吸光性颗粒物对积雪融化的影响研究

发布时间：2020-10-11 07:12

　　 在东北地区冬季吸光性颗粒物排放较多且积雪面积减少、融雪时间提前的大背景下,积雪中的吸光性颗粒物(黑碳、沙尘和煤灰等)通过干湿沉降至积雪中,能够有效降低积雪反照率,增加对太阳辐射的吸收,进一步减小积雪覆盖面积,加速积雪融化,对区域水循环和全球气候均有着至关重要的影响。本文基于室内试验,采用哈尔滨师范大学(江北校区)校园内2018年1月至3月期间的自然积雪,通过2种吸光性颗粒物存在方式(沉积表面、均匀混合),人为地向定量积雪样本中分别添加7种吸光性颗粒物质(黑碳、沙尘、煤灰、黑碳+沙尘、黑碳+煤灰、沙尘+煤灰、黑碳+沙尘+煤灰),观测各方式下吸光性颗粒物对积雪融化时间的影响与差异,并结合黑碳粒径和温度等影响因素,定量评估了各因素对融雪时间的贡献率。结果表明:(1)吸光性颗粒物对积雪融化时间产生了显著影响,且不同颗粒物之间对融雪时间的影响存在一定差异。雪中任何一种吸光性颗粒物的存在,均使积雪融化时间小于对照组,同时随着颗粒物浓度增加,融雪时间均随之减少。黑碳和沙尘两种颗粒物对积雪融化时间的影响与其他颗粒物之间有明显差异。黑碳是使得积雪融化时间减少速度最快的颗粒物,而沙尘则为最慢;(2)吸光性颗粒物的存在方式对积雪融化时间的影响存在差异(黑煤和黑尘煤除外),主要表现为均匀混合于积雪中的融化时间小于沉积于积雪表面时的融化时间;(3)黑碳粒径越大积雪融化时间越少,且减少速度逐渐减慢。黑碳粒径与浓度共同作用于融雪时,黑碳浓度对积雪融化时间减少的贡献率更大,约为70.925%,而粒径的贡献率仅为29.075%;(4)温度对积雪融化时间的变化具有显著影响。在任何黑碳浓度水平下,均表现出随温度升高融雪时间减少且减少速度逐渐减慢的变化特征。在温度与黑碳浓度二者的共同影响下,温度对积雪融化时间减少的贡献率更大,约为73.953%,而黑碳浓度的贡献率仅为26.047%。
【学位单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P426.635
【部分图文】：

(a) (b)图 2-1 试验雪样采集过程图(a)1 次采集 (b)2 次采集Fig.2-1 Test snow sample collection process diagram(a) 1 sampling process (b) 2 sampling process吸光性颗粒物采集与制备于黑碳、沙尘是主要的吸光性粒子，同时煤炭又是东北地区的主要燃代表性，因此本试验中主要采用 3 种吸光性颗粒物，分别为黑碳、沙此之外，为贴近实际积雪污染情况，采取混合的方式制备 4 种混合吸分别为黑碳+沙尘、黑碳+煤灰、沙尘+煤灰和黑碳+沙尘+煤灰（以下简煤、尘煤和黑尘煤），均为同一浓度下等比例混合颗粒物。碳污染物样品来源于秋末田间焚烧玉米秸秆残留黑碳，采集时尽量避污染；沙尘污染物样品来源于哈尔滨师范大学（松北校区）校园花坛

(a) (b) (c)图 2-2 吸光性颗粒物质展示图(a)黑碳 (b)沙尘 (c)煤尘Fig.2-2 Absorbing particulate matter display(a) black carbon (b) sand dust (c) coal dust2.2 试验设计与步骤本研究主要分为 3 部分试验，即：（1）试验一：不同吸光性颗粒物质对积雪融化时间的影响试验；（2）试验二：不同粒径的黑碳颗粒物对积雪融化时间影响试验；（3）试验三：黑碳与温度对积雪融化时间的综合影响试验。2.2.1 试验设计试验一：不同吸光性颗粒物质对积雪融化时间的影响试验吸光性颗粒物质其种类主要包括黑碳、沙尘和煤灰，而且还有三者的组合（黑尘、黑煤、尘煤和黑尘煤）。不仅含量不同，而且在积雪中的存在方式也不同。因

12(c)图 2-3 试验器材图(a)雪铲与雪筛 (b)样品盒 (c)烧杯 (d)恒温箱Fig.2-3 Test equipment map(a) Snow shovel and snow screen (b) Sample box (c) Beaker (d) Incubator
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本文编号：2836260