车用柴油机燃用棕榈生物柴油的颗粒物排放特性研究

在满足国Ⅳ排放法规的车用柴油机上研究了燃用不同掺混体积比例的棕榈油生物柴油的颗粒物排放特性.试验中棕榈油生物柴油的掺混比例分别为0%、10%、20%、50%和100%,采用DMS500型快速颗粒光谱仪测试分析了发动机在外特性和负荷特性时的颗粒物数量浓度、质量浓度及粒径分布.研究结果表明:随生物柴油掺混比例的增加,颗粒物质量浓度降低.燃用生物柴油后颗粒物的数量浓度在大负荷明显降低,中小负荷呈升高趋势.生物柴油的排气颗粒物呈核态和凝聚态的双峰分布特征,核态数量浓度所占比例高于柴油,凝聚态的质量浓度所占比例略低于柴油.生物柴油颗粒物的几何平均直径小于柴油.     

烹调油烟中挥发性有机物的排放初探

挥发性有机化合物(VOCs)是大气臭氧和二次有机气溶胶污染的关键前体物,而烹调油烟排放的VOCs作为大气中VOCs的重要来源之一,对其排放浓度进行研究具有重要意义.从食用油的烧杯加热实验入手,简化模拟烹调油烟发生情景,采用Tenax吸附管采样,热脱附-气相色谱-质谱法(GC-MS)定量检测分析,以加热温度和油品作为变量,对花生油、葵花籽油、大豆油、调和油和橄榄油在不同温度下加热生成的油烟VOCs浓度进行了比较分析,并初步估算了在实验温度范围内典型食用油单位时间内油烟VOCs的排放强度.结果表明,5种典型食用油随着加热温度的升高,排放的油烟中VOCs的浓度也随之升高;而在同一温度下加热5种食用油,调和油产生的油烟中VOCs的浓度最低;对不同温度下典型食用油单位时间内油烟VOCs的排放强度进行拟合,结果为二项式最优,其单位时间内油烟VOCs的排放强度范围为1.6～11.1 mg.(kg.min)-1.     

不同燃烧过程颗粒物粒径排放特征

采用荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)和稀释采样系统研究重庆市工业源、交通源、生物质燃烧以及餐饮业油烟等各类燃烧过程的颗粒物排放特征.结果表明:燃煤锅炉以及各类柴油交通源颗粒物数浓度峰值都表现出单峰型的变化特征,峰值主要出现在0.20~0.48μm之间;生物质燃烧和餐饮业油烟颗粒物的数浓度都呈现出双峰型的变化趋势,分别出现在核模态(0.02~0.07μm)和积聚态(0.2μm);水泥窑炉的数浓度也出现双峰型变化特征,分别出现在积聚态(0.12μm)以及接近粗颗粒物态的1.23~1.96μm粒径范围处.各污染源颗粒物质量浓度峰值主要出现在粗粒径态,交通源排放的颗粒物质量浓度相对较高.各类污染源数浓度分布主要集中在积聚模态,粗颗粒态的数浓度累计贡献都不到1%;质量浓度主要分布在粗颗粒态,核模态的质量浓度贡献都小于0.1%.     

北京餐饮源排放细粒子理化特征及其对有机颗粒物的贡献

调研了北京餐饮业发展现状,通过在线监测、采样分析等手段研究北京4家不同烹调方式的餐馆所排放颗粒物的质量浓度、粒径分布、形貌特征、化学组分,并初步估算餐饮源排放细粒子对北京细粒子中颗粒有机物的贡献.结果表明,餐馆的原料、烹饪过程、油烟去除装置以及客流量都会影响餐馆所排放颗粒物的物理、化学性质.样本餐馆营业期间排放颗粒物PM_{2 .5}质量浓度是当日环境大气PM_{2 .5}质量浓度的8～35倍,PM_{1 .0}在PM_{2 .5}的质量浓度中约占50%～85%.餐饮源排放颗粒物多以固态和液态颗粒物形貌存在,化学组分质量百分数由多到少依次是有机物、无机离子和元素碳,分别占到PM_{2 .5}质量浓度的70%左右、5%～11%和小于2%.初步估计结果表明,北京餐饮源排放细粒子对有机颗粒物的贡献和交通源的排放相当,成为北京细粒子有机颗粒物的主要来源之一.认识餐饮源排放颗粒物的理化性质,可以为改善北京空气质量和保证居民身体健康提供数据支持.     

