应校正及散射特性修正的定标曲线,并比较误差校正的标准泡定标法与DOAS定标法在反演SO2柱密度图像以及SO2排放速率之间差异。结果表明,所提出的校正方法可将标准泡法与DOAS法的定标结果差异从59%降低至7%,验证了该误差校正方法的有效性和准确度。
大气光学 SO2紫外相机 标准泡法 定标曲线 光稀释效应 误差校正 排放速率
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026 中国科学院安徽光学与精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 张之栋
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026 中国科学院安徽光学与精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院城市环境研究所中科院城市大气环境卓越中心, 福建 厦门 361021
4 中国科学院安徽光学与精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
5 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230039
二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)作为大气中重要的一次排放物, 人为活动造成SO2, NOx的过度排放会对生态环境和人体健康产生巨大危害, 2018年环境保护部就规定了“2+26”城市需要执行大气污染物的特别排放限值, 如: 燃煤锅炉排放限值规定的二氧化硫、 氮氧化物均为200 μg·m-3, 因此了解这些城市中SO2和NOx的分布与排放对大气污染防控管制具有重要意义。 唐山市作为“2+26”城市中大气污染最为严重的重工业城市之一, 近年来实施了多项大气污染防治措施, 但空气质量问题仍然严峻。 2021年2月26至3月1日, 使用基于车载差分吸收光谱技术的移动污染气体监测系统对于唐山市区开展了走航观测实验, 获取了走航路径上NOx和SO2的空间立体分布以及走航区域的排放通量。 实验结果表明唐山市一环存在多处NO2高值区域, 均位于车辆较为集中的立交和路口处。 工业园的走航中部分企业存在高NO2、 SO2的排放, 且获取的NO2和SO2VCD均值较高, 分别是一环的1.75~1.99倍和2.21~3.44倍。 结合垂直柱浓度SO2/NO2的比值以及近地面浓度CO/NO2的比值, 并用Pearson相关系数确定SO2和NO2柱浓度以及NO2近地面浓度和柱浓度之间的相关性, 进一步分析不同区域的主要污染源, 结果表明, 一环走航获取的SO2/NO2最低为0.42, CO/NO2最高为10.88, NO2地表与柱浓度之间的相关性r达到0.56, 3月1日丰南工业园区走航中, 获取的SO2/NO2最高为0.81, CO/NO2最低为7.13, SO2与NO2VCD之间有良好的相关性r为0.787, 唐山市一环区域大气污染物以车辆交通尾气排放为主, 丰南工业园区大气污染物来源以工业生产过程中高架点源(烟囱)释放的大量NO2和SO2为主。
空间分布 排放通量 污染源 走航观测 差分吸收光谱 Distribution Emission flux Pollution source Cruise observation Differential optical absorption spectroscopy 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1651
1 烟台大学建筑学院,山东烟台 264005
2 中铁建工集团第二建设有限公司,山东青岛 266112
将红外热成像技术与图像处理技术结合,用压差法进行建筑外窗空气渗透检测。通过红外热成像仪对建筑外窗进行红外图片采集,利用图像处理技术对采集的外窗图像进行红外图像处理,针对红外图像中的异常区域对外窗缺陷进行检测,并进行缺陷的面积计算,建立外窗缺陷红外检测模型。根据实验测得的室内外温差、外窗缺陷面积、空气渗透量建立建筑外窗空气渗透量计算模型,将模型与建筑外窗缺陷红外检测模型结合,对外窗缺陷引发的能耗进行定量分析。结果表明:对外窗缺陷进行维护,能够减少外窗耗能,提高外窗节能。外窗每减少 1 cm2的空气渗透面积,每年能够节能 66146 kJ;外窗气密性能等级每提高 1级,单位面积外窗每年能够节能 110012 kJ。
红外图像处理 外窗缺陷 建筑能耗 碳排放 定量分析 infrared image processing, exterior window defects
