SCREEN3模型在大气环境管理中的应用研究

基于高斯扩散的单源估算模式SCREEN3计算佛山市环境统计企业的SO2排放最大落地浓度距离,发现全市工业企业SO2排放最大落地浓度距离为0.4~13.5 km.其中水泥和火电等高架源的最大落地浓度的距离最远.佛山市及五区纳入环境统计的重点废气排放企业平均的SO2排放最大落地浓度距离为2.9~4.9 km,能直接影响国控监测点位的企业合计37家,其中40%为高明区的企业.该结果证明加强空气质量国控监测点位周边至少5 km内废气排放企业的督查有利于空气质量的改善.     

钢铁企业单元生产工序中PCBs排放特征及对周边空气质量影响评价

采用智能便携式采样器,对钢铁企业生产工艺中的烧结、焦化、炼铁和炼钢4种单元生产工序外排的烟尘进行采样,同步在企业厂区及相邻2个周边村庄采集了3种不同粒径颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)),运用气相色谱-质谱(GCMS)联用技术分析了7种指示性PCBs和12种类二噁英类PCBs(记作DL-PCBs)质量浓度。分析结果发现:不同生产工序,PCBs的排放特征不同,焦化工序排放的Σ_7PCBs和Σ_(12)DL-PCBs质量浓度最高,分别为647. 85,1422. 62 ng/m~3,其次为烧结工序,Σ_7PCBs质量浓度最低的是炼铁工序,Σ_(12)DL-PCBs质量浓度最低的是炼钢工序。检出的PCBs单体中,质量浓度最高的单体出现在不同的生产工序,烧结工序是PCB81,焦化工序是PCB123,炼铁工序是PCB167,炼钢工序是PCB52。钢铁企业厂址及周边的2个采样点不同粒径颗粒物载带的PCBs与4个工序外排烟尘中检出的单体数目和浓度高低顺序基本一致,说明该地区周边环境空气中PCBs的来源在一定程度上受到钢铁企业外排烟气的影响。颗粒物粒径越细,其所载带的Σ_7PCBs和Σ_(12)DL-PCBs质量浓度越高。由主成分分析可知:钢铁企业周围环境空气颗粒物中PCBs主要来自焦化和烧结工序。钢铁企业内以及周边环境空气颗粒物中的Σ_(12)PCBs的毒性当量值略高于已有报道,存在潜在风险。     

公交车实际道路颗粒物排放的数浓度特征

为获得城市公交实际道路颗粒物数量排放特性,利用车载排放测试系统(PEMS)在实际道路上对公交车颗粒物排放特征及粒径分布进行了研究. 结果表明:公交车车速低于30 km/h的工况占总工况的78.9%,其中车速小于10 km/h的工况所占比例最大,为33.7%;车速高于40 km/h的工况仅占总工况的2.1%. 利用低压荷电捕集器(ELPI)测试的粒径分布表明,公交车进、出站和稳定车速工况下排放的颗粒物数浓度峰值均出现在粒径为70 nm附近;粒径小于70 nm的颗粒物数浓度在3种不同工况下占颗粒物总数浓度的55.4%～69.7%;粒径大于770 nm的颗粒物非常少,其数浓度占颗粒物总数浓度的比例均小于0.1%.      

山西北部煤层自燃区大气颗粒物污染特征研究

为研究山西北部煤层自燃区大气颗粒物污染特征,对山西北部煤层自燃区三区县共12个点位的TSP和PM10进行了采集分析。结果表明:山西北部煤层自燃区颗粒物污染较为严重,TSP、PM10平均浓度分别为(327.75±115.5)μg/m3、(205±74.1)μg/m3。TSP和PM10污染特征均表现为:河曲县>大同南郊区>宁武县,采空自燃区>露头煤层自燃区。PM10/TSP比值均大于0.6,采空自燃区与露头煤层自燃区PM10/TSP比值相等,井工矿的不同对其排放的颗粒物在TSP和PM10这一分级上没有较明显影响。无论是地理行政三区还是井工矿两区分类,PM10与TSP均表现出R2为0.98的高度线性相关,相互表征效果明显。     

