汞同位素组成示踪燃煤发电过程中汞排放特征研究进展

汞是一种持久性、全球性重金属污染物,污染范围广,排放源复杂,环境地球化学性质活跃.不同环境介质汞污染源解析一直是环境科学研究领域的难题.燃煤电站汞排放被认为是最大的人为汞释放源,亟需准确可靠的示踪手段来深入阐明燃煤电站汞排放过程、迁移转化等归趋行为.汞在自然界有7个稳定同位素,分别是196Hg(0.15%)、198Hg(10.02%)、199Hg(16.84%)、200Hg(23.13%)、201Hg(13.22%)、202Hg(29.80%)和204Hg(6.85%).由于同位素在演化过程中的分馏效应单向性并携有演化过程信息,在地域分布和生物地球化学循环过程中存在显著分异现象,因此,通过研究汞稳定同位素组成可评估、示踪燃煤汞排放特征和生物地球化学过程.本论文结合近年相关研究成果,针对汞同位素分馏过程、煤中汞同位素分馏现象以及汞同位素示踪燃煤电站汞排放的合理性和可行性进行了综述.     

淮南市电厂和炉渣中汞的分布规律

汞是煤中潜在毒害微量元素中关注最多的元素之一,而燃煤是大气中汞的重要来源,2005年美国环保局(EPA)首次公布了洁净空气中汞的标准,对电厂燃煤过程中汞的排放进行了限制,同时,对燃煤过程中汞排放量的限制将是发展洁净煤技术和环境保护的重要内容之一.     

内蒙古自治区原煤中汞含量分布及燃煤大气汞排放量估算

燃煤汞排放是主要的人为大气汞排放源,且煤炭消耗量巨大,全球因燃煤向大气排放的汞量已不容忽视[1].我国作为世界能源消费大国,现今及今后50年仍将以煤炭燃烧作为主要的能源[2].内蒙古自治区地区煤炭资源储量极其丰富,煤炭预测资源总量约为1.4万亿吨,位居全国第二.因此,确定内蒙古自治区原煤中汞含量及空间分布、估算各行业燃煤大气汞排放量对于完善我国煤炭汞资料、评估燃煤汞排放的环境风险具有重要指导意义.1材料和方法根据内蒙古自治区地区煤矿分布情况,在赤峰、大雁、霍林河、锡林郭勒旗、鄂尔多斯、榆林(内蒙和陕西交界处)、伊     

基于人工神经网络的燃煤汞排放预测模型

利用GA-BP的人工神经网络算法建立燃煤汞排放预测模型,确定煤中汞含量、煤的发热量、煤中硫含量、煤中氯含量、挥发份含量、排烟温度作为输入矢量,元素态汞、氧化态汞和颗粒态汞3个因素作为输出参数,通过对20个燃煤锅炉汞排放形态的测试数据进行模型训练,结合实际测试数据和预测数据对误差来源进行了分析.通过对3个样本进行验证,分析人工神经网络的实际预测效果.研究结果表明,训练与预测的精度都是符合汞排放预测实际要求的,预测精度达0.895,分析表明利用人工神经网络建立预测模型可对燃煤汞排放进行预测.     

煤中汞在电厂烟气中的排放特征

为了解燃煤电厂烟气中汞的排放特征,选择江苏省5个地区的7家燃煤电厂,基于美国EPA 30B方法进行现场采样,分析煤中汞含量、机组容量和不同处理设施等对烟气中汞排放的影响。结果表明,煤中汞含量与电厂烟气中汞排放浓度的相关性不强,不起决定性作用;机组容量与烟气中汞排放浓度呈极显著负指数关系(P0.01)。采用循环流化床锅炉燃烧方式且配置静电除尘器的电厂烟气中汞的脱除效率(98.9%)明显高于煤粉炉配置静电除尘器和石灰石-石膏湿法脱硫装置的脱除效率(67.5%~81.6%)。循环流化床并配置静电除尘器装置对电厂烟气中汞的脱除更有利。     