基于GC-MS的烹调油烟VOCs的组分研究

挥发性有机物(VOCs)是PM2.5和臭氧生成的重要前体物之一,而VOCs组分不同,对大气反应的贡献也不同.烹调油烟排放的VOCs作为大气中VOCs的重要来源之一,其化学成分随所选用的食用油种类、食品种类、烹调方式、加热温度等的不同有很大差异.从对食用油的烧杯加热实验入手,简化模拟烹调油烟发生情景,以油温和油品为变量,采用Tenax吸附管采样,热脱附-气相色谱-质谱法(GC-MS)对不同油品在不同温度下加热产生的VOCs进行组分分析,根据谱库检索和图谱解析,利用面积归一化的半定量法,对各条件下油烟VOCs的具体组分进行了初步的定性和定量.     

餐饮源挥发性有机物的排放特征及影响因素

影响餐饮业挥发性有机物排放浓度和组分构成的因素繁多。在餐饮实验平台上利用控制单一变量的方法,研究了食用油种类、烹饪方式和食材种类等因素对餐饮烹饪过程中非甲烷总烃(NMHC)、非甲烷的挥发性有机物(NMVOCs)和醛酮类化合物的排放特征的影响。结果表明:玉米油烹饪产生的NMVOCs浓度低为434μg/m3,仅为调和油的1/10,其产生的NMVOCs组分种类最少,致癌风险较调和油和起酥油更低;油炸的烹饪方式相比炒生成更多的NMVOCs和醛酮类化合物,相同方式下烹饪肉类食材产生的NMVOCs组分种类数量比蔬菜类食材更多。     

水泥窑PM2.5排放特性及其PAHs风险分析

采用荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)、便携式PM2.5采样器和稀释系统,对国内3家新型干法水泥生产厂(5条生产线)的水泥窑(包括窑头和窑尾)进行现场采样,分析水泥窑排放PM2.5的质量浓度、粒数浓度及其中的多环芳烃(PAHs)浓度,对呼吸致癌风险进行评价.结果表明:从粒数浓度分析,PM2.5中70%以上为PM0.33,这部分颗粒物主要是由气化凝结形成的.各采样点排放的PAHs主要以二环和三环的低环PAHs为主.第3个水泥厂窑头排放的PAHs含量最高,而且苯并[a]芘(BaP)超过国家所规定的8ng/m3标准限值,同时其呼吸致癌风险水平为4.46×10-4,高于可接受致癌风险水平的上限,需要有效处理.     

餐饮业油烟的颗粒物分析

利用显微镜照相技术和电低压冲击式采样器分别对餐饮业油烟中10μm以上和10μm以下的颗粒物进行分析,得出餐饮业油烟颗粒物的粒径分布状况.结果表明,厨房内油烟中可沉降颗粒的粒径主要分布在10～400μm之间,数量浓度峰值粒径集中在10～100μm之间;油烟中可吸入颗粒粒径主要分布在1μm以下,数量浓度峰值粒径集中在0.063～0.109μm之间,质量浓度峰值粒径在6.560～9.990μm之间.通过对餐饮业油烟颗粒物物理特性的全面分析,找出特征值,确定油烟监测的标志物,为餐饮业油烟的治理和监测提供科学依据.     