兰州市某城区冬夏季大气颗粒物及重金属的污染特征

在2010年7月与2011年1月,对兰州市西固区、榆中县的大气颗粒物(TSP、PM10、PM2.5)进行了采集,并对颗粒物浓度及不同粒径颗粒物上的重金属(Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn)含量进行了分析.结果显示,夏季TSP的浓度均值均未超过国家标准值,而冬季只有研究区均值超过国家标准值,超标倍数为0.36倍;研究区PM10冬、夏季浓度均值皆高于国家标准值,超标倍数分别为1.18和0.19倍,而在对照区只有冬季均值超过了标准值,超标倍数为0.05倍;冬季PM2.5的浓度均值在研究区和对照区均超过参考标准值,超标倍数分别为1.94倍和1.0倍,而夏季浓度均值只在研究区超标,超标倍数为0.31倍.颗粒物TSP、PM10及PM2.5的浓度均值呈现的整体特点为冬季高于夏季,且研究区显著高于对照区.应用潜在生态风险指数法评价显示,大气颗粒物中重金属元素的生态危害顺序为:Cd>Cu>Ni>Zn>Pb>Cr,其中Cd的潜在生态危害程度为极强;多种重金属联合的生态风险指数显示,TSP、PM10、PM2.5的重金属生态风险程度均为极强,其中PM2.5的潜在生态风险指数最高.     

济南市典型机动车的尾气颗粒物污染特征与影响因素研究

采用便携式仪器,借鉴双怠速尾气检测法,利用自行设计的尾气采样装置,选择济南市区道路上10辆不同类型的机动车,现场测量尾气颗粒物的质量浓度和数浓度.基于实验数据,分析了机动车尾气颗粒物污染特征,深入探索了影响尾气颗粒物浓度的主要因素,提出了相应的对策建议.结果表明:①怠速工况下机动车尾气中PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度、PM_(0.01～1)数浓度较低,平均分别为0.035～1.434和0.049～3.669 mg·m~(-3)、(0.95～21.69)×10~4 cm~(-3);高怠速工况下颗粒物质量浓度和数浓度较高, PM_(2.5)质量浓度为0.350～5.132 mg·m~(-3),最大值来自大型柴油货车8.394 mg·m~(-3); PM_(10)质量浓度高达1.708～7.862 mg·m~(-3),最大值来自大型柴油客车8.672 mg·m~(-3); PM_(0.01～1)数浓度为(6.78～40.68)×10~4 cm~(-3).②随着发动机转速和车型增大、排放标准降低,机动车尾气中颗粒物质量浓度和数浓度明显升高.与怠速工况相比,高怠速工况下的PM_(2.5)质量浓度升高3～44倍, PM_(0.01～1)数浓度升高2～33倍.与小型车相比,中、大型车的PM_(2.5)质量浓度升高约5倍, PM_(0.01～1)数浓度升高约2倍.使用92号汽油排放的颗粒物质量浓度与数浓度约为95号汽油车的2倍,柴油车排放的颗粒物浓度高于汽油车.国III标准的汽油车尾气颗粒物的质量浓度与数浓度约是国IV和国V标准的2～4倍.③提高机动车排放标准和燃油品质,减少在实际道路行驶中突然加速或启动等高怠速工况的瞬态变化,加强对中、大型车尤其是大型柴油车的监管,能够一定程度上减轻机动车尾气颗粒物污染.     

南京市秋季细颗粒物及臭氧生成敏感性初探

为考察江苏省南部地区重点排放源对南京市秋季细颗粒物(PM_(2.5))的贡献率及O_3生成敏感性,采用强力法针对特定排放源及污染物设置不同的排放情景,利用化学传输模拟系统Models-3/Community Multi-scale Air Quality(CMAQ)分析模拟区域内不同情景下地表PM_(2.5)及O_3浓度变化。2012年10月,电厂、钢铁和水泥的污染物排放对南京市PM_(2.5)浓度的平均贡献率分别为6.0%、25.5%和15.9%,对国控站点的贡献率分别为7.2%、17.7%和16.2%。钢铁对下风向区域的地表PM_(2.5)浓度的影响显著高于电厂及水泥部门的排放。从不同情境下模拟O_3地表浓度变化结果看出,南京市城区及下风向区域的O_3浓度随VOC排放削减降低,随NO_x排放削减升高,因而判定南京市秋季O_3生成属于VOC控制区。     

