甲烷光化学反应机理模式模拟研究

应用可抽真空的、带有LP－FTIR的光化学烟雾箱进行甲烷光化学反应机理模式模拟。大气压下,在烟雾箱中进行CH₄－空气和CH₄－O₃－空气体系的实验。基于实验数据,应用PKSS模式计算甲烷光化学反应的机理,计算的反应机理与实验数据吻合。     

若尔盖高原沼泽土壤氧化甲烷的研究

若尔盖高原泥炭沼泽土氧化大气 CH₄ 的速率为 0.97～1.69ng/(g·h),氧化速率随着土壤深度的增加而减小;而泥炭土 CH₄ 排放速率为0.37～0.61ng/(g·h).2种土壤均具有氧化8000μL/L高浓度CH4的能力,泥炭沼泽土的潜力比泥炭土的大.不同土壤层次氧化甲烷的潜力也有差异,表层土比下层土高.降水减少导致的沼泽水位下降将加强若尔盖高原沼泽土壤氧化 CH₄ 从而减少沼泽 CH₄ 排放.     

焚烧麦杆对稻田CH4 和N2O 排放的影响

采用3 种麦杆处理方式(不还田、均匀混施和原位焚烧)进行田间试验,观测稻田CH₄ 和N₂O 的排放情况,以探讨原位焚烧麦杆对稻田CH₄ 和N₂O 排放的影响.结果表明,与不还田处理相比,原位焚烧显著增加稻田CH₄ 排放量,同时显著减少稻田N₂O 排放量;与均匀混施处理相比,原位焚烧显著减少稻田CH₄ 排放量,二者的N₂O 排放量无明显差异.     

土壤酸化对温室气体排放影响的培育实验研究

利用不同pH值的模拟酸雨(SAR)淋洗处理42个月获得具有不同累积酸化程度土壤,对其进行室内培养并研究了土壤温室气体CO₂、CH₄和N₂O的排放特征.结果表明,一定的酸化累积促进CO₂排放,而累积到某值时(如pH3.0₅酸化累积程度的加深而增加.相关分析显示,土壤pH值不是造成不同累积酸化程度土壤温室气体排放差异的直接原因;CO₂和CH₄排放差异主要是由于酸化累积过程导致土壤碳、氮以及其他养分元素含量的差异造成的,而导致N₂O排放差异的产生原因却十分复杂.     

炭黑尾气中可燃气态污染物的净化及余热利用

研究炭黑生产尾气中可燃气态污染物CO、H₂及CH₄等的净化及其余热利用。研究结果表明,采用直接燃烧法,不仅可将炭黑尾气中可燃气态污染物转化为无害的物质CO₂和H_2,O,并可回收利用燃烧热,使炭黑生产余热利用率提高40％以上。直接燃烧装置可采用低热值尾气余热锅炉,并配置发电机组,即炭黑尾气发电。经济技术评价表明,采用直接燃烧法和炭黑尾气发电,其经济效益和环境效益十分可观。     

SO2 与矿物气溶胶组分α-Fe2O3 的光化学反应机制

利用红外漫反射光谱仪(DRIFTS)研究了SO₂ 在α-Fe₂O₃ 表面上的多相光化学反应.结果表明,在无光照和光照条件下,α-Fe₂O₃ 表面均生成硫酸盐,但硫酸盐的生成量和生成速率不同.模拟太阳光照射下,反应4 h BET吸附系数为9.61×10-9,无光照条件下为1.39×10-8;光照条件下硫酸盐生成量低于无光照条件.当O₂ 的体积浓度<21%时,增加O₂ 浓度促进了硫酸盐的生成.用草酸和腐殖酸处理后的α-Fe₂O₃ 与SO₂ 反应,由于α-Fe₂O₃ 表面反应活性位被占据,导致硫酸盐生成量急剧减少.     

模拟酸雨对砂浆影响的研究

建立了周期浸泡法和喷淋试验法等两种加速腐蚀试验方法,并分别研究Ph为5.6、3.5和Ph为1.0、S²₄-为0、0.06、0.1、0.2mol/L六种模拟酸雨对砂浆的影响。研究结果表明：砂浆受蚀后强度降低,其下降的程度与材料中CaO和SO₃/CaO的比值成二元线性关系;酸雨中＋的侵蚀将使材料中CaO、MgO、Al₂O₃和Fe₂O₃组分流失,H⁺.和SO的协同作用,使材料中的SO₃/CaO的比值增大;受蚀后的砂浆其物相发生较大的变化,变化趋势是原［CaNa］［SiAI］₄0₈、KAISi₃0₈、0.62NaAISi_{208·0.38CaAl2等矿物晶体逐渐消失,而转化成CaSO4·2H2O、CaAl2i2O8、Ca－Fe－Al－S－Si－O,甚至体积更大的Ca3Al6O12·CaSO4。因此,酸雨对砂浆的影响,主要是H⁺侵蚀引起的溶解腐蚀和SO²4-侵蚀引起的膨胀腐蚀。}     

