气溶胶粒度分布的在线测量实验研究

随着雾、霾等气溶胶引起环境问题的加剧,对大气气溶胶特性的研究也越来越深入。该文重点研究了光学粒径谱仪在气溶胶粒度分布在线测量上的应用。通过对比3款典型粒径谱仪的测量原理、测量范围、测量精度等特征,选用光学粒径谱仪系列(OPS)是比较适合在线测量自然环境下大气气溶胶粒度分布的。通过一系列对大气气溶胶中典型的固体和液体气溶胶的在线测量实验,发现更换HEPA过滤器对在线测量的结果有影响,而不同采样时长和不同通道区间不会影响OPS对大气气溶胶的在线测量。     

基于ELPI的南京城区大气可吸入颗粒物现状分析

采用电称低压冲击器(ELPI)对南京城区可吸入颗粒物粒径分布和质量浓度进行连续在线测量,得到了南京城区大气可吸入颗粒物的日变化特征,表明其呈现双峰、双谷分布,夜间高,白天低,上午高,下午低;结合气象参数,研究了大气可吸入颗粒物浓度变化与气象因子的相关性;此外,对可吸入颗粒物粒径分布特征也进行了研究,可以看出,南京地区可吸入颗粒物的主要成分是细颗粒(PM2.5),粒径在0.028～2.31μm的颗粒物占可吸入颗粒物的98%～99%。     

前处理方法对马兰黄土粒度测量影响的实验研究

采用9种不同的前处理方法对延安新区马兰黄土样品进行了粒度分析,以探讨不同前处理方法对马兰黄土粒度测量结果的影响。结果表明,除去有机物、碳酸盐或加分散剂后,马兰黄土的粒度分布发生明显变化,表现为中值粒径和平均粒径显著减小,粒度分布曲线向细粒方向偏移;马兰黄土中含有一定量的有机质,会影响粒度测量结果。因而,在粒度测量前处理时,需要加双氧水去除有机质;在使用盐酸进行前处理时,可能与矿物发生反应,使得所测粒径变大,且使细颗粒含量减少。综合考虑除去有机物、碳酸盐和加分散剂,前处理方法 7使样品中值粒径、平均粒径和细粒含量变化最为显著。因此,对马兰黄土进行粒度分析时,建议使用方法 7,即给样品加入15 m L浓度为10%的H_2O_2溶液(除去有机质)煮沸使其充分反应,冷却后给烧杯注满蒸馏水,静置24 h,抽去蒸馏水,加入15 m L浓度为4%的(Na PO_3)_6(分散剂)溶液后测量。     

基于多种测试平台喷雾粒径特性实验研究

目的 研究平台环境差异对喷雾液滴粒径造成的影响。方法 分别在喷嘴测试台、直流吸气式风洞、闭口回流式结冰风洞等3种测试平台上开展喷雾液滴粒径测量,并将测量结果进行对比分析。结果 各平台喷雾dMVD随水气压变化的规律性都较好,dMVD随着水压的增大而增大,随着气压的增大而减小。对于dMVD≤30 μm的工况,3种测试平台的dMVD测量结果接近,但粒径分布存在差异。对于dMVD>30 μm的工况,直流吸气式风洞和闭口回流式结冰风洞喷雾的dMVD都比喷嘴测试台大,粒径分布向大颗粒方向偏移。结论 气流温度、速度、环境湿度、湍流度以及平台构型等环境因素均对喷雾液滴粒径产生影响,多因素耦合作用使得闭口回流式结冰风洞液滴的蒸发、碰撞合并、破碎等行为都更强烈,从而造成了其与喷嘴测试台、直流吸气式风洞喷雾的粒径特性存在差异。     

北京中关村地区气溶胶的酸性测量

为了研究大气气溶胶的酸性及其粒径分布,笔者利用自制环状扩散管和三级撞击式组合采样器采样,ｐＨ测量和傅利叶红外光谱技术测量相结合,于１９９４处冬季至１９９５年冬季在北京中关村地区进行了采样分析。结果表明,北京中关村地区气溶胶存在酸性组成,且酸性主要分布于粒径１．５μｍ以下的细粒子中,测得的细粒子最大酸度为５６．６ｎｍｏｌ．ｍ＾－３,各冬季１９９４年冬季和１９９５年夏季气溶胶酸性较强,日平均一般在５ｍ     

蚊香烟气气溶胶单粒子的粒径和质谱测量

在自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪上,对两种蚊香烟气气溶胶单粒子的粒径和质谱进行了实时在线测量。通过分析蚊香烟气气溶胶的统计粒径数据和大量单粒子质谱图,发现其粒径主要分布在小粒径的纳米区间,且粒子中可能包含K+、Na+、碳氢化合物离子、重金属元素离子以及多环芳香烃化合物离子如苊、芴和苊烯的分子离子峰C12H10+、C13H10+和C12H8+等物质。并总结出微烟蚊香和有烟蚊香在粒径分布和化学成分等方面的异同点。金彩虹微烟蚊香烟气中包含的Mo+可以作为其区别于雷达有烟蚊香的特征标志。     