铅冶炼厂无组织排放源不同颗粒物中铅含量特征

使用TH 880-F型烟尘测试仪和低压颗粒物冲击仪(low pressure impactor,LPI)对云南某铅锌冶炼厂无组织排放区(1区和2区)烟气颗粒物进行分级采样,并分析各粒径段颗粒物中的铅元素粒径分布特征及含量情况.从铅在不同粒径颗粒物中的分布特征来看,无组织1区排放的细颗粒物(fine particulate matter,PM2.5,粒径小于2.5μm的颗粒)中的铅分别占可吸入颗粒物(particulate matter,PM10,粒径小于10μm的颗粒)和总悬浮物颗粒(total suspended particle,TSP,粒径小于100μm的颗粒)中的66.6%和43.1%,无组织2区相应占比分别为54.1%和38.7%,这表明无组织排放的铅污染物粒径以小粒径颗粒为主.无组织排放颗粒物中铅含量与地面气象资料中风向、风速密切相关,其次是风能密度.铅冶炼区无组织排放颗粒物中铅含量与边界层风向、风速的相关度最高,其次是风能密度w;而渣场无组织排放颗粒物中铅含量与边界层温度垂直分布γ的相关度最高,其次是u、v分量,然后为风能密度w.     

焦炉顶和厂区环境中有机碳和元素碳的粒径分布

为了明确焦炉顶和厂区环境空气颗粒物中有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的污染特征,利用美国Staplex234大流量采样器(粒径:≤1.4μm、1.4～2.1μm、2.1～4.2μm、4.2～10.2μm、≥10.2μm)采集焦炉顶和厂区的环境空气颗粒物样品,并用德国Elementar Analysensysteme GmbH vario EL cube分析其中的OC和EC组分.结果表明,焦炉顶TSP中ρ(OC)和ρ(EC)分别为291.6μg·m-3、255.1μg·m-3,厂区ρ(OC)和ρ(EC)分别为377.8μg·m-3、151.7μg·m-3;厂区≤1.4μm颗粒物中二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)的质量浓度为147.3μg·m-3;焦炉顶≤2.1μm颗粒物中ρ(OC)/ρ(EC)值为1.3.厂区TSP中ρ(EC)低于焦炉顶,ρ(OC)明显高于焦炉顶,且厂区≤10.2μm颗粒物中ρ(OC)、ρ(EC)远高于焦化厂所在地区环境空气;焦炉顶和厂区的OC、EC均主要富集在细颗粒物中,焦炉顶和厂区OC的粒径分布差别较大,厂区比焦炉顶OC的粒径分布更趋向于向细颗粒物分布,焦炉顶和厂区EC的粒径分布相似;厂区粒径≤10.2μm颗粒物中,随着粒径的减小,ρ(SOC)和SOC对OC的贡献均呈增大的趋势.     

交通来源颗粒物排放因子的研究

用谭裕沟隧道TSP,PM₁₀和PM_2.5的质量浓度和主要成分的分析结果,得到一定机动车流量和速度下交通来源不同粒径颗粒物质量浓度和主要成分的平均排放因子,可以基本代表北京市机动车行驶的综合排放因子,具有应用价值.还估算了北京市交通来源不同粒径颗粒物及其主要化学成分的排放量.      

成都市施工扬尘排放特征研究

采用DustTRAK TM气溶胶（粉尘）监测仪对成都市112个不同类别的房建、市政工地施工扬尘进行测试,研究了不同类别施工扬尘的排放特征,分析了下风向扬尘浓度的变化趋势,并采用CALPUFF对成都市新都区某建筑工地的排放进行了模拟.结果表明：（1）成都市施工扬尘排放浓度约为0.13~2.91mg/m³,其中房建类施工平均浓度约为0.94mg/m³,高于市政施工;大型工地扬尘平均浓度约为0.61mg/m³,低于中型和小型工地;土方施工阶段平均浓度约为1.21mg/m³,远高于地基建设、主体建设、装饰阶段.（2）成都市施工扬尘呈现出高低浓度交替的周期性变化,其中房建工程土方施工阶段的高低浓度差值可达到0.6mg/m³以上.（3）施工扬尘在场界外下风向5~15m范围内会出现浓度增加的趋势,随后逐渐下降,在50m附近逐渐趋于稳定,稳定浓度介于0.1~0.2mg/m³.（4）CALPUFF模型能较好地从宏观角度来模拟成都地区施工扬尘的扩散趋势,但难以捕捉施工扬尘在下风向近距离的扩散特征.     