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院大学,北京 100049
针对快速、高分辨获取CO2排放量并有效识别CO2排放源分布的需求,集成了近红外差分吸收光谱遥测系统,研究了反演CO2浓度信息的近红外差分光学吸收光谱算法,并结合通量算法估算了典型排放源的排放通量。分别选取电厂和合肥市科学岛为观测点,开展了对典型点排放源和复杂背景下面排放源的CO2浓度分布研究,分析了参考光谱的选择对于结果反演的影响,选择背景光谱为参考谱,获取了CO2柱浓度信息,柱浓度反演误差可达到0.79%,并利用双三次插值算法得到了高空间分辨的CO2柱浓度二维浓度分布结果,结合浓度分布结果和观测参数计算了电厂CO2的排放通量为1925 kg,其中测量距离估算误差为主要误差源。初步开展了对合肥市边界层CO2浓度分布的研究,获得了合肥市大气边界层郊区、电厂区和城市区的CO2浓度分布特点,该研究对下一步开展城市温室气体排放的评估具有重要意义,为城市碳排放遥测提供了一种可靠的技术和方法。
光谱学 近红外差分吸收光谱 光学遥测 二氧化碳浓度分布 排放通量 光学学报
2023, 43(24): 2430004
1 武汉理工大学,硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070
2 济南大学,山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室,济南 250022
石灰石煅烧黏土水泥(LC3)是一备受关注的新型、低碳胶凝材料体系,通过将煅烧黏土、石灰石粉与石膏复合并替代部分水泥熟料有效提高了胶凝材料的经济和生态效益。本工作分别从LC3体系水化、微观结构及性能、原材料生产及替代、应用前景及碳排放几个方面总结了该领域最新研究进展,并针对制约LC3体系在中国应用及发展的关键问题,如黏土质原材料地区性差异、去杂/煅烧工艺、可替代硅铝质原材料可用性等以及该领域研究中存在的不足,如水化热动力学模型的完善、LC3基水泥混凝土材料/结构长期性能研究等进行了讨论和展望。
石灰石煅烧黏土水泥 水化机理 碳排放 limestone calcined clay cement hydration mechanism carbon emission
1 东南大学材料科学与工程学院,南京 211189
2 兰州理工大学土木工程学院,兰州 730050
为阐明粗骨料对3D打印混凝土由打印到长期收缩过程的影响,基于水泥浆体与骨料质量比(P/A)与粗骨料连续、间断级配进行了含粗骨料3D打印混凝土配合比设计,测试了其可建造性、基本力学性能与干燥收缩性能。结果表明:P/A值越低,含粗骨料3D打印混凝土最大可建造高度越高,力学与抗干燥收缩性能也可得提升;间断级配时,大粒径粗骨料比例过高将对可建造性与力学性能产生不良影响,而在减少混凝土干燥收缩上具有良好作用。进一步探究了含粗骨料3D打印混凝土在生产制造阶段减少碳排放的效用,并与3D打印砂浆、传统浇筑方法进行了对比。发现在3D打印混凝土技术中采用粗骨料可有效降低混凝土原材料生产阶段的碳排放,但仍需进一步降低水泥材料的使用量;3D打印混凝土技术在减碳方面的优势主要依赖于无模化施工与减少劳动力的特点,在生产阶段相比传统浇筑可减少36.5%的碳排放,否则将产生约2.6%的更多碳排放。
3D打印 混凝土 粗骨料 碳排放 3D printing, concrete coarse aggregate, carbon emission
中国矿业大学环境与测绘学院江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室,江苏 徐州 221116
煤炭开采是我国最主要的甲烷排放源之一,建立高时空分辨率的甲烷排放清单是推动煤炭行业甲烷减排的重要抓手。以Sentinel-5P/TROPOMI、GHGSat-D/WAF-P、GF-5/AHSI为代表的遥感卫星已成功用于区域和点源尺度的煤炭行业甲烷排放检测与量化研究。介绍当前可用于煤炭行业甲烷排放研究的遥感卫星及数据,分析相应的甲烷柱浓度及排放速率遥感反演技术进展,并讨论其适用性与优缺点。建议以煤矿聚集区和单一煤矿为两个关键尺度,加快建设中国煤炭行业的“自上而下”甲烷排放清单,指出未来需要重点研究的3点内容:采用TROPOMI数据和简化质量平衡法,反演全国14个大型煤炭基地的甲烷排放;基于10 nm分辨率的高光谱遥感卫星,检测与量化全国数千家煤矿的甲烷排放量;挖掘不同尺度遥感卫星观测之间的内在联系,开展协同分析。
甲烷 煤矿 排放 TROPOMI卫星 高分五号卫星 光学学报
2023, 43(18): 1899908