淮南燃煤电厂汞分配、富集与释放通量

汞是一种环境有害元素,燃煤汞排放业已成为当今中国最主要的汞污染源.有效的汞减排政策的制定需要准确了解煤中汞在煤炭燃烧过程中的分配规律及富集模式.本研究针对淮南燃煤电厂的原煤、飞灰、脱硫石膏和脱硫废水进行分析,研究发现,灰渣中的汞含量最低(9.8—27 ng·g~(-1)),其相对于原煤汞(约450 ng·g~(-1))的富集系数一般小于2.1%;飞灰中汞的含量相对较高(121—700 ng·g~(-1)),其富集系数介于9%—54%;而脱硫石膏中汞的浓度最高(1489—4589 ng·g~(-1)).通过物料平衡原理,计算出汞在各个燃煤产物中的分配如下:底灰占1%;飞灰占24%—32%;脱硫石膏及废渣液占7%—22%;大气排放占54%—64%.静电除尘器的脱汞效率为24%—32%,接近世界平均值;而脱硫装置的脱汞效率较低,为10%—29%.根据本研究的汞释放系数(0.24—0.29 g Hg·t~(-1)coal),计算出该电厂在2003—2010年的汞排放通量为1.8—7.3 t.本研究认为燃烧前原煤汞脱除,以及加大对现有脱硫装置的改造能够有效降低大气汞排放.     

石河子市区土壤微量汞空间分布及风险评价

采集石河子市区土壤样品71个,测定其微量汞含量,系统分析了汞含量的空间分布,并对市区土壤汞污染水平和风险进行评价.结果表明,石河子市区微量汞含量变化范围为0.001—0.902 mg·kg-1,所采的土壤样汞含量均低于国家二级标准,但其平均值要比新疆土壤背景汞含量(0.017 mg·kg-1)高;土壤汞含量的总体特征分布以东北部的氯碱生产和燃煤电厂为中心呈现逐级递减趋势,市区东北方向汞含量最高,而以东南地区的汞含量最低.基于国家土壤二级标准的单因子污染指数法(平均值0.175)、地积累指数法(平均值1.539)和潜在风险指数法相结合能更直观地反映石河子市区的污染水平和潜在风险程度;土壤风险健康评价发现土壤汞经摄食途径进入人体的健康风险均低于正常水平.     

青岛市不同功能区常见绿化植物及土壤汞污染特征

城市植物汞的污染特征,能够反映其生境特性,并能为城市汞污染防治提供科学依据.为了解青岛市植物及土壤汞污染特征,采集了青岛市不同功能区植物包括柏树(Cyparissus)、落叶松(Pinus)、法桐(Platanus)、黄杨(Euonymus)、冬青(Ilex),并同步采集相应表层土壤样品,采用冷原子吸收法测定总汞含量,研究汞的含量及分布.结果表明,不同的植物对汞的吸收累积能力不同,汞含量范围为7.2～95.7 ng·g-1,其中冬青和黄杨对汞的吸收累积能力高于其他植物,分别达到59.79 ng·g-1和51.85 ng·g-1.植物的不同器官对汞的吸收能力不同,一般表现为树茎<树叶.不同功能区植物含汞量有很大的差异,植物在老工业区的汞含量最高,在新经济技术开发区的含量较低.道路两旁的植物中汞含量较高,说明交通是影响植物汞含量的一个重要因素.老工业区土壤汞含量最高于其它功能区,但植物中的汞含量和土壤中的汞含量没有显著的相关性.青岛市表层土壤汞含量低于中国其他城市的汞含量水平.青岛市常见绿化植物只有老工业区为中度污染,其它地区均为轻度污染.     

