衬砌台车对游离SiO_2粉尘扩散阻碍特性监测研究

以贵广客运专线油竹山隧道为研究背景,采用CGKL-76分室反吸可移动式袋式除尘器与巷道式通风系统联合实验,通过激光粉尘测量仪(DC-3LP)在隧道掌子面爆破后不同点位、不同时间段上游离SiO_2粉尘的浓度值进行监测,并对掌子面爆破后游离SiO_2粉尘扩散特性以及衬砌台车对粉尘的阻碍影响进行分析。研究表明:掌子面爆破后衬砌台车两侧游离SiO_2粉尘出现明显分界,台车前端粉尘浓度曲线呈下凹分布;采用除尘设备联合通风后,台车前端积尘效应有所改善,粉尘浓度曲线呈上凸分布;正洞内压入式风机入风口出现回流现象。     

施工隧道通风位置与污染物浓度场演化特征关系分析

以东木岭三级水电站新建III号引水隧道为研究背景,在通风管出风口不同位置,采用相关监测仪器对施工作业区内风速风向、粉尘、CH_4、CO、SO_2及H_2S气体浓度值进行采集,并对气固两相污染物浓度场的演化特征进行分析。研究表明:通风管出口位于隧道壁面一侧时,施工作业区内气流流场紊乱,通风2 400 s后粉尘浓度峰值降低至20.59 mg/m~3;通风管出口位于隧道拱顶中央时,施工作业区内气流流场相对稳定,通风2 400 s后粉尘浓度峰值降低至9.97 mg/m~3;台车上部高浓度CO、SO_2分布较集中,台车对有害气体的阻碍效应小于粉尘;相同通风时段内,通风管出口位于隧道拱顶中央时粉尘和气体浓度值降低速率较高,尤其在通风1 800～2 400 s时段内,浓度值降低速率十分明显。     

常村煤矿综掘面合理除尘方式选择及其应用

为了合理选择常村煤矿综掘面除尘的通风方式,本文根据煤矿中常用的通风方式和气固两相流的理论,利用fluent非稳态的数值模拟方法来模拟压入式和长压短抽两种不同通风方式下常村煤矿掘进面粉尘的运移规律以及司机处粉尘浓度分布,并进行了现场实测验证。结果表明:对于粉尘运移模型,采用非稳态的求解器要比稳态的求解器更加精确;在长压短抽通风方式下,涡流对粉尘运移影响较大,可以通过调整风速和除尘风机的负压来减小涡流的影响区域;采用长压短轴的通风方式比压入式通风方式在数值模拟情况下,前者比后者掘进机前部的粉尘浓度降低了22.2%,通过现场实测得到其降低了31.6%,巷道中部粉尘的平均浓度可由508mg/m3下降到185mg/m3,降幅为63.6%,表明长压短抽通风方式数值模拟和现场实测都要优于压入式通风方式;此外,需要在掘进机的前面和回风侧增加除尘措施,以确保司机处的粉尘浓度符合标准。     

静电除尘技术在公路隧道空气净化中的应用

为了更好地改善公路隧道中的空气环境,减少对隧道周边环境的二次污染,需采用比通风技术稀释空气污染物更合理高效的空气净化手段。综合国内外公路隧道空气污染物治理技术的研究进展,结合国内外公路隧道中静电除尘技术的应用实例介绍了静电除尘器(ESP)用于隧道除尘的工作原理和工作过程。在实验模拟和应用实例中,ESP对粉尘颗粒(PM)的去除效率均可达90%以上除尘效率高并且除尘相对比较彻底。同时对ESP的布置方式进行了阐述,结合其它空气净化装置,提出了一种与ESP相配合的隧道空气污染物综合治理方案。实验表明,将隧道空气首先通过ESP除去PM后再对气态空气污染物如一氧化碳(CO)等进行吸附处理,CO等气态污染物的去除效率会大大提高。结合国际上现有的隧道空气净化技术成果,对中国公路隧道空气污染物治理技术的发展趋势进行了展望。     

传感器在掘进巷道安全中的应用

一、引言随着科学技术的高速发展，采矿行业以及隧道工程中掘进巷道中的安全问题成为了人们关注的焦点之一。工人在围岩塌方、冒顶片帮和粉尘、有害气体浓度大的作业环境中，生命和健康受到严重的威胁，因此，研究和预测不安全的环境因素显得十分迫切和必要。近年来，随着安全技术的进步，对拥进巷道中的伤亡事故、职业病等预防和控制的能力不断提高。如采用锚杆支护及喷射混凝士支护等手段来防止塌方冒顶事故的发生；采用通风方法来降低巷道内有毒有害气体浓度及放射元素（如氧）产生的射线（氏Y等）；采用湿式凿岩和酒水除尘等方法降低粉…     