道路峡谷内颗粒物粒径分布测试

根据在北京市道路路面附近颗粒物 (TSP)的实测数据 ,分析了道路峡谷内 TSP的粒径分布 ,以及粒径分布与峡谷结构、距地面距离的关系 ,说明了影响粒径分布的主要因素。     

道路扬尘排放因子建立方法与应用

排放因子是分析污染源排放特征和建立排放清单的基础数据,本研究对典型道路进行积尘负荷采样和实验室筛分分析,通过再悬浮系统和颗粒物粒径谱仪对道路扬尘粒径分布和粒径乘数进行测量,调查道路车型构成并计算车重,以北京市通州区为例应用模型法建立本地化的道路扬尘PM_2.5排放因子.结果表明,不同类型道路的扬尘颗粒物粒径分布在<2.5 μm范围内的质量比例较为接近,道路扬尘中PM_2.5与PM₁₀比值在0.28~0.32之间;不同类型道路的PM_2.5粒度乘数在0.18~0.20 g·（km·辆）^-1之间,高速路、国道、省道、县道和乡道的PM_2.5排放因子分别为0.06、0.14、0.31、0.30和0.39 g·（km·辆）^-1.积尘负荷采样、再悬浮粒径分布测量和排放因子模型计算,是道路扬尘排放因子本地化的可行方法.在建立道路扬尘排放因子过程中,粒径乘数可以应用默认值,由于不同类型道路的积尘负荷差异较大,需要分道路类型或按车流量级别进行积尘负荷采样分析,对排放因子进行本地化.     

活性污泥絮体粒径分布与分形维数的影响因素

絮体粒径分布和分形维数是活性污泥的重要参数.应用激光粒度仪测量了好氧活性污泥絮体在絮凝过程的粒径分布,研究了速度梯度、VSS/SS、EPS含量及Zeta电位对絮体粒径分布的影响.结果表明,絮体平均粒径与速度梯度显著负相关(R2>0.80),与Kolmogorov尺度数量级基本相当,其间差异性与污泥VSS/SS、絮体强度等有关;相同的速度梯度下,絮体平均粒径与VSS/SS或EPS含量显著正相关(R2>0.85),与Zeta电位负相关.有机质和EPS在活性污泥絮凝中作用明显,会增强絮体强度,提升絮凝效果;EPS中蛋白质比多糖对絮凝的促进作用更明显.基于显微图像分析方法,得到了好氧活性污泥絮体二维分形维数为1.28~1.72,三维分形维数为1.70~2.69.絮体分形维数随VSS/SS或EPS含量的增加而减小;对于相同的活性污泥,絮体三维分形维数随粒径增大而减小,符合幂函数关系式.     

1~3 nm颗粒物在粒径分布测量仪中的通过效率研究

基于二甘醇的扫描电迁移率粒径谱仪(DEG-SMPS)是常用的1～3 nm颗粒物粒径分布测量系统.目前对1～3 nm颗粒物在该系统中通过效率的量化不够准确,这给大气颗粒物粒径分布的测量带来了较大的不确定性.本文研究了1～3 nm颗粒物和离子在直管、弯管以及气溶胶中和器等系统组件中的通过效率,并使用等效管长法来量化颗粒物在这些组件单元中的通过效率.研究表明,1～3 nm颗粒物在直管内的通过效率不受颗粒物电性影响,且可以由Gormley-Kennedy (G-K)方程估算.当采样流量为2.5 L·min~(-1)时,DEG-SMPS系统中总等效管长约为433 cm,其中气溶胶中和器的等效管长为160 cm,弯头的等效管长为33 cm.     

