农林生物质燃烧尘中碳组分与水溶性无机离子的分布特征

以吕梁的小米秆、豆秆、玉米秆、树叶和草叶5种典型农林生物质为研究对象进行燃烧实验用武汉天虹TH450C型中流量大气综合采样仪对排放的烟尘进行采集。分析其碳组分(有机碳OC和元素碳EC)及水溶性无机离子,以期为颗粒物来源研究提供重要数据支撑。结果显示:5种农林生物质燃烧尘中,TC(total carbon)在颗粒物中所占比例介于62.37%~73.46%之间,碳组分是农林生物质燃烧尘的重要组成部分其中尤其以树叶燃烧尘中OC和EC的百分含量最大,分別达到39.78%和33.68%;生物质燃烧尘中碳组分的百分含量仅次于机动车尾气尘,但远大于煤烟尘、土壤风沙尘、建筑水泥尘和道路尘等源;OC/EC值介于1.15~1.26之间,该值可以初步用来作为判定农林生物质燃烧的ー个重要指标;K~+,Na~+,Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+、F~-C1~-、S0_4~(2-)和NO_3_等9种水溶性无机离子之和在颗粒物中所占比例介于18.22%~24.12%之间,水溶性无机离子是农林生物质燃烧尘的重要组成部分;S0_4~(2-)、K~+、Cl~-、F~-是4种最主要的水溶性性无机离子;生物质燃烧尘中K~+主要以KCl的形式存在。     

生物质锅炉烟气中PM-VOCs一体化脱除装置的设计

针对生物质成型燃料锅炉烟气中的颗粒物(PM)和挥发性有机物(VOCs)排放浓度高的问题,采用布袋除尘技术与生物炭吸附技术相结合的工艺技术,集成通风直接冷却技术,设计了颗粒物和挥发性有机物一体化脱除装置,并开展了脱除效果验证实验。结果表明:装置对颗粒物去除率87.8%～90.7%,VOCs去除率69.1%～72.0%,颗粒物和VOCs的排放浓度远低于《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014),表明该装置对生物质锅炉烟气中的颗粒物和VOCs具有较好的脱除效果,研究可为生物质成型燃料锅炉烟气净化工艺提供技术支撑。     

石家庄市夏季道路交通扬尘排放特征研究

利用石家庄市快速路、主干道、次干道、支路共8条道路上布设的降尘缸,收集夏季道路交通扬尘并进行样品筛分、称重、粒径分析及碳分析。结果表明:(1)2.5~10.0μm粒径颗粒物含量最高,其次为10.0~30.0μm,0~2.5μm最少。相同类型道路南侧、西侧细颗粒物多,而北侧、东侧大颗粒物相对多,原因与道路两侧车流量和周围环境有关。2.5~10.0μm颗粒物更易在2.5 m处富集,而10.0~30.0μm颗粒物在1.5 m处容易富集。(2)PM_(2.5)比PM10更易富集碳。快速路PM_(2.5)中总碳(TC)、有机碳(OC)高,元素碳(EC)低。快速路和主干道2.5 m处PM10更易富集碳,次干道和支路则更易在1.5 m处富集。(3)研究区道路扬尘PM_(2.5)和PM10中碳组分的主要来源为汽油车尾气和燃煤排放,少部分为生物质燃烧。     

城市典型屋面径流的排污特征

对城市中典型的2种材料(油毡和水泥)屋面降雨径流中颗粒物(SS)、氮(N)和磷(P)污染物排放特征进行了研究。结果表明,屋面径流中颗粒物主要是以10~100μm粒径范围的颗粒物为主(约占75%),氮主要是以溶解态形式排放(80%~95%),且主要形式是以硝态氮和氨态氮为主,水泥屋面增加了径流中硝态氮的比例,而沥青屋面增加了氨态氮和溶解态有机氮的比例。而磷主要是以颗粒物形态排放(约占40%~70%,平均57.5%),且主要结合10~50μm粒径范围的颗粒物。去除10~50μm粒径颗粒物可以降低屋面径流中50%颗粒物和47.9%磷的排放,而氮却需采用不同处理方法。同时,EC和TSS与TN和TP相关关系表明,EC和TSS可分别作为屋面降雨径流溶解态氮和颗粒态磷污染程度检测和评价指示指标。研究结果为有效地去除降雨径流中污染物、降低城市面源污染对水环境的影响,提供了一定的科学依据。     