南京北郊大气细粒子在人体呼吸系统沉积特性

使用宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)对2015年1月和4月南京北郊大气气溶胶数浓度进行观测,使用多路径粒子剂量测量模型(MPPD)v.3.04模式估算不同空气质量指数(AQI)级别下、休息与运动状态下,细粒子在人体呼吸系统不同部位的沉积分数(DF)和沉积数浓度.结果发现,核模态和爱根核模态DF在休息和运动状态下近似,积聚模态DF在运动时是休息时的2.49倍.肺部对核模态和爱根核模态总沉积分数(TDF)贡献最大,休息时约占48.17%,运动时约占54.23%,头部对积聚模态TDF贡献最大,休息时约占41.23%,运动时约占80.47%.冬季人体内颗粒物沉积数浓度明显低于春季,各部位中总沉积数浓度大小为:肺部气管支气管头部.与休息时相比,运动时肺部核模态沉积增多,气管及支气管和头部积聚模态沉积增多,且头部表现出空气质量越差,运动较休息增长越多的特点.地区间DF的差异主要由于生理参数不同,沉积数浓度的差异主要由于当地环境中粒子数浓度不同.     

深圳市商业厨房排放非甲烷碳氢化合物污染特征研究

随着我国餐饮业的快速发展,餐饮源逐渐成为城市大气非甲烷碳氢（NMHCs）的主要来源之一.因此,深入研究餐饮源NMHCs的排放特征是餐饮业科学减排的重要基础.本研究采集了深圳市6类典型餐馆（西式快餐、茶餐厅、职工食堂、湘菜馆、浙菜馆和家常菜馆）排放的NMHCs,并分析了其相应的排放特征、排放因子（EF）、臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAp）.结果显示,6类餐馆排放NMHCs中,茶餐厅、家常菜馆和浙菜馆排放的烷烃浓度最高,而西式快餐和职工食堂排放的烯烃浓度最高,湘菜馆油烟中烷烃和烯烃浓度相近.采用灶台数及用油量作为EF的核算基准,结果显示西式快餐和职工食堂的EF较高.餐饮排放的NMCHs中乙烯、丙烯、1,3-丁二烯、间/对二甲苯、甲苯及癸烷的OFP最高,而环己烷、正庚烷、正辛烷和正癸烷则具有较高的SOA生成潜势.此外,甲苯和苯不仅具有高的O₃生成潜势,还对SOA的生成有明显贡献,是油烟中值得重点关注的污染物.     

电厂除尘设施对PM10排放特征影响研究

在5个不同燃煤电厂除尘器进、出口进行了现场测试,对除尘器性能以及振打时对PM₁₀排放特征的影响进行了研究.试验系统由低压荷电捕集器(ELPI)、等速采样系统、稀释系统组成.结果表明:该试验系统可对燃煤排放的可吸入颗粒物进行在线测量,获得可吸入颗粒物的瞬时浓度、平均浓度和浓度分布,最小粒径达0.03μm,可广泛用于固定源采样;除尘器进口和出口的PM10粒数浓度均呈明显的双模态对数正态分布,峰值均分别出现在0.07～0.12μm和0.76～1.23μm;电除尘器和布袋除尘器对粗颗粒态的颗粒物去除效率均较好,最大穿透率均出现在0.1～1μm范围内,但布袋除尘器在该粒径区间的穿透率低于电除尘器,降低该区间颗粒物的穿透率有利于控制可吸入颗粒物的排放;PM10的粒数浓度主要取决于亚微米态的颗粒,针对粒数浓度而言,电除尘器对PM₁和PM_2.5的去除效率同样低于PM₁₀;除尘器的运行和操作条件对PM₁₀排放影响较大,电除尘器末电场振打清灰时,出口PM₁₀的质量和粒数浓度均明显增加;振打时电除尘器基于粒数和质量浓度的2种除尘效率均有不同程度的下降,下降幅度最大的是PM1.     