我国不同大气环境下亚微米颗粒物吸湿特性

利用吸湿性串联微分电迁移粒径分析仪(H-TDMA)开展颗粒物吸湿性测量,通过对观测结果进行整理,并结合其他研究成果对我国不同环境下亚微米颗粒物吸湿性进行表征.梳理了包括城市、乡村、高山和郊区近海岸点不同大气环境下11个观测点的测量数据,发现不同环境、不同季节的大气颗粒物来源不同,颗粒物吸湿性、粒径分布及模态分布特征差异大.城市点的吸湿参数?观测值约为0.1~0.3;乡村点比城市点略高,约0.15~0.4;高山点(118.11°E,30.07°N)的?约为0.2~0.3;郊区近海岸点(114.17°E,22.28°N)的?约为0.2~0.4.除北京郊区点(怀柔冬季观测)外,其余乡村点和城市点均观测到亚微米颗粒物吸湿性随粒径增加而增强;高山点和郊区近海岸点的颗粒物吸湿性随粒径的变化不显著.除高山点(黄山)观测到较高频率的单模态分布(只有吸湿模态)外,其他观测点均呈现2~3个模态分布,说明颗粒物呈外混态.北京和杭州的H-TDMA观测结果显示颗粒物吸湿性随着相对湿度(RH)的增加而增加,没有表现出与纯硫酸铵类似的潮解行为.颗粒物吸湿性与化学组分的闭合研究发现,与离线膜采样获取的化学组分相比,高时间分辨率的在线化学粒径谱分布信息可以有效提高闭合度,同时有机物的密度与吸湿性,黑碳颗粒物质量浓度谱分布的精确估算将进一步提高闭合度.     

基于颗粒物化学组分粒径分布特征的源解析方法构建与评估

大气颗粒物污染来源解析可以为大气污染防控提供科学支撑.大部分颗粒物源解析研究是以化学组分为基础,此外,粒径特征也是颗粒物的重要属性之一,通过分析化学组分的粒径特征,有助于提高解析结果准确性.针对目前组分粒径分布信息利用不充分的问题,在三维多粒径因子分析模型(ABB)基础上,将已知源类标识组分粒径分布信息作为约束限制,构建基于组分粒径分布特征的多粒径源解析模型(SDABB).通过模拟数据集对模型进行了评估,探究了SDABB模型对源谱共线性和源贡献粒径分布相似性的敏感程度.结果表明,ABB模型对源谱共线性和源贡献粒径分布相似性较敏感,将粒径分布规律纳入后的SDABB模型,两种情景效果均明显变优,即SDABB模型可以较好解析共线性源类,并且对贡献粒径分布相似性不敏感.     

天津近岸表层沉积物重金属和放射性核素分布特征

对渤海湾天津海域14个表层沉积物样品进行粒度、重金属和核素放射性活度测量,结果显示,沉积物组成以粉砂为主,其粒径在研究区横纵向上分别呈由南至北、由东至西逐渐变粗的分布特征.重金属元素含量为Cu:25.6~35.1mg/kg、Pb:44.1~67.7mg/kg、Zn:60~73.5mg/kg;210Pb活度为13.2~35.3Bq/kg,137Cs活度为0.05~1.28Bq/kg,重金属含量和放射性活度随粒径减小而增大,总体上呈由北至南逐渐增大的分布特征,在中部和南部分别呈由西北至东南和由西至东逐渐增大的分布特征.这主要是因为细颗粒组分对Cu、Pb、Zn、210Pb和137Cs的吸附作用大于粗颗粒组分,因此,其分布受渤海湾水流及其所导致的粒径变化所影响.     

大气气溶胶干沉降研究进展

从干沉降速度定义出发,综述了过去几十年来国内外在气溶胶干沉降实验技术和理论方面的主要进展.气溶胶粒子从大气向地表沉降的过程决定于颗粒物的粒径、密度和空气粘性系数,同时受空气动力学阻力、粘滞层阻力和表面收集阻力的影响,这些阻力分别与大气层温度、风速、相对湿度等微气象条件密切相关.获取干沉降速度的方法主要有示踪法、梯度法和涡流相关法等.风速的三维瞬时量、动能、摩擦速度、温度和涡旋扩散系数可由超声风速温度仪测定.由于气溶胶具有很宽的粒径谱分布,通常使用几台仪器（如串联式多级采样器、空气动力学粒径谱分布仪和扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪）进行联合测量.干沉降参数化方案中,基于斯托克斯定律的物理模型着重于平衡重力、浮力和阻力的作用,半经验方案则进一步考虑了大气湍流、分子运动以及表面捕获机制包括布朗扩散、碰撞、截留、反弹、热泳和扩散泳.然而,参数化方案预测结果在某些粒径段与外场测量数据仍存在显著差异.结合目前干沉降研究存在的问题,对今后气溶胶干沉降的研究方向和技术方法进行了展望.     