SCOPE CHINA汞污染专题组学术研讨会《纪要》

国际科联环境科学问题委员会中国委员会(ICSU SCOPE CHINA)汞污染专题组第二次学术研讨会1995年10月19—21日在长春地理研究所召开.出席会议的除专题组成员单位中科院生态环境研究中心、长春地理所、武汉水生生物所、白求恩医科大学和贵州省环保所外,还有应用化学所、黑龙江省环保所、吉林省夹皮沟黄金矿业公司等单位22位代表.会议还邀请了松辽水资源保护局刘永懋副局长、吉林黄金管理局王忠仁处长和中科院社会发展协调局芮海风同志.长春地理所吕宪国副所长出席并致欢迎辞.会议上有14位同志作了专题报告,介绍了我国环境污染研究工作进展状况,包括水体、小金矿以及燃煤有关汞污染情况、环境汞对健康影响及汞的分析测试方法等专题.与会代表一致认为,虽然我国在七十年代以来对工业汞污染源作过大量调研及污染防治工作,松花江、蓟运河汞污染研究及防治工作更为系统深入并已有了一定成效,松花江汞的工作仍在继续中,然而我国汞污染仍在发展,黄金矿山选冶中用汞普遍,水库区鱼汞超标,燃煤过程也有汞的排放等等,有的已相当严重.老的污染源尚未解决,新的污染源已在发展,这对我国生态环境的影响、人群健康、经济持续发展都将产生严重影响,必须予以重视.国际上由于汞在环境中的物理、化学、生物过程、汞对健康影     

沿海和内陆地区居民汞暴露量对比

通过对沿海和内陆居民食用水产品消费情况调查以及居民头发汞含量的分析,对不同地区普通居民的汞暴露水平进行了对比研究.居民水产品的消费情况采用调查问卷的形式,对沿海地区大连和内陆地区河南两地普通居民进行了随机调查,并同时采集被调查者的头发作为汞暴露情况的生物样本.本次研究共收集到有效调查问卷及头发样本213份(大连112份;河南101份),两地居民水产品消费量分别为:大连104 g.d-1,河南74 g.d-1;收集到的头发样本采用DMA-80测汞仪(按美国EPA-7473的方法)进行总汞含量的测定.头发总汞含量分析结果显示,大连为(0.363±0.256)μg.g-1,河南地区为(0.192±0.167)μg.g-1.两地区对同一年龄段居民发汞水平比较发现,大连地区居民发汞水平明显高于河南地区.以美国环境保护署(EPA)参考剂量1μg.g-1作为发汞基准,大连地区的超出比例为3%,河南地区的超出比例为1%.该研究结果为了解我国普通居民的汞暴露情况以及后续的汞暴露风险的定量计算提供了基础数据.     

饮用水汞暴露对小鼠免疫系统的毒性

通过饮用水对小鼠进行氯化汞和氯化甲基汞暴露,连续暴露14 d后,采集小鼠血样、脾脏与胸腺.分别采用MTT法、LDH释放法和ELISA等方法评价了汞暴露对小鼠胸腺、脾脏的淋巴细胞体外增殖系数、自然杀伤细胞杀伤系数和血清中细胞因子(IL-2和TNF-α)分泌量的影响.实验结果显示:(1)汞暴露抑制了淋巴细胞的增殖性能和自然杀伤细胞杀伤活性,并具有浓度依赖性,且MeHg的抑制作用明显高于Hg2+;(2)MeHg和Hg2+暴露同样对IL-2的分泌具有抑制作用但不具有浓度依赖性;(3)汞暴露对TNF-α分泌的影响依汞的形态和浓度不同而不同,如MeHg对其具有明显抑制作用,Hg2+在低浓度时对TNF-α的分泌具有一定的促进作用,而高浓度时为抑制作用.     