2008奥运和后奥运时段北京大气颗粒物质量浓度和数浓度比对研究

为探索奥运和后奥运时段北京地区大气颗粒物质量浓度和数浓度变化规律及其主要影响因素,于2008-08-08～2008-10-07期间,在中国科学院大气物理研究所325 m气象观测塔附近的办公楼楼顶使用微量振荡天平（TEOM）和空气动力学粒谱仪（APS）在线实时测量颗粒物质量浓度和数浓度,同时结合地面气象资料和HYSPLIT轨迹模式对颗粒物的来源和传输过程进行了探讨. 结果表明,奥运期间北京大气颗粒物粗细粒子质量浓度（PM_2.5～10和PM_2.5）平均值分别为（23.1±1.6） μg·m^-3和（55.5±7.3）μg·m^-3,比非奥运时期分别降低18.2%和16.0%,比非源控制时期分别降低22.3%和18.0%;而奥运期间粗细粒子数浓度（PN_2.5～10和PN_0.5～2.5）平均值分别为（15±1）个·cm^-3和（3138±567）个·cm^-3,比非奥运时期分别降低23.4%和27.5%,比非源控制时期分别降低29.5%和34.3%. 观测期间风速、相对湿度和前1 d的降水与颗粒物质量浓度和数浓度存在显著线性关系,逐步回归分析结果显示,风速和相对湿度可以解释细粒子质量浓度和数浓度变化的42%和53%,而风速和前1 d的降雨则可以解释粗粒子质量浓度和数浓度变化的21%和39%;观测期间北京大气颗粒物主要受保定、石家庄等偏南地区输送的影响,偏南弱气流使北京大气细粒子质量浓度和数浓度迅速增加,而偏北强气流使区域大气粗细粒子得到彻底清除,体现了北京地区大气粗粒子受局地排放控制而细粒子受区域污染输送的特征. 对比观测期间颗粒物累积清除的2次典型过程发现,气象因素影响颗粒物浓度值波动,而局地源排放减少和区域输送减弱则使颗粒物粗细粒子浓度显著降低,北京及周边省（市、区）协同减排是保障奥运期间优质空气质量的主要原因.     

缸内直喷汽油车细小颗粒物排放特性研究

选取三辆满足国六排放标准的缸内直喷汽油车进行常温冷启动WLTC循环排放试验,研究不同车辆排放的粒径在23nm以上的固态颗粒物、6nm以上包含挥发性/半挥发性组分的颗粒物数量排放特性,并进行了比较研究.结果发现,在缸内直喷汽油车排放的6~30nm范围内包含挥发性/半挥发性物质的细颗粒物主要产生在WLTC循环减速段､高速段和超高速段;30~2500nm范围的挥发性/半挥发性的颗粒物主要在超高速段生成;其它工况下,23nm以上固态颗粒物在颗粒物数量排放中占主体.试验研究还发现GPF对6~30nm大小的细颗粒物捕集效果不佳,并且GPF再生时会产生高浓度6~30nm大小的细颗粒物排放.颗粒物碳质成分分析表明挥发性/半挥发性细颗粒物对法规测量的23~2500nm颗粒物的数量排放影响甚微,但对颗粒物质量排放影响明显.     

煤燃烧超细微粒粒径谱演变及排放因子的实验研究

对燃煤超细微粒的排放特性进行研究,利用自行搭建的气溶胶实验平台,使用快速粒径谱仪FMPS对燃煤超细颗粒(5.6~560 nm)数量粒径谱进行了测量,同时利用颗粒物动态演变模型,通过最优化算法,得到颗粒沉积损失率和排放率随粒径的分布,并计算了燃煤颗粒的排放因子.结果表明,在颗粒生成的初始阶段,燃煤颗粒数量粒径谱是多分散的复杂谱,初始粒径谱主要由10 nm、30~40 nm及100~200 nm这3个模态组成,其中,10 nm模态颗粒数浓度较高,100~200 nm模态颗粒粒径谱呈对数正态分布,数量中位径CMD均值为16 nm.随着时间的推移,总数量浓度呈指数规律衰减,CMD先增大后逐渐趋于稳定.排放因子的计算结果显示,在室温条件下,燃煤颗粒的排放因子达到(5.54×1012±2.18×1012)个·g-1.     