青藏铁路羊八井一号隧道空气污染数值模拟

内燃机车排放的大气污染物是铁路隧道空气污染的主要来源,其污染特性受到排放源强、隧道内风速、扩散系数、初始浓度、边界浓度等诸多因素的影响。文章根据大气扩散方程建立了描述铁路隧道内空气污染物浓度分布的数学模式,提出了用有限体积法求解铁路隧道内空气质量方程的方法,并对影响隧道内空气污染物浓度分布的因数进行了灵敏度分析。结果显示内燃机车污染物排放源强和隧道内风速是影响铁路隧道内空气污染物浓度分布的关键因素,初始浓度和边界浓度的影响也较为显著,扩散系数的影响很小,在有风的情况下可以忽略。将模式应用于青藏铁路羊八井一号隧道内NOX污染规律的数值分析,模拟表明隧道内NOX浓度最大值出现在机车车头所在的位置,最大浓度为15.02 mg/m3。     

城市中心街道交通隧道废气排放模拟

利用风洞试验、模式预测和现场监测的方法,对某城市中心街道交通隧道汽车废气的扩散特征作了模拟研究。结果表明,环境中汽车尾气污染程度与隧道中汽车行驶工况、车流量、气象条件（温度、风速、风向）等诸多因素有关。随着环境风速减小或环境气温升高,隧道外废气浓度显著增加。隧道出口至离出口90m处的引道范围是污染物高浓度区域,但废气排放对引道两侧离地面较高的匝道影响较小。对模式预测结果和风洞测量结果、现场监测结果作了比较,一致性良好     

扬子江隧道公交车通行能力的仿真分析

南京长江大桥的封闭施工将导致部分公交车汇入扬子江隧道并增加隧道中车流量,从而导致汽车尾气中一氧化碳排放量增加。为探究扬子江隧道原通风设计能否有效稀释增加的一氧化碳,利用FLUENT软件对公交车通行量可行性进行了仿真分析,仿真模拟得到交通堵塞情况下隧道中流场速度矢量图和不同公交车占有率下的一氧化碳体积浓度分布云图。结果表明:隧道以车顶高度为界可分成射流区和回流区,回流区一氧化碳体积浓度远高于射流区;一氧化碳体积浓度随公交车占有率增加而升高,并在公交车尾回流区聚集,局部区域长时间超过30%的公交车占有率会使车载人员产生不适感甚至中毒症状。     

隧道工人的PM10职业暴露特征调查分析及其健康风险评价

针对隧道工人职业健康风险缺乏定量评价方法的现状,借鉴公共环境健康领域暴露评价模型对隧道施工PM10职业暴露的健康风险进行定量评价.设计职业暴露问卷对湖北麻竹高速公路某标段施工中的250名隧道工人进行了调查,并对现场PM10浓度水平进行了监测.结果表明,隧道工人的PM10暴露浓度水平相当高,开挖工、爆破工、支护工、出渣工、二衬工的PM10暴露浓度分别为限值的83倍、18倍、8倍、9倍和9倍;5个工种比较,二衬工日均暴露时间最长,达11.48 h·d-1,能量代谢率最高,达1 067.43 k J·(m2·h)-1,呼吸速率的计算结果显示除二衬工属于重度活动以外,其他4个工种均为中度活动;评价结果显示5个工种均存在健康风险,其中,PM10暴露浓度高是开挖工和爆破工危险系数高的主要原因,而二衬工危险系数高的原因则在于高劳动强度所致的较高的呼吸速率以及较高的日均暴露时间.降低隧道工人PM10健康风险可行的途径是通过配备合适劳动作业的呼吸防护用品从而降低PM10暴露浓度,另外可通过制定相应的职业规范设置合理的劳动年限从而减少持续暴露时间.     