基于MOVES的轻型车颗粒物排放来源和特征分析

利用实测数据对MOVES模型进行本地化修正,测算了轻型车颗粒物的排放来源以及粒径、组分构成特征。分析结果表明,全部颗粒物中,轻型汽油车的非尾气排放PM10所占比例为72.70%,PM2.5为42.64%;轻型柴油车非尾气排放PM10所占比例为40.78%,PM2.5为15.41%。2种燃油车辆的尾气排放颗粒物主要来源于尾气管排放,粒径集中在0~2.5μm;而非尾气排放颗粒物主要来源于刹车磨损,粒径集中在2.5~10μm。轻型汽油车的尾气排放颗粒物主要组分为有机碳,轻型柴油车则为元素碳和有机碳。进一步分析不同速度下颗粒物排放变化发现:轻型车非尾气排放颗粒物随行驶速度的增大而降低,而尾气排放颗粒物则随速度的增大先降低后升高;非尾气排放颗粒物占全部颗粒物比例随速度的增大先升高再降低;全部颗粒物中PM2.5的比例则随速度的增大先降低后升高。     

基于单颗粒气溶胶质谱法的雾霾过程中细颗粒物组分分析及来源研究

为了解雾霾过程中细颗粒物的组分与来源,采用单颗粒气溶胶质谱(SPAMS)法,于2015年12月在西安城市运动公园对雾霾过程进行连续观测。根据细颗粒物的质谱特征,将其化学组分分为10类,为有机碳(OC)、元素碳(EC)、混合碳(ECOC)、左旋葡聚糖(LEV)、矿尘(MD)、重金属(HM)、富钾颗粒物(RK)、富钾钠颗粒物(RNa K)、富铵颗粒物(RNH+4)以及其他颗粒物。将本次雾霾过程分为5个阶段,各个阶段占比最大的化学组分均为OC、EC、ECOC;在雾霾生长阶段,RK、RNa K及RNH+4增长明显。将细颗粒物来源分为8类:机动车(36.3%)、燃煤(22.5%)、扬尘(7.1%)、生物质燃烧(5.1%)、工业(7.3%)、餐饮(0.5%)、二次合成(7.9%)和其他来源(13.3%)。结果表明,机动车和燃煤是本次雾霾的主要来源,二次合成对雾霾生长和消退有重要作用。     

冬季关中城市及农村颗粒物的污染特征

为比较冬季城市和农村大气颗粒物浓度及化学组分等特征,本文分别采集分析了西安市区、安康农村冬季大气PM2.5颗粒物与PM0.1颗粒物。分析结果表明:两地大气中PM2.5日均浓度均超过国家二级标准(75μg·m~(-3)),空气质量不容乐观;其中农村样品中PM0.1颗粒物约占PM2.5颗粒物浓度的36.8%左右;所有颗粒物中有机碳远高于无机碳组分,而市区大气颗粒物中多环芳烃浓度显著高于农村浓度,说明城市空气中来源于机动车尾气的污染较为严重;从颗粒物粒径分布特征来看,粒径为0.300~0.374μm颗粒物具有最高数浓度和比表面积浓度,粒径为0.374~0.465μm的颗粒物具有最高质量浓度;由于农村污染源较为单一,安康样品颗粒物浓度受燃煤和油烟的影响较大。此外,由于受燃煤机动车排放影响,西安大气中PM0.1颗粒物中水溶性离子主要为NO_3~-与SO24,而安康大气PM0.1颗粒物中水溶性离子主要以SO_4~(2-)与Ca2+为主,PM2.5颗粒物中水溶性离子以NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+为主,这与农村环境中使用燃煤、农田灌溉、家畜喂养以及有机质降解等有关。     