北京PM2.5中有机酸的污染特征及来源

采用GC/MS定量分析了2003年9月至2004年7月期间北京市PM2.5中33种脂肪酸(C10～C32)和10种二元酸(diC2～diC11)的含量.研究表明,脂肪酸具有明显的偶数碳优势,4个季节中最丰富的脂肪酸物种都是棕榈酸和硬脂酸(C16、C18).脂肪酸总浓度年均值为493.89ng·m-3,变化范围1.68～2961.70 ng·m-3,季节变化特征不明显.二元酸以草酸(diC2)、丙二酸(diC3)为主,浓度年均值分别为548.13ng·m-3、530.1 ng·m-3;二元酸总浓度呈明显季节变化特征,夏季最高(1539.36 ng·m-3),冬季最低(908.12 ng·m-3).4个季节碳优先指数(CPI)无显著差别,分别是15.3(秋)、12.4(冬)、11.5(春)和13.4(夏);CPI值与植物蜡贡献脂肪酸值呈现出一定的负相关.主成分分析结果表明,油烟、高等植物排放和细菌活动是脂肪酸的主要污染源,二次化学反应转化是二元酸的主要来源.     

北京及周边城市一元脂肪酸大气颗粒物干沉降通量及来源分析研究

城市大气颗粒物中有机质浓度不断攀升,其中有机酸为重要成分之一.通过PUF膜收集大气颗粒物干沉降,采取溶剂提取、衍生化和GC-MS分析,对2007年12月～2008年11月间,北京及其周边城市天津、唐山、保定的大气颗粒物干沉降中一元脂肪酸含量进行了观测研究.结果表明,干沉降中可检出所有C10～C24的烷酸,以及油酸、亚油酸和桐油酸3种烯酸.干沉降量最大的是正十六烷酸,其次为正十八烷酸,油酸、亚油酸的含量也相对较高.年均干沉降量最大的城市为北京,其次是保定、唐山、天津,沉降量分别为0.32、0.25、0.16和0.12 kg.(hm2.a)-1.北京一元脂肪酸的平均日沉降量最大值出现在8～9月,达262.43μg.(m2.d)-1;4～5月次高,为130.98μg.(m2.d)-1;天津市最高值出现在4～5月,为66.04μg.(m2.d)-1;唐山出现在2～3月,为73.62μg.(m2.d)-1;保定出现在4～5月,为173.28μg.(m2.d)-1.源解析显示,京津冀四城市的一元脂肪酸的年度干沉降以机动车排放源最为重要,其次为微生物源和餐饮源,秋季北京大气餐饮源排放脂肪酸量很高.     

燃用生物柴油对采用CRPT技术的柴油机微粒粒子数浓度和PAHs排放的影响

微粒和PAHs是柴油机排放污染物的重要组成部分,为揭示燃用生物柴油（biodiesel,下称BD）与采用CRPT（连续再生微粒捕集系统,continuous regeneration particulate traps system）技术后对柴油机排放中微粒粒子数浓度和PAHs组分质量的影响规律,利用内燃机综合测试台架对3台排量不同的柴油机进行微粒以及PAHs测试,研究不同微粒粒径对应的粒子数浓度变化规律以及PAHs各组分的质量变化规律.结果表明:①燃用BD对柴油机微粒排放中的聚集态粒子数浓度和总质量影响较大,对核态粒子数浓度影响不大,其中,聚集态粒子总质量降幅最大可达97.04%,粒子数浓度最大降幅从109 m-3降至106 m-3,而核态粒子数浓度变化不大,但粒子数比例有明显的上升,最大升幅为51.50%.②燃用BD对微粒排放中不同粒径粒子数浓度的影响导致CRPT技术条件下微粒质量捕集效率下降,最大降幅达21.10%.③PAHs总质量排放有明显下降,3台柴油机最大降幅分别为92.95%、91.78%和92.70%.但各组分呈现变化不一致现象,类似于二苯并蒽等部分组分质量下降幅度均达到100%,而和苯并蒽的质量均不降反升,其中的质量占燃用BD30后的多环芳香烃质量的50%左右.研究显示,采用"BD+CRPT"技术,柴油机微粒排放控制焦点应集中在核态微粒,PAHs排放的控制还应侧重于考虑和苯并蒽.      