医疗废物焚烧炉周边环境介质中二噁英的浓度、同系物分布与来源分析

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪(HRGC/HRMS)测定了我国西北某医疗废物焚烧炉排放烟气及周边环境空气、土壤和植物样品中2,3,7,8-PCDD/Fs含量和组成,并对周边环境中二噁英来源进行了初步解析.监测结果表明烟气中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)均值为184 ng·m-3,远超医疗废物焚烧废气排放标准限值(0.5 ng·m-3),环境空气、土壤和植物样本中二噁英毒性当量浓度均值分别为7.30 pg·m-3、52.5 pg·g-1、146 pg·g-1,均处于较高的污染水平.污染源下风向上的环境空气样品中二噁英浓度明显高于上风向上样品中的浓度,下风向样品中的浓度随与污染源距离的增加呈现先升高后降低的趋势,最高浓度的样本距污染源700 m左右.烟气样品2,3,7,8-PCDD/Fs同类物单体质量浓度(毒性当量)分布特征与主导风下方向空气、土壤、植物样本中的具有较强的相似性.样本二噁英浓度空间分布特征、同类物分布特征及主成分分析数据均表明,该区域环境中二噁英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.     

某生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中PAHs生态安全评价

为了解淮北平原某生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的污染状况及生态风险,按照点源扇形布点原则,在运行1 a的该生活垃圾焚烧发电厂周边不同风向2 km范围内布点,在距离电厂10 km以上的常年主导风向的上风向设置对照点,参照HJ/T 166-2004《土壤环境监测技术规范》共采集21个农田土壤样品.采用HPLC法测定样品中15种PAHs的含量,分析PAHs的空间分布特征和组分特征,在根据荷兰土壤环境质量标准评价土壤PAHs污染程度的同时,将其与国内其他相似污染源周边农田土壤中PAHs比对,进行生态安全评价.结果表明:该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中w（BaP）平均值为9.40 μg/kg（0.663~96.2 μg/kg）,∑₁₅PAHs（15种PAHs的质量分数）平均值为174 μg/kg（37.5~1 382 μg/kg）,TEQ（BaP）₁₅（15种PAHs的毒性当量）平均值为14.6 μg/kg（1.92~135 μg/kg）,三者明显高于对照区的0.795 μg/kg（0.412~1.57 μg/kg）、52.6 μg/kg（27.2~68.8 μg/kg）和1.96 μg/kg（1.05~2.84 μg/kg）;下风向w（BaP）、∑₁₅PAHs和TEQ（BaP）₁₅基本均高于上风向和对照区,最大值均位于距电厂1 km处.该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中高环PAHs组分含量为52.5%,高于对照区的35.3%;7种致癌性PAHs在∑₁₅PAHs中的贡献率达43.0%,远高于对照区的22.2%.运行1 a的该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中个别采样点PAHs处于严重污染水平,w（BaP）、∑₁₅PAHs和TEQ（BaP）₁₅均高于国内相似污染源且增长迅猛,存在不容忽视的生态安全风险.研究显示,该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中的PAHs累积速度快,高环PAHs特别是BaP明显高于对照区,建议加强对生活垃圾焚烧发电厂PAHs排放及周边环境影响的监控,在环境影响评价时充分考虑PAHs污染.      

重庆市大气污染物的空间统计分析

利用空间统计分析方法(spatial statistics analysis),借助GIS,分析了重庆市3种主要大气污染物TSP,SO₂和NO_x质量浓度在空间上的分布特点.研究表明,在"九五"期间和2002年2个时期,重庆市大气污染物在空间上均呈不均衡分布.整体上,SO₂的空间自相关性很强,属集中分布模式;TSP的空间自相关性较弱,属于随机分布模式;NO_x处于二者之间.局部相关性分析表明,大部分区县的大气污染物之间相关性较弱.此外,利用缓冲区和内插浓度表面法分析了2个时期的污染物质量浓度随离行政中心距离变化的趋势,发现ρ(TSP)和ρ(SO₂)在各地带内均有明显削减,而ρ(NO_x)削减不显著;ρ(SO₂)和ρ(NO_x)随距行政中心距离增大下降,但ρ(TSP)随距离增大而增加.3种污染物质量浓度都在离行政中心50～60 km的地带发生明显变化,由此得出目前重庆市大气污染物空间分布的特征距离为50～60km.      