西安市燃煤锅炉排放颗粒物中PM_(2.5)和PM_(10)的组分研究

为了解西安市燃煤锅炉排放颗粒物的组分情况,采用稀释通道采样,用滤膜采集了西安市3台链条炉排放颗粒物中的PM_(2.5)和PM_(10),并利用离子色谱仪(IC)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和碳分析仪等分析了其中的主要组分。实验结果表明,燃煤锅炉排放颗粒物中PM_(2.5)和PM_(10)的主要组分有SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-、有机碳(OC)、元素碳(EC)、Al、Si。Si、Ca等地壳元素在PM_(10)中所占比例多于PM_(2.5),而NO_3~-、NH_4~+、OC等二次生成物在PM_(2.5)中所占比例多于PM_(10)。对比PM_(2.5)和PM_(10)组分可以发现,同种组分在不同燃煤锅炉排放的PM_(2.5)和PM_(10)中分布差异很大,这可能与除尘、脱硝等工艺密切相关。研究内容对西安市大气颗粒物源解析工作具有重要的参考价值,为西安市颗粒物源解析项目积累了一定的经验。     

新型无胶粉滤芯对车内空气的净化效果

基于自行研发的无(溶剂)胶粉活性炭滤布工艺,完全通过物理复合技术制备一种新型空调滤芯。依据Ro HS指令测得的铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚浓度均低于检测限。按GB/T 14295-2008进行性能测试,结果显示,阻力值和容尘量分别为129.5 Pa(180 Pa)和4.47 g(4 g)。在模拟车内空气条件下的颗粒物过滤实验中,滤芯对粒径范围在0.5~2.5μm的颗粒物平均去除率大于85%,而对粒径范围在2.5~(10μm)的颗粒物去除率在95%以上,高于普通滤芯在该粒径范围内30%~70%的去除率。车内空气净化实验表明,使用新型滤芯的车内PM_(2.5)浓度在内、外循环条件下稳定值为0.3μg·m~(-3)和1.2μg·m~(-3),而使用普通滤芯只能达到20.0μg·m~(-3)和30.2μg·m~(-3)。此外,该新型滤芯对NO_x在1 h内的吸附容量可达2 676 mg,具有较好的吸附性能。     

肺癌和心血管疾病与细颗粒物长期暴露有关

最近发表在美国《环境科学技术》杂志 (N0 .5 )上的一份流行病学调研报告称 ,长期暴露于细颗粒物与肺癌、心血管疾病有统计意义上的关联。该项研究调查人群多达 5 0万人 ,追踪时间长达 1 6年。发现城市大气中细颗粒物每增加 1 0μg/m3,肺癌死亡率增加 8% ,心肺疾病死亡率增加 6% ,统计的细颗粒物指粒径小于2 .5μm,主要由电厂和汽车燃烧化石燃料产生。美国国家环保局 1 997年制订的细颗粒物标准为年均 1 .5μg/m3。研究认为 ,细颗粒物污染严重的城市对肺癌和心血管疾病的威胁可与被动吸烟相当。该项研究由美国国立卫生院、国家环保局和加拿…     

轻型汽油车颗粒物数浓度排放特征研究

应用全球统一轻型车排放测试循环(WLTC)工况对2种轻型汽油车(汽油直喷(GDI)车、进气道燃油喷射(PFI)车)进行尾气排放测试,分析其颗粒物数浓度(PN)、粒径分布及排放特征。结果表明:GDI测试车的PN平均排放因子为2.098×10~(13)～2.619×10~(13)个/km,远高于传统PFI测试车的7.486×10~(11)～3.174×10~(12)个/km。PFI测试车排放的PN 50%集中于粒径小于0.033μm的粒径段,GDI测试车排放的PN 50%集中于粒径小于0.010μm的粒径段。PFI测试车在40～80km/h的速度区间内,加速和减速状态下PN的排放速率高于匀速,GDI测试车在0～20、40～80km/h的速度区间内,加速状态下PN的排放速率高于匀速,在0～20km/h的速度区间内减速状态下PN的排放速率高于匀速。     