天津市典型城区大气碳质颗粒物的粒径分布特征和来源

为分析天津市典型城区大气碳质颗粒物的粒径分布及其来源,于2009年12月—2010年11月采用9级惯性撞击式分级采样器对大气颗粒物进行采样,采用热光碳分析仪分析了颗粒物中的EC(元素碳)和OC(有机碳)的质量浓度. 结果表明:天津市典型城区大气颗粒物中EC和OC主要存在于细颗粒物中,在≤2.1μm的4个细粒径段中,ρ(EC)的加和年均值为(2.6±0.9)μg/m3,占PM₉(空气动力学直径≤9.0μm)ρ(TEC)的72%;ρ(OC)为(21.5±7.7)μg/m3,占PM₉中ρ(TOC)的60%. ρ(EC)和ρ(OC)季节变化显著,在≤2.1μm粒径段中,春、夏、秋、冬季的ρ(EC)分别为(1.7±0.3)、(2.1±0.4)、(3.1±0.5)和(3.7±0.5)μg/m3;ρ(OC)分别为(17.6±0.4)、(14.4±1.1)、(21.9±1.8)和(32.1±2.5)μg/m3. ρ(EC)峰值分别出现在≤0.43、>0.65~1.1和>4.7~5.8μm 3个粒径段,其中最高值出现在≤0.43μm粒径段;ρ(OC)峰值分别出现在>0.65~1.1和>4.7~5.8μm 2个粒径段,最高值出现在>0.65~1.1μm粒径段. 天津市典型城区细颗粒物中的OC、EC主要来自燃煤、机动车和烹饪排放,粗颗粒物中的OC、EC则更多来自于路面和建筑扬尘.      

Particulate matter emissions and gaseous air toxic pollutants from commercial meat cooking operations

This study assessed the effectiveness of three novel control technologies for particulate matter (PM) and volatile organic compound (VOC) removal from commercial meat cooking operations. All experiments were conducted using standardized procedures at University of California, Riverside''s commercial test cooking facility. PM mass emissions collected using South Coast Air Quality Management District (SCAQMD) Method 5.1, as well as a dilution tunnel-based PM method showed statistically significantly reductions for each control technology when compared to baseline testing (i.e., without a catalyst). Overall, particle number emissions decreased with the use of control technologies, with the exception of control technology 2 (CT2), which is a grease removal technology based on boundary layer momentum transfer (BLMT) theory. Particle size distributions were unimodal with CT2 resulting in higher particle number populations at lower particle diameters. Organic carbon was the dominant PM component (> 99%) for all experiments. Formaldehyde and acetaldehyde were the most abundant carbonyl compounds and showed reductions with the application of the control technologies. Some reductions in mono-aromatic VOCs were also observed with CT2 and the electrostatic precipitator (ESP) CT3 compared to the baseline testing.     

云南宣威燃煤室内可吸入颗粒物质量浓度变化特征

应用中流量采样器TSP-PM10-PM2.5对我国肺癌高发区宣威地区6个乡村19家农户进行采样,运用滤膜称重法来分析不同燃料类型室内及相应室外的大气颗粒物质量浓度特征.结果显示,各村庄室内、室外PM10质量浓度比值(I/O)变化范围为1.74~2.87,说明室内PM10污染主要由室内污染源引起;做饭时段室内PM10污染比其他时段严重,尽管烟囱可以将大量的污染物排出室外,但室内颗粒物的质量浓度依然较高.室内PM10质量浓度依燃料类型从高到低依次为块煤用户>型煤用户>燃柴用户>用电用户,室内PM2.5质量浓度依燃料类型从高到低表现为块煤用户>燃柴用户>用电用户;块煤、型煤用户的室内PM10的质量浓度平均值(442.49μg/m3、399.14μg/m3)超过国家室内空气质量标准日均值150μg/m3,污染严重;燃柴和用电用户室内PM10的质量浓度平均值(145.50μg/m3、119.91μg/m3)低于国家室内空气质量标准日均值150μg/m3,污染较轻.块煤用户PM2.5质量浓度日均值(132.58μg/m3)超过2012年2月29日环境保护部发布的环境空气质量标准二级标准75μg/m3,而燃柴和用电户PM2.5的质量浓度(55.24μg/m3、65.02μg/m3)均低于环境空气质量标准二级标准75μg/m3,说明块煤用户室内细颗粒污染较重,用电和燃柴用户室内细颗粒物污染相对较轻.