宁波市不同形态大气汞含量特征及来源分析

于2015年夏季(6—8月)和冬季(12月、2016年1—2月)利用汞形态分析仪(Tekran 1130/1135/2537B)对宁波市不同形态大气汞进行了连续监测,并对其含量特征和来源进行分析.结果表明,夏季气态单质汞(GEM)、颗粒态汞(PBM)及活性气态汞(RGM)浓度范围分别为1.51—4.88 ng·m~(-3)(均值2.50 ng·m~(-3))、10.95—646.90 pg·m~(-3)(均值155.49 pg·m~(-3))和8.64—316.68 pg·m~(-3)(均值88.22 pg·m~(-3));GEM含量主要受到大气长距离输送和气象条件的影响,PBM受交通影响较大,而RGM受到工业排放及气象条件的影响.冬季GEM、PBM及RGM浓度范围分别为1.73—5.33 ng·m~(-3)(均值2.89 ng·m~(-3))、133.87—1723.99 pg·m~(-3)(均值713.15 pg·m~(-3))和17.52—309.17 pg·m~(-3)(均值96.94 pg·m~(-3));GEM受长距离输送的影响,PBM除来自燃煤和交通外,还受到生物质燃烧和烟花爆竹排放的影响,而RGM的主要来源是工业排放.后向气团轨迹分析结果表明,我国北部为高浓度汞源,而海上气团携带汞含量较低.     

喷氨同时脱除NO和N_2O过程的化学动力学模拟

本文采用化学动力学模拟的方法,对广泛应用于燃煤锅炉的喷氨脱硝技术进行了研究,首次发现在燃煤锅炉的烟气中喷入氨气不仅可以降低NO_x的排放量.而且可以同时降低N_2O的排放量.文中还就喷氨初期的烟气温度、烟气中的含氧量和水份、NO和N_2O的初始浓度、烟气中的CO含量以及喷氨量对喷氨同时脱除NO和N_2O效果的影响进行了计算分析,确定了喷氨同时脱除NO和N_2O的最佳条件.对喷氨过程的化学反应机理进行的分析表明,该过程之所以能同时脱除NO和N_2O,是因为在NH_3的分解和NO的还原过程中产生了一定浓度的H和OH离子,从而加速了N_2O的热分解过程.     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定环境水样中的二价汞、甲基汞、乙基汞与苯基汞

采用醋酸铵/L-半胱氨酸缓冲盐及甲醇体系组成的流动相按一定比例进行梯度洗脱,建立了高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICPMS)测定二价汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞等4种汞形态的分析方法.考察了环境水样并以加标回收的方式研究了该方法对环境水样的适用性,不同添加水平下4种Hg形态的加标回收率多数在91....     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术测定二价汞、甲基汞、乙基汞与苯基汞

建立了高效液相色谱.电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICP-MS)测定二价汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞等4种汞形态的分析方法.该方法采用醋酸铵/L-半胱氨酸缓冲盐及甲醇体系组成的流动相按一定比例进行梯度洗脱,并结合了ICP-MS的时间分辨采集优化程序.二价汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞的检出限分别为0.022,0.022,0.028和0.041 ng·ml-1.对5.0 ng·ml-1的混合标准溶液连续测定6次,4种汞化合物的峰面积相对标准偏差(RSD)分别为1.40%,1.01%,0.97%和2.13%.     

北京地区植物源挥发性有机物(BVOCs)排放清单

利用现场连续监测的方法获取或采用专业气象部门资料以及林业资源二类清查数据的植被资料,运用Gl OBEIS模型,对北京地区2011年度植物源挥发性有机物(BVOCs)排放总量进行了估算,同时,也对所研究树种异戊二烯、单萜烯排放量进行了估算.结果表明,BVOCs的排放量分布情况与北京地区植被的分布情况有一定的相关性,并且VOCs的排放情况具有明显的季节依赖性.研究树种类型分为常绿乔木、落叶乔木、灌木、草本花卉,BVOCs排放量最大的依次为油松、苹果树、大叶黄杨和竹.其中,异戊二烯排放量最高为法桐,排放年通量可达313.92μg·(g·h)~(-1);单萜烯排放量最高为苹果树,排放年通量可达726.68μg·(g·h)~(-1).估算过程中的误差主要来自于植物标准排放因子的获取、叶生物量的计算,气象参数的变化也会给排放清单带来较大的不确定性.     