高炉出铁场高温烟尘扩散与捕集特性模拟

高炉出铁场在出铁过程中产生的高温烟尘污染范围广、时间长、阵发性强。高温铁水上方的气流运动为热羽流,受通风气流影响极大,现有除尘罩设计方法无法有效解决高温烟尘的污染问题。针对我国中小型高炉出铁场厂房形式及出铁特点,建立了出铁场厂房内的两相流动模型及高温烟尘扩散与捕集过程的数值模拟方法。模拟发现,高炉前方的气流上升速度先增加后减小,形成了典型的受限空间热羽流。由于出铁口除尘罩与高炉间存在间隙,在抽吸作用下,底部气流在高炉壁面产生向上的高速气流,使除尘罩对高炉间的气流不具有捕集作用。因屋顶通风量较自然通风少2/3,在仅设屋顶通风除尘时,带走的热量减少,使厂房内温度整体偏高。加设出铁口除尘罩后,厂房整体温度明显降低。出铁口除尘罩对颗粒物的整体捕集率可以达到89.66%,但主沟前方颗粒物大量逃逸,捕集率仅为47.71%,铁水沟后方释放的颗粒物距除尘罩较远,捕集率为86.34%,造成的污染范围较大,是目前出铁场作业环境质量不达标的主要原因。     

超声、过硫酸钾协同去除水中诺氟沙星的效果

过硫酸钾活化可产生强氧化性硫酸根自由基(SO-4·),采用超声/过硫酸钾体系氧化降解诺氟沙星,考察了过硫酸钾浓度、诺氟沙星初始浓度、溶液初始p H值及自由基淬灭剂甲醇、叔丁醇对降解效果的影响.结果表明,超声/过硫酸钾体系能够显著降解和矿化诺氟沙星,与单独过硫酸钾、超声相比,超声/过硫酸钾对诺氟沙星的去除率分别提高了3.2和8.9倍,降解过程符合一级反应动力学.诺氟沙星的去除率随过硫酸钾浓度的增加趋于平缓.p H对诺氟沙星的降解影响较大,这是因为随p H的升高,体系中的氧化性物种由SO-4·转化为以SO-4·/HO·为主.TOC去除和大肠杆菌抗菌实验表明,反应180 min,超声/过硫酸钾能够实现49.12%的诺氟沙星矿化,且对大肠杆菌的抑菌圈直径由45 mm减小到14 mm(滤纸直径),完全去除其抗菌性.结果表明超声/过硫酸钾能够有效用于诺氟沙星废水处理.     

A case study of Asian dust storm particles: Chemical composition, reactivity to SO2 and hygroscopic properties

Mineral dust comprises a great fraction of the global aerosol loading, but remains the largest uncertainty in predictions of the future climate due to its complexity in composition and physico-chemical properties. In this work, a case study characterizing Asian dust storm particles was conducted by multiple analysis methods, including SEM-EDS, XPS, FT-IR, BET, TPD/mass and Knudsen cell/mass. The morphology, elemental fraction, source distribution, true uptake coefficient for SO₂, and hygroscopic behavior were studied. The major components of Asian dust storm particles are aluminosilicate, SiO₂ and CaCO₃, with organic compounds and inorganic nitrate coated on the surface. It has a low reactivity towards SO₂ with a true uptake coefficient, 5.767×10^-6, which limits the conversion of SO₂ to sulfate during dust storm periods. The low reactivity also means that the heterogeneous reactions of SO₂ in both dry and humid air conditions have little effect on the hygroscopic behavior of the dust particles.     

SiO2纳米粉掺杂对薄膜光催化剂结构和活性的影响

针对固定膜光催化剂吸附能力差的缺陷,在催化剂的涂覆溶胶中掺杂具有较大比表面积的SiO₂纳米粉制备了一种新的TiO₂薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等手段对催化剂进行表征发现,催化剂的晶相以锐钛矿为主,并含有少量的金红石,平均晶粒尺寸为27nm左右.其中掺杂的SiO₂以十几到几十纳米的无定型团簇形式分散于薄膜中,除了能增大薄膜的表面积外,对TiO₂的晶体结构和表面基团等性质几乎没有影响.光催化降解试验表明,SiO₂掺杂后薄膜的活性大大改善,并受掺杂SiO₂的原始粒径和掺杂量影响很大.此外,该催化剂还具有很好的稳定性,在连续30多天的使用中,对活性艳红X-3B的去除率一直维持在80%左右,活性未见降低.     

