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卫星观测下海盐污秽调查
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卫星观测下海盐污秽调查

May 19, 2016 • Columns, Transient Thoughts, 最近文章汇总

读者或许记得已发表 的专栏,专注于遥控 或全球监测影响输电线路 可靠运行参数的进展,如落 雷密度、不溶性和可溶性污 染水平、未降雨日、土壤含 水量和电导率。不断有新的 关于遥感的文献成果,这些 成果通常关注预测对健康 产生影响的因素,基于空气 动力学当量直径小于2.5微 米颗粒物(PM2.5)的密度或 者过去测量的空气动力学当 量直径小于10微米PM10的密 度。PM10密度通常比PM2.5 读数大两倍,这有助于综合 从地面标本收集来的新旧 数据。其中一个典型的例 子是从互联网搜索中国主 要城市,
2014年中国北方 — 山东省污秽水平分布图。 (数据来自中国电力科学研究院宿志一和周军, a – very light b – light c – medium d – heavy e – very heavy 2015年INMR国际会议) Plain color reproduction Light blue  Lemon yellow  Light green  Rose  来自DL/T 374(2010)绝缘子污秽等级图。 卫星观测下海盐污秽调查 卫星观测下海盐污秽调查 Screen Shot 2016 05 19 at 4

2014年中国北方 — 山东省污秽水平分布图。 (数据来自中国电力科学研究院宿志一和周军, a – very light b – light c – medium d – heavy e – very heavy 2015年INMR国际会议) Plain color reproduction Light blue  Lemon yellow  Light green  Rose  来自DL/T 374(2010)绝缘子污秽等级图。

Vet等.海盐干沉降大气环境93(2014)3-100全球图 单位: 千克/公顷/年, 1公顷=108平方厘米 卫星观测下海盐污秽调查 卫星观测下海盐污秽调查 Screen Shot 2016 05 19 at 4

Vet等.海盐干沉降大气环境93(2014)3-100全球图 单位: 千克/公顷/年, 1公顷=108平方厘米

S. Philip, R.V. Martin等.《全球性环境细颗粒物 化学成分的暴露评估》, Environmental Science & Technology, Vol. 48, pp. 13060-13068, 2014. 卫星观测下海盐污秽调查 卫星观测下海盐污秽调查 Screen Shot 2016 05 19 at 4

S. Philip, R.V. Martin等.《全球性环境细颗粒物 化学成分的暴露评估》, Environmental Science & Technology, Vol. 48, pp. 13060-13068, 2014.

例如<上海PM2.5>
进入PM2.5以及PM10实时 传感器的密集网络。2015 年期间, 190个城市地面 有945个自动站点每小时 进行报告。 早期基于卫星评估气溶胶 密度的焦点是校准北美和 欧洲地面PM2.5仪器测量的 结果,因此没有区别离子的 不同。卫星利用大气的光学 属性,居高临下观测32或者 更多波长,包括450至870 纳米,然后调整光衰减情 况下离子气溶胶效应的模 型。例如,人们意识到,在 尘土飞扬, 等值灰密水平 很高的沙漠地区,PM2.5形 成的气溶胶光学厚度是温 带地区的5倍。14到16年前的卫星在高空经过时的 分辨率通常为10x10公里。
  校准卫星估算的污染物, 如PM2.5、NO2、SO2或者 NaCl浓度,与电力公司选 择绝缘子的经验进行对 比的这一过程相对慢长。 部分原因是卫星积累的测 量数据库无法识别一些已 知盐雾兼备的条件下需要 增加漏电距离的靠近海岸 的地区。为了对辨识度要求 有更多的了解,IEC60815 导则(IEEE标准1862甚至包 括1000kV交流系统)将海 岸一公里以内的区域标注 为污染“非常严重”的E7等 级污秽水平(SPS),将距离 海洋三公里的区域标注为 污染“严重”的E5等级污 秽水平。纬度每一度之间 约111公里,0.01度的精确 度应该能辨识污秽区域。
再次列举中国的另一个最 佳案例,2015年INMR国际 会议的内容中, 可以看到污 秽等级的详细分布图。图中 标出,一些玫瑰色的区域是 极重度污染的城市和工业 区,但大多数这类区域在 山东沿海。 很容易获取当前估测的PM2.5 卫星图,例如,在谷歌地图 上以.kmz格式获取,但没有 显示出海边PM2.5的大幅增 加,这是一项重要的差异。 卫星图也显示绝缘子老化 快的地区不应该有问题,例 如南非库贝赫绝缘子污秽 测试站。显然,行业经验是 可靠的参考,而卫星数据中 必定有遗漏的数据。近期 在解决这一问题的方面已 经有了进展,即NaCl的特 异性及更高的分辨率。加 拿大环境部RobertVet主
持的研究提供了对全球所有 重要导电离子(硫,氮)、海盐 和PH值的沉降化学及沉降 物的评估。 加拿大哈利法克斯达尔豪 斯大学的另外一项研究没 有采用Vet使用的地面取样 标本, 而是研究卫星观测的 PM2.5的化学成分。结果发现, PM2.5组分中的海盐比例很 少, 约1%, 相比之下, 69%不 溶性组分 (矿物灰尘, 炭黑, 有机灰尘), 30%为通常造成 绝缘子闪络的罪魁祸首,即 硫酸盐,硝酸盐和铵盐。下 图显示了沿海地区浓度升 高,但仍缺失某些数据。1微 克/立方米的NaCl峰值水平 是40,小于次要的无机气溶 胶密度,而无机气溶胶浓度 是硫酸盐, 硝酸盐和铵盐密 度的总和。
卫星获取的年平均PM2.5分布图, 微克/平方米, 分辨 率1km, 蒙特利尔岛, 2009年平均值(Wang和Chen, Science of the Total Environment, 2016)。 卫星观测下海盐污秽调查 卫星观测下海盐污秽调查 Screen Shot 2016 05 19 at 4

卫星获取的年平均PM2.5分布图, 微克/平方米, 分辨 率1km, 蒙特利尔岛, 2009年平均值(Wang和Chen, Science of the Total Environment, 2016)。

菲利普曲线上的物理分辨 率反映了0.1x0.1度的像素
尺寸,相当于45°纬度11x8公 里的区域。这也许不足以分 辨现有绝缘子污秽图中现场 污秽等级高企的地区, 但这 也是变化迅速的区域。最近 发表的研究报告测量了加拿 大蒙特利尔的气溶胶光学厚 度, 表明沿主要道路的PM2.5 水平升高。靠近主要道路架 设输电线路的惯例表明, 电 力公司接受的污染量或许是 附近距道路有一定距离的污 染量的三倍。 当改进的1x1公里空间分辨 率与分离离子的新技术相 结合时,我们可能更清晰地 了解海盐在绝缘子的选择 中所起的关键作用,这是迄 今为止卫星观测结果仍然 缺乏的。 Dr. William A. Chisholm

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