废旧电路板加热拆解过程中颗粒物的排放及其在人体呼吸系统的沉积特征

废旧电路板(WPCB)表面焊接有大量电子元器件,从资源高效回收的角度出发,需要对WPCB进行加热拆解以便于电子元器件及电路板基板材料的后续处理。WPCB加热拆解过程将释放大量的烟雾污染物,易造成环境污染并危害工人健康。对WPCB加热拆解过程释放颗粒物的粒径分布、颗粒物数浓度和颗粒物质量浓度等特征进行研究,核算不同粒径段颗粒物的排放系数,并研究了加热拆解过程中颗粒物在人体呼吸系统的沉积特征。总体看来,WPCB加热拆解过程所释放的颗粒物中,数量上以细颗粒物为主,粒径越小的颗粒物数浓度越高,质量上以大颗粒为主,粒径越大的颗粒物质量浓度越高。WPCB加热拆解过程中,颗粒物数浓度排放系数为3.30×10~5个/cm~3,质量浓度排放系数为9.55mg/m~3。工人操作过程中吸入的颗粒物主要沉积在呼吸系统的鼻腔咽喉部位、气管支气管部位和肺泡部位,3个部位的沉积通量分别为3.32、1.26×10~(-1)、1.99×10~(-1) mg/h,合计每小时约有3.65mg颗粒物进入工人的呼吸系统,需要对工人提供呼吸系统的保护措施。     

烧结机细颗粒物PM_(2.5)排放特性

利用基于荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)的颗粒物排放稀释采样系统,对不同烧结机组的机头、机尾、配料和整粒后的烟粉尘进行了PM2.5的现场测试。结果表明了各测试点位排放的PM2.5粒径分布和质量浓度分布特点。烧结机机头脱硫后虽然降低PM2.5的质量浓度,却增大了其粒数浓度,因此应对脱硫工艺进行优化。PM2.5单体颗粒形态有:球形颗粒、超细颗粒、不规则颗粒和烟尘集合体。PM2.5中SO2-4、有机碳(OC)、无机碳(EC)和铁(Fe)的含量较高,分别为2.65%~10.76%,6.15%~12.6%,3.05%~10.05%和4.14%~26.78%。     

上海市郊节假日大气颗粒物中碳和离子的粒径分布

由于人类节日活动,节日大气污染与平时相比有独特性,了解其污染特征对指导人类生活有重要意义。用Staplex公司分粒径的大流量采样器采集上海嘉定区2009—2010年节日(春节、劳动节、中秋节、国庆节)及相应临近非节日(以下简称非节日)的大气颗粒物样品,分析了颗粒物中主要化学组分的节日特征。在所研究的4个节日中,春节由于受到大量烟花爆竹燃放的影响,节日效应最为严重,且其影响主要在细粒径段(3.00μm)。春节细粒径段颗粒物质量浓度、有机碳和元素碳质量浓度分别为99.2、30.2、9.5μg/m3,与非节日的比值分别为1.5、2.6、3.4;而影响最严重的离子是K+和Mg2+,其与非节日的比值分别为29.0和23.7。总体而言,春节颗粒物浓度最高和化学组分污染最严重,其次是劳动节、国庆节、中秋节。     

民用散煤燃烧排放颗粒物微观特征

为深入了解民用散煤燃烧排放颗粒物对大气环境的影响,利用自行设计的采样装置采集民用散煤燃烧颗粒物并采用扫描电镜-能谱(SEM-EDX)分析颗粒物的形貌和元素组成。结果表明,民用散煤燃烧排放的颗粒物主要有焦油球,飞灰,片状或块状碳质颗粒,矿质颗粒,烟尘集合体,其他颗粒。从形貌上看,民用散煤燃烧排放颗粒物以球形和类球形颗粒为主,占颗粒总数的49.2%,烟尘集合体很少,占颗粒总数的3.6%。从元素组成来看,民用散煤燃烧排放颗粒物主要是炭质颗粒,占排放颗粒总数的77.2%,S元素在颗粒中较为常见,但大多数含量较低。从粒径分布来看,民用散煤燃烧排放颗粒物主要是微小颗粒物,绝大多数(81.0%)颗粒分布在1μm粒径范围内。民用散煤燃烧是大气污染物的重要来源之一,应制定相应的管控措施。     

城市绿化植物对不同粒径大气颗粒物的吸附特征研究

为研究常见绿化植物吸附大气颗粒物的能力,在南京市城区、城郊区和远郊区选择红叶石楠(Photinia serrulata)、海桐(Pittosporum tobira)、桂花(Osmanthus fragrans)和二球悬铃木(Platanus orientalis)进行研究,测定4种植物叶片吸附大气中不同粒径颗粒物的质量及数量特征。结果表明:植物叶片对不同颗粒物的吸附量存在显著的区域差异和种间差异,区域差异表现为城区城郊区远郊区;种间差异表现为二球悬铃木吸附能力最强,红叶石楠和海桐吸附能力相近,桂花吸附能力最弱。植物叶片对不同粒径颗粒物吸附特征为大颗粒物(粒径10.0μm)质量分数最大,细颗粒物(0.2μm粒径≤2.5μm)在数量上占一定优势。植物叶片上下表面微结构分析表明,植物叶片上表面吸附颗粒物的能力明显强于下表面,细颗粒物或更小粒径颗粒物主要被吸附在绒毛和深浅不一的沟槽处。     