基于风廓线雷达对成都地区典型持续性重污染天气的研究

基于风廓线雷达数据、大气污染数据及气象数据对2017年12月17日—2018年1月3日成都地区的一次持续性重污染天气过程进行研究,并对两次污染物浓度爆发式增长阶段的污染原因及污染物来源进行了分析.结果表明:①在这次重污染天气过程中,风廓线雷达高精度的风场资料(包括水平风速、风向、垂直风速、大气折射率结构常数C■)配合其他气象要素在分析两个污染阶段污染物的累积及扩散、输送中可以发挥重要的作用,即当成都地区水平风场风速较小且风向多变时,此时受静稳型天气控制,污染物浓度会快速累积增长,而当出现较强的东北风时,可能会有沙尘污染物的输入,应注意沙尘天气的提前预警.垂直风场中垂直速度和大气折射率结构常数C■的变化往往影响着污染物浓度的变化,由于风廓线雷达具有较高的时间分辨率,因此,对污染天气过程的变化有一定的指示意义.②结合局地环流指数和边界层通风量,重新定义了一种适合成都地区风场特征的通风指数:有效通风量(EVI),从而表明第一阶段污染的主要原因是成都地区由静稳型天气控制,边界层内风场对污染物的稀释扩散能力差,导致污染物累积.③通过后向轨迹模拟并结合PM_(2.5)浓度数据进行聚类分析,认为第二阶段污染主要是东北方向携带有大量沙尘污染物的气团输送到成都地区导致的,与源于西北地区沙尘天气的沙尘输送密切相关.     

BiOCl/SiO2/Fe3O4复合材料可见光催化去除水中亚甲基蓝

以FeCl_3·6H_2O、FeCl_2·4H_2O、(C_2H_5)_4SiO_4、Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl为主要原料,采用化学共沉淀法和水热法制备了BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4光催化剂,并对其进行EDS、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis表征,最后通过亚甲基蓝降解实验,研究了催化剂在合成过程中pH及催化剂投加量对其光催化性能的影响.结果表明,在pH=6、催化剂初始投加量为0.5 g·L~(-1)时,对亚甲基蓝的可见光催化效果最佳,光照120 min后对10 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液的脱色率达到93.2%.BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4经过简单的无水乙醇和水洗后,可高效重复利用4次.综合表明,BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4是一种在处理染料废水中具有应用前景的磁性光催化剂.     

TiO2/Ag modified penta-bismuth hepta-oxide nitrate and its adsorption performance for azo dye removal

A modified hydrophilic penta-bismuth hepta-oxide nitrate (Bi₅O₇NO₃) surface was synthesized via a precipitation method using TiO₂ and Ag as modified agents. The synthesized product was characterized by different analytical techniques. The removal efficiency was evaluated using mono-and di-sulphonated azo dyes as model pollutants. Different kinetic, isotherm and diffusion models were chosen to describe the adsorption process. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results revealed no noticeable differences in the chemical states of modified adsorbent when compared to pure Bi₅O₇NO₃;however, the presence of hydrophilic centres such as TiO₂ and Ag developed positively charged surface groups and improved its adsorption performance to a wide range of azo dyes. Dyes removal was found to be a function of adsorbent dosage, initial dye concentration, solution pH and temperature. The reduction of Langmuir 1,2-mixed order kinetics to the second or first-order kinetics could be successfully used to describe the adsorption of dyes onto the modified adsorbent. Mass transfer can be described by intra-particle diffusion at a certain stage, but it was not the rate limiting step that controlled the adsorption process. Homogenous behavior of adsorbent surface can be explored by applying Langmuir isotherm to fit the adsorption data.     

淮北地区一次春季浮尘天气成因研究

利用激光气溶胶雷达和风廓线雷达,结合卫星遥感资料、地面气象要素资料、大气气溶胶浓度资料和HYSPLIT模型,研究了2017年5月5—8日淮北地区一次沙尘天气过程的特征.结果表明,2017年5月5—6日上午的浮尘(过程1)是由西北-华北地区的远距离输送所致,其中PM_(10)峰值浓度高达766μg·m~(-3),而6日下午—7日的浮尘(过程2)是冷空气回流所导致.外源输入、气象要素和垂直风场的变化为浮尘天气的发生和维持创造了有利条件,降水的出现使本次浮尘天气过程结束.激光气溶胶雷达可以有效监测此次浮尘天气的大气气溶胶消光系数的空间分布,能直观准确地反映出污染物的分布聚集情况以及时空变化,对大气污染监测具有重要意义.本研究还提出了适合江苏地区的浮尘客观判定方法,SO_2/PM_(10)、NO_2/PM_(10)以及PM_(2.5)/PM_(10)的比值可以有效判别浮尘天气.     