城市生活垃圾焚烧炉周边环境空气及土壤中二噁英来源研究

系统研究了某城市生活垃圾焚烧炉周边地区6个焚烧炉废气样品、14个环境空气样品和3个表层土壤样品中二噁英的组成及其含量,并对其来源进行了解析.结果表明,焚烧炉排放废气中二噁英含量较高,周边地区环境空气及主导风向下风向污染物最大落地点附近土壤中的二噁英含量均处于较低水平,且主导风向下游环境空气中二噁英含量与其它地点采集的样品中二噁英含量差别不明显,但最大落地点表层土壤样品与背景点表层土壤样品中二噁英的组成及含量均有一定的变化.主成分分析结果表明,最大落地点附近表层土壤样品中的二噁英可能受到了污染源废气排放的影响,但环境空气中二英类污染物来源较为复杂,具体原因还需进一步的深入研究.     

柳州市区交通与机动车污染排放研究

现场监测表明,柳州市机动车保有量迅速增加,而交通基础设施建设相对滞后,导致交通主干道NOX时均浓度在0.04～0.111mg/m3之间,时最大浓度值超标2.75倍,时均值超标路段占所监测路段的100%;TSP时均浓度值为0.11～0.660mg/m3,时均最大浓度值超标倍数达3.3倍,时均值超标路段占所监测路段的87.5%;机动车CO排放量216936.71吨、NOX排放量10431.78吨,小汽车和摩托车成为主要污染源。     

钢铁工业区下风向土壤中多环芳烃污染特征及源解析

为了解钢铁工业区对土壤环境的影响以及土壤的污染状况,采集上海典型钢铁工业区下风向的14个表层土壤样品,应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测了样品中16种优控PAHs（多环芳烃）的含量水平,分析了钢铁工业区下风向土壤中PAHs的组成分布特征,并利用比值法和主成分分析法对土壤中的PAHs进行溯源.结果表明,钢铁工业区下风向土壤中∑₁₆ PAHs（16种优控PAHs的含量）范围为167.0~2 355.0 μg/kg,∑₇PAHs（7种具有致癌作用的PAHs的含量）在∑₁₆ PAHs中平均比例为50.4%,近距离样区（< 1 km）表层土壤中∑₁₆ PAHs平均值最高,为1 057.7 μg/kg,远距离样区（5~10 km）污染相对较轻,平均值为381.4 μg/kg;宝3、宝6和宝9采样点于钢铁工业区烧结工艺的下风向,导致宝3采样点∑₁₆ PAHs最高,为2 355.0 μg/kg,宝3、宝6和宝9采样点土壤中PAHs含量依次降低;表层（0~20 cm）土壤中PAHs单体含量最高的为荧蒽,致癌性最强的苯并[a]芘含量范围为10.0~194.0 μg/kg,环数组成以4环为主,平均比例为46.3%,其次是5~6环,二者平均比例为39.9%,随着距离工业区越远,4环的组成比例越高,5~6环比例降低;比值法和主成分分析法结果显示土壤中PAHs主要来源于石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放.研究显示,钢铁工业对多环芳烃贡献较大,下风向土壤中总多环芳烃的含量和高环多环芳烃比例都呈现明显的随距离递减特征,石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放是其多环芳烃的最主要来源.      

不同排放标准下的燃煤电厂烟囱高度与落地浓度关系研究

燃煤电厂全面实施超低排放后,烟气污染物排放浓度及落地浓度得到较大程度降低,是否仍需采用高烟囱排放已引起各方关注.以西北某电厂为例,采用SCREEN3估算模式,对烟气污染物执行超低排放、特别排放及一般排放限值时,不同烟囱高度对应的最大落地浓度及落地距离进行预测.结果表明,执行超低排放限值后,SO2、NO2和PM10的最大落地浓度均显著降低,落地距离不发生变化;最大落地浓度受烟囱高度的影响较小,通过增加烟囱高度降低污染物落地浓度的效益不显著.