道路峡谷内颗粒物戏分布测试

根据在北京市道路路面附近颗粒物（TSP）的实测数据，分析了道路峡保内TSP的粒径分布，以及粒径分布与峡谷结构，距地面距离的关系，说明了影响粒径分布的主要因素。     

轻型汽油车排放颗粒物数浓度和粒径分布特征

我国机动车颗粒物排放研究多集中于重型柴油车,对于轻型汽油车的研究相对较少.本研究对3辆缸内直喷(GDI)汽车和1辆进气道喷射(PFI)汽车排放颗粒物的数浓度与粒径分布进行测试,并利用两台不同检测下限的颗粒物冷凝生长计数器(CPC)对轻型汽油车颗粒物实际排放水平进行了探究.结果表明,GDI汽车排放的颗粒物数浓度高于PFI汽车一个数量级,冷启动下颗粒物主要在测试循环前200 s大量产生,GDI汽车排放颗粒物数浓度与工况速度变化关系密切,而PFI汽车变化相对较小.GDI与PFI汽车排放的颗粒物粒径分布均具有核模态和积聚模态两个特征峰,核模态颗粒物峰值粒径约为20~27 nm,积聚模态约为80~95 nm.粒径检测下限为2.5 nm的UCPC测得的颗粒物数浓度比法规使用的粒径测量下限为23 nm的CPC测量结果分别高出35.0%(GDI)和50.4%(PFI).表明喷油技术是影响颗粒物数量排放水平的关键因素,法规测试会低估轻型汽油车实际颗粒物排放水平.     

街道峡谷内超细颗粒数浓度和粒径分布特征试验研究

测试研究了街道峡谷内4个不同高度处10～487 nm粒径范围内颗粒的数浓度及粒径分布,根据特定条件下的测量结果,得到不同高度处颗粒数浓度粒径分布均呈包含2～3个峰的对数正态分布;一定高度范围内（15～20 m）,随高度增加, 核模态数浓度显著降低,其峰值粒径向大粒子方向偏移,积聚模态数浓度和粒径分布变化不如核模显著;随高度继续增大,颗粒数浓度和粒径分布无显著变化.同时对不同测点的PM_2.5和CO的浓度进行了测试,得到总颗粒数、总颗粒体积、CO和PM_2.5浓度垂直方向多呈幂函数递减规律分布.受环境风速风向影响,测试Ⅰ（高风速,递升型街道峡谷）时总颗粒体积、PM_2.5和CO浓度均低于测试Ⅱ（低风速,风向平行于街道峡谷）时,测试Ⅰ时总颗粒数、总颗粒体积、PM_2.5和CO浓度的垂直衰减率均低于测试Ⅱ时;无论递升型街道峡谷或风向平行于街道峡谷,总颗粒数浓度垂直衰减率均大于同期CO和PM_2.5的垂直衰减率,表明总颗粒数浓度除了受环境空气的稀释作用影响外,同时还受到沉降或凝并等作用的影响.     

青岛大气气溶胶中微量元素浓度及溶解度的粒径谱分布

利用2016年1~3月在青岛采集的Anderson分级气溶胶样品,分析其中10种微量元素总浓度和溶解态浓度,讨论了微量元素的浓度及溶解度的粒径谱分布特征及大气酸化过程的影响.结果表明,微量元素总浓度的粒径谱多数呈现单峰分布,Fe、Al、Ba、Sr等地壳元素总浓度的50%~60%出现在2.1~7.0μm粗粒子上;Cd、As、Zn、Pb等人为元素总浓度的60%~70%出现在0.43~2.1μm细粒子上;但Mn和Ni的粒径谱分布没有明显优势.溶解态微量元素的粒径谱也多呈现单峰分布,70%左右的Fe、Al、Ba、Sr、Mn集中在0.43~4.7μm粒子上;80%左右的Cd、As、Zn、Pb集中在0.43~2.1μm细粒子上;Ni的粒径谱分布与其总浓度的相似,在各粒级上无明显优势.微量元素溶解度的粒径谱分布呈现细粒子中的高于粗粒子中的,尤其是地壳元素这种分布趋势更为明显.气溶胶pH值的粒径谱分布特征及其与微量元素溶解度的显著相关关系表明,大气酸化过程是控制微量元素溶解度随粒径变化的主要因子.     

废弃水氯镁石反应结晶制备高纯氢氧化镁

以水氯镁石和氢氧化钠为原料,氯化钠为添加剂,采用直接沉淀法制备了粒径分布均匀、分散性良好的高纯氢氧化镁。研究了制备条件对氢氧化镁纯度、粒径、过滤性能的影响。通过马尔文粒度分析仪、XRD、SEM和化学分析等手段对产品的粒径分布、晶相、形貌和纯度进行了表征。结果表明,停留时间、搅拌速率和反应物浓度对晶体的含水量和粒径分布有重要的影响。通过该方法制得的产品为平均粒径9.4~17.2μm的球状氢氧化镁,纯度超过98.5%。该方法具有反应条件温和、操作简单的优点,适合工业化生产。     

长江涪陵段沉积物悬浮物的调查分析

本文介绍了长江涪陵段沉积物的密度分布及主要矿物组成;也介绍了悬浮物的密度分布、粒径分布及主要矿物组成;还对悬浮物中粒径小于2μm的难于聚沉物的特性作了介绍。