天津市春季道路降尘PM2.5和PM10中碳组分特征

为研究天津市春季道路降尘PM_2.5和PM₁₀中碳组分特征,丰富道路降尘的成分谱库,于2015年3月22日-5月23日在天津市主干道、次干道、支路、快速路和环线5种道路类型道路两侧采集道路降尘样品,通过再悬浮装置得到PM_2.5和PM₁₀的滤膜样品,并用热光碳分析仪测定PM_2.5和PM₁₀中OC（有机碳）和EC（元素碳）的百分含量,利用两相关样本非参数检验、OC/EC比值法以及相关分析法,定性分析天津市春季道路降尘PM_2.5和PM₁₀的碳组分的特征及其主要来源;利用因子分析法,进一步分析道路降尘PM_2.5和PM₁₀的主要来源.结果表明:道路降尘PM_2.5中w（OC）为10.27%（主干道）~13.94%（快速路）、w（EC）为1.24%（支路）~1.77%（环线）,PM₁₀中w（OC）为8.48%（主干道）~12.56%（快速路）、w（EC）为1.01%（次干道）~1.59%（快速路）,可见快速路中碳组分含量相对较高,这可能与其车流量较大,导致道路扬尘和机动车尾气排放量较大有关,也可能与其路面保养及保洁状况有关.对于大部分碳组分而言,其在PM_2.5中的百分含量均高于PM₁₀;除EC2,其他碳组分在PM_2.5和PM₁₀间均无显著性差异.不同道路类型PM_2.5和PM₁₀中OC/EC的大小顺序基本相同,与其车质量变化趋势相反.道路降尘中PM_2.5中碳组分主要来源于道路扬尘、机动车尾气、生物质燃烧以及燃煤源的混合源,PM₁₀主要受道路扬尘、燃煤和柴油车尾气等污染源的影响.      

沙尘天气对兰州市PM10中主要水溶性离子的影响

利用在线监测仪器MARGA在兰州大学盘旋路校区对兰州市大气PM10中水溶性离子进行监测,监测期间(2011-04-01~2011-06-30)有15 d出现沙尘天气.兰州市PM10中主要水溶性离子物种为Ca2+、SO2-4和NO-3.扬沙天气期间NO-3和NH+4的浓度比非沙尘期间低,说明沙尘天气对当地人为源所排放污染物具有清除作用.沙尘天气期间,作为土壤污染源标识物的Mg2+、Na+和Ca2+离子都有明显增加,Na+和Mg2+相关系数为0.520,Na+和Ca2+相关系数为0.659,Mg2+和Ca2+相关系数为0.671,而非沙尘天气期间三者的相关系数并不高,Na+和Mg2+相关系数为0.065,Na+和Ca2+相关系数为0.131,Mg2+和Ca2+相关系数为0.163,说明沙尘天气期间三者之间具有相同的污染源,主要来自于土壤风沙尘,而非沙尘天气期间三者来源不同.Cl-的浓度在扬沙天气明显高于浮尘和非沙尘天气期间,说明外来的土壤风沙尘是Cl-的主要来源.     

2011年春季辽宁一次沙尘天气过程及其对不同粒径颗粒物和空气质量的影响

利用2011年5月11—12日辽宁沙尘天气过程的相关资料,分析了沙尘天气对不同粒径颗粒物及空气质量的影响及此次沙尘过程的天气成因.结果表明:沙尘天气发生前后可吸入颗粒物PM₁₀、PM_2.5和PM₁的浓度变化很大,沈阳、鞍山、本溪和丹东4城市PM₁₀、PM_2.5的小时浓度最大值都增大了1.5~20倍;粗粒子PM_(2.5~10)的数量浓度分别增加了30~41倍,质量浓度分别增加了27~30倍;细粒子PM_(1~2.5)的质量浓度分别增加了30~35倍,数量浓度分别增加了15~30倍;微粒子的数量浓度和质量浓度各城市表现不同,沈阳微粒子的数量浓度和质量浓度最大值增大了3倍和5倍,而鞍山PM₁的数量浓度和质量浓度分别减少了50%和10%.受蒙古气旋的影响内蒙古地区产生大风降温天气,大风将内蒙古地区的沙尘带到高空并随西风带向东移动进入辽宁,由于辽宁地区风速比较小,造成了辽宁大部分地区的浮尘天气,并对辽宁各地空气质量造成了严重影响,除丹东外辽宁其他13个城市空气质量都达到了轻微污染到重度污染的级别,铁岭、阜新、沈阳和抚顺的污染指数分别超过了300,达到了重度污染的级别.