中国大陆生物质燃烧排放的污染物清单

根据2000年各省市生物质的消耗资料,结合排放因子,计算了中国大陆生物质燃烧所排放的SO₂、NO_x、NH₃、CH₄、EC、OC、VOC、CO、CO₂的总量及各省市的排放清单,并进一步细化到县、区级行政区.研究表明,生物质燃烧排放的污染物在地区间的分布极不均衡,排放量较大的包括华东、中南地区的各省市;各种生物质燃烧对各污染物的排放量的贡献差异很大,其中秸秆和薪柴是最主要来源;单位面积生物质燃烧排放污染物的量较高的地区由东北至中南围绕中国的主要农业产地呈带状分布.     

厌氧－缺氧－好氧工艺去除废水中COD、氮和磷的研究

为了减少废水中营养盐的排放量,采用实验室规模的厌氧─缺氧─好氧工艺处理豆制品废水。结果表明,TCOD、SCOD、NH⁺₄-N、NO^-₃－N、TN、TP、SP（可溶性磷）、SS、细菌总数和大肠菌群数的去除率分别为96%、94％、93％、89％、82％、88％、78％、98.0％、99.9％以上。厌氧相产气率平均0.4L/L·d,上所产气体中平均甲烷含量69.8％,CO₂3.8％,N226.4%。缺氧相产气率平均为0.2L/L·d,平均甲烷含量59.5％,CO₂12％,N₂39.2％。好氧相中亚硝酸细菌含量为1.1×10⁵/mL,硝酸细菌含量为1.4×10³/mL。     

强化污水人工土快滤处理系统除氮效果的研究

传统的人工土处理系统对污水中氮的去除率较低,改进后的污水人工土处理系统由珍珠岩人工土硝化柱和原人工土反硝化柱构成。试验结果表明,硝化柱有较好的通气条件,对NH⁺₄－N的转化去除率为84％～98％;反硝化柱中碳氮比（BOD₅/NO^－_x－N）以3.0左右、水力停留时间为6h左右较适宜。原人工土快滤系统经强化处理后,对污水中氮的去除率有较大幅度的提高,全N去除率由45％提高到91％～96％,出水水质全N和NH⁺₄－N含量小于5mg/L,NO^－_x－N［（NO^－₃＋NO^－₂－N的含量远小于10mg/L。     

Effect of exhaust from alcohol fuel on ozone formation in the atmosphere

Alcohols-aldehydes-NO_x-air system smog chamber experiments were undertaken and the reaction model was developed based on the experimental results. Ozone formation behaviors of alcohols and aldehydes were investigated with the computer simulation by changing the ratio of reactants. The effect of alcohol fuel on O₃ formation was estimated. Aldehydes have high reactivity in the atmospheric photochemical reaction. Alcohols can promote O₃ formation substantially under reactive conditions. The efficient control of aldehydes emissions is especially important.     

Reactor characterization and primary application of a state of art dual-reactor chamber in the investigation of atmospheric photochemical processes

Increasing attention has been paid to the air pollution more recently. Smog chamber has been proved as a necessary and effective tool to study atmospheric processes, including photochemical smog and haze formation. A novel smog chamber was designed to study the atmospheric photochemical reaction mechanism of typical volatile organic compounds (VOCs) as well as the aging of aerosols. The smog chamber system includes an enclosure equipped with black lights as the light source, two parallel reactors (2 m³ of each) with separate control of light source and temperature, with a series of coupled instruments for online monitoring of gas phase and particle phase reactants and products. Chamber characterization, including air source stability, effective light intensity, temperature stability, as well as gas phase and particle phase wall losses, were carried out before further research. The results showed that our smog chamber systems developed by other domestic and international groups. It was also observed that the wall loss of aromatic VOCs varied with different functional groups as well as the isomerism. The results of preliminary simulation experiment from styrene-NO_x demonstrated that the chamber can be well utilized to simulate gas-particle conversion progresses in the atmosphere.     

大气模拟烟雾箱系统的研究进展

烟雾箱是研究大气光化学反应的主要工具.30年来国内外有多个研究机构建立了烟雾箱,并对各种光化学反应进行了研究,以收集数据来发展和检验大气光化学反应机理.从系统构造、配置仪器及所进行的光化学实验几个方面,综述了国内外烟雾箱系统的研究进展,其中背景影响较小的烟雾箱能为评价化学反应机理提供精度较高的数据,二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)的形成机理成为目前的研究热点.     