安阳市燃煤源颗粒物及碳组分排放特征

为探究安阳市燃煤源排放特征,基于实地调研、抽样调查和部门座谈等方法,利用排放因子法自下而上的估算了2016年安阳市燃煤源颗粒物和碳组分排放清单,利用经纬度坐标和所属乡镇信息,进行了全市PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1、EC和OC排放空间分配,并通过对2017年燃煤源相关政策的搜集整理,结合2016年调研情况,对2017年安阳市主要燃煤相关政策颗粒物减排效果进行了估算。结果表明:安阳市2016年燃煤源PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1、EC和OC排放总量分别为5 735.03、2 986.61、1 049.40、718.05和385.29 t;散煤燃烧源是PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1、EC和OC的主要贡献源,分别贡献了各污染物的70.71%、76.98%、91.81%、85.14%和71.83%;从空间分布来看,排放主要集中在林州市的河顺镇、龙安区的东风乡以及殷都区的纱厂路街道,而排放强度较高的乡镇(街道)主要集中在市区的纱厂路街道、北大街街道、洹北街道、豆腐营街道和东风乡;通过对2017年燃煤源相关政策的搜集整理,结合2016年调研情况,估算2017年燃煤源PM_(10)、PM_(2.5)和PM_1减排量分别为2 735.15、1 410.08和457.61t,分别占2016年燃煤源排放总量的47.69%、47.21%和43.61%。研究显示,2016年安阳市燃煤源颗粒物排放量较大,2017年安阳市采取的燃煤相关政策措施对安阳市燃煤源颗粒物减排效果显著。     

南京市可吸入颗粒物中多环芳烃的源解析

采集南京市燃煤、焦化、机动车和烹调四种污染源样品,采用高效液相色谱仪测定其中的PAHs含量,建立四种源的成分谱.根据所得数据,运用化学质量平衡(CMB)受体模型对PM10中的PAHs进行源解析研究,以确定燃煤源、焦化源、交通源和烹调源对PM10中PAHs的贡献率.     

燃煤电站CFB锅炉飞灰热处理中汞释放特性

为考察循环流化床锅炉飞灰的汞释放特性,本文以某循环流化床CFB锅炉燃煤发电机组飞灰为样品,通过热处理实验和程序升温热解实验考察温度和时间对飞灰样品汞释放特性的影响以及热处理前后飞灰中汞的种类及其释放规律,并结合一级动力学方程、Elovich动力学方程、Freundlich动力学方程和抛物线扩散动力学方程对该过程进行具体分析.热处理实验结果表明,飞灰汞释放速率与热处理的温度和时间密切相关.温度为200℃以下时飞灰中汞的释放率最大不超过0.2,当温度达到300℃以上时,飞灰中汞的释放率不低于0.935.程序升温热解实验表明,飞灰中汞化合物种类包括HgCl_2、Hg_2Cl_2、HgO、HgSO_4、HgS (黑)和HgS (红),其中HgS (黑)和HgS (红)是飞灰中汞的主要赋存形态.动力学方程拟合结果表明,Elovic动力学方程适用于描述飞灰汞释放过程,各实验条件下拟合值与实验值的相关系数R~2均大于0.95,这说明该过程受多个反应机制控制且反应中活化能变化较大.     

喷氨同时脱除NO和NO2过程的化学动力学模拟

本文采用化学动力学模拟的方法，对广泛应用于燃煤锅炉的喷氨脱硝技术进行了研究，首次发现在燃煤锅炉的烟气中喷入氨气不仅可以降低ＮＯｘ的排放量，而且可以同时降低Ｎ２Ｏ的排放量，文中还就喷氨初期的烟气温度、烟气中的含氧量和水分、ＮＯ和Ｎ２Ｏ的初始浓度，烟气中的ＣＯ含量以及喷氨量对喷氨同时脱除ＮＯ２和Ｎ２Ｏ效果的影响进行了计算分析，确定了喷氨同时脱除ＮＯ和Ｎ２Ｏ的最佳条件，对喷氨过程听化学反应机理进行了分析