旋转锥生物质裂解反应器裂解工艺的研究

为了研究生物质裂解工艺最佳条件,以木屑为原料,石英砂为热媒,对建立的以旋转锥反应器为主体的生物质快速裂解工艺进行研究,在单因素实验基础上,对4个主要因素(裂解温度、真空度、旋转锥盘转速和木屑粒径)进行正交实验。在木屑含水率为8.2%,热媒量1 200 g,进料速率4 kg/h的条件下,确定了最佳工艺条件为:裂解温度550℃,真空度0.08 MPa,旋转锥盘转速115 r/m in,木屑粒径为30目。最佳条件下生物质转化率为54.83%,实验研究表明,自制旋转锥反应器裂解工艺具有可行性。     

燃煤工业锅炉PM2.5排放规律

当前我国工业锅炉中最主要应用炉型为链条炉,是大气污染物排放的重要污染源之一。本研究利用基于荷电低压捕集器(ELPI)的颗粒物排放稀释系统,选取5台典型链条燃煤工业锅炉,对其除尘器的进口、出口和脱硫后3处进行细微颗粒物(PM2.5)的现场测试。粒径分布结果表明,粒数浓度较多在0.04~0.3μm范围内,质量浓度分布在0.08~0.25μm范围内呈单峰上升形态。除尘装置对PM2.5的捕集效率在50%左右,除尘效果较差;脱硫后有些级的颗粒物浓度不降反升。目前环境日趋恶劣,燃煤工业锅炉作为PM2.5的重要排放源,将是今后重点控制对象。     

东莞市大气PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1中多环芳烃/正构烷烃的污染特征和来源解析

2011年8月—2012年7月间于东莞市生活区(NC)点和工业区(ZT)点采集大气PM10/PM2.5/PM1样品,并检测分析了颗粒物上的多环芳烃(PAHs)和正构烷烃。粒径分布结果显示,PAHs和正构烷烃均主要富集在PM1上,而正构烷烃富集程度更高。PAHs环数分析结果显示,PM1中主导PAHs为6环,PM1~2.5和PM2.5~10中则为4环。利用特定比值法分析PAHs来源,结果表明,生活区NC点大气颗粒物中PAHs主要来自汽油车尾气、天然气燃烧、燃煤源和烹饪源,而工业区ZT点则主要来自柴油车尾气、燃煤和木材燃烧。通过主峰碳数、碳优势指数、植物蜡贡献率等方法分析正构烷烃来源,结果表明,化石燃料燃烧是东莞市大气颗粒物中正构烷烃的主要贡献源,其次是高等植物蜡排放,贡献率约为10.9%~28.9%。化石燃料燃烧源贡献率对PM1的贡献率明显较PM1~2.5和PM2.5~10高。     

地铁颗粒物特征分析及磁性过滤控制

通过SEM-EDX和XRD对采集来的地铁颗粒物(PM_(10)和PM_(2.5))进行形貌和成分分析,研究结果表明:地铁颗粒物具有粒径大(可达10μm)、形状不规则、表面具有明显的刮擦痕迹等特征,主要成分为Si、C、O和Fe;其中Fe主要以Fe_3O_4、Fe_2O_3等氧化物的形式存在。针对地铁颗粒物含铁磁的特性,采用磁性过滤控制方法对地铁颗粒物开展研究,构建的磁性过滤装置对该地铁颗粒物的捕获效果可达90%以上,在一定磁性强度范围内(0~0.300T),滤网对颗粒物的捕获效果随着对其施加的磁性强度增加而提升,当施加的磁场强度为0.300 T时,装置对地铁颗粒物的捕获效率接近100%,比相同条件下对飞灰的捕获效率高出10%~15%,建议把磁过滤作为一种前处理装置用在含磁颗粒物处理上。