The study for polyaromatic hydrocarbons decay on Chinese coal soot particles in atmosphere

A study for the photochemical behavior of some polyaromatic hydrocarbons (PAH), for example B(a )P, B( k )F and fluoranthene in coal smoke particles was performed by using indoor Teflon smog chamber.Experiments suggest that the photochemical reaction of PAH is first order reaction and kinetic rates of some PAH were obtained. It was shown that the reaction rate constant is proportional to light intensity and water vapor concentration. Temperature and PAH loading also have influence on PAH decay rate. A model for PAH loss has been set up on the basis of the results of our experiments and the simulating results of this model suggest that coal particle PAH half lives are of the order of a period of days in winter and a few hours in summer. Other factors which may have effect on the photochemical reaction of PAH have also been discussed.     

光化学烟雾模拟实验系统

为开展光化学污染成因的敏感性分析,设计和建立了目前国内唯一的大型光化学烟雾模拟实验系统．该系统主要包括烟雾箱系统、空气充填置换系统、采样测试系统和记录显示控制系统等4个分系统．与国内外同类型实验系统相比,该系统具有烟雾箱在实验过程中受光均匀、换气系统快捷、效率高以及可实现两箱对比实验等特色．利用实验系统开展了光化学污染过程的模拟实验,得到了典型的污染特征．进行了同等条件的两箱对比实验,实验结果完全一致,表明该实验系统能够开展基于对比实验的敏感性分析研究,从而为进一步针对北京实际开展光化学污染的模拟研究奠定了良好的基础．     

The evaluation of some photochemical smog reaction mechanisms—I. Temperature and initial composition effects

Four popular photochemical reaction mechanisms, Caltech, CB-III, CB-XR and CB-IV, are evaluated using a major, newly available set of outdoor smog chamber data. The smog chamber experiments were carried out under conditions representative of urban air. Sixteen experiments with various temperature and initial HC/NO_x ratios are used to test model performance. In general the four photochemical smog models are found to give results in good agreement with experiment, particularly at moderate temperatures (15–25°C) and HC/NO_x ratios of 7–16 and when the initial organic composition included gasoline vapour, synthetic exhaust and solvents. At higher temperatures (30–45°C) and at lower HC/NO_x ratios (<5) the agreement is not as good. For HC/NO_x = 3.5 the CB-XR and CB-IV mechanisms underestimate the final O₃ concentration by up to 82%. When solvent emissions are omitted from the initial composition the Caltech and CB-III models overestimate the final O₃ concentration by up to 59%.     

用于模拟SOA形成的烟雾腔的构造和表征

为研究二次有机气溶胶的形成机理,设计制造了一种用于模拟二次有机气溶胶的形成过程烟雾腔实验系统,该系统主要包括样品进样系统,模拟反应系统即烟雾腔系统和产物检测系统三个部分,具有实时在线检测、效率高等优点。利用该实验装置模拟开展大气中含量较高的芳香烃化合物光氧化产生二次有机气溶胶的过程,使用TSI3321空气动力学直径测量系统、气溶胶飞行时间质谱等多种检测手段对二次有机气溶胶的形成进行表征。空白实验和羟基启动的光氧化实验结果表明烟雾腔内的气溶胶粒子是在黑光灯辐照下·OH自由基启动反应物光氧化产生的。实验结果表明研制的烟雾腔系统可以很好地实现对二次有机气溶胶形成过程的模拟和表征。     

烟雾箱模拟乙炔和NOx的大气光化学反应

利用自制光化学烟雾箱进行了一系列表征实验并模拟了乙炔和氮氧化物NO_x在室温（20±1）℃下的大气光化学反应．讨论了乙炔与NO_x的协同作用对光化学反应产生O₃的影响．实验得到了O₃和NO₂的壁损失分别为5.80×10^-6 s^-1和2.41×10^-6 s^-1,相对于模拟实验中的O₃和NO₂,该损失可以忽略．测得了单支40 W黑光灯的有效光强为0.64×10^-3 s^-1（以NO₂的光解速率表示）．经过净化空气的本底校正后,讨论了不同乙炔浓度、NO_x浓度以及光照强度对体系产生O₃的影响,计算了乙炔的增强反应活性值（incremental reactivity, IR）,4组实验的IR最大值分别为1.76×10^-2、2.68×10^-2、2.04×10^-2和2.84×10^-2．并发现IR值与乙炔的初始浓度以及光照强度关系密切,与NO_x初始浓度关系不大．     

煤烟粒子中PAHS光化学降解的动力学

 利用TEFLON薄膜室内光化学烟雾箱研究了光强、湿度和温度对燃煤烟颗粒物上多环芳烃（PAH_s）的光化学降解速率的影响。结果表明，PAH_S光解速率常数随光强、湿度和温度的升高而增大。在冬季低光强和低水蒸汽浓度的条件下，PAH_s降解速率很小，可在大气中停留数日，因而可传输较远距离。在夏季高光强和高水蒸汽浓度条件下，PAH_s在数小时内即全部降解。通过对光强、水蒸汽浓度和温度的实验数据进行多元回归，得到了降解速率常数与各参数的函数式，即降解反应的动力学方程式。