炼焦过程排放挥发性有机物的排放特征和组成分布研究

为控制炼焦排放以及为预防城市大气污染提供可靠的污染源数据支持,利用不锈钢采样罐和全自动预浓缩/GC/MS系统,研究了58-Ⅱ型和JN43-80型焦炉在装煤时刻和炼焦过程(包括装煤时刻)中挥发有机物(VOCs)的排放特征及其组成分布,分析了焦化行业排放VOCs的反应活性。研究发现,在装煤时刻和炼焦过程中,58-Ⅱ型焦炉产生的总挥发性有机物(TVOCs)浓度分别为7022μg/m~3和6266μg/m~3;JN43-80型焦炉产生的TVOCs浓度分别为4185μg/m~3和3298μg/m~3。装煤时刻产生的TVOCs浓度明显高于炼焦过程产生的。炼焦过程无组织排放的VOCs包含烯烃、烷烃、芳香烃、卤代烃以及少量的醛和酮,其中乙烯、乙烷、丙烯、苯、甲苯等为主要成分。这些产生的VOCs反应活性各不相同,活性最大的是烯烃类物质,其活性占TVOCs反应活性比重为(86.2±2.1)%;其次是芳香烃类物质,其活性比重为(9.2±3.1)%;反应活性最大的5个物种分别是丙烯、乙烯、1,3-丁二烯、1-丁烯以及苯乙烯。     

乌鲁木齐市大气中苯系物主动与被动采样法监测对比研究

2012年采暖期对乌鲁木齐市区21个采样点空气中的苯系物(甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯)进行了主动和被动监测。结果表明:主动采样法得甲苯最大浓度为302.00μg/m3,乙苯最大浓度为44.00μg/m3,二甲苯最大浓度为94.00μg/m3,苯乙烯最大浓度为203.00μg/m3;被动采样法得甲苯最大浓度为28.62μg/m3,乙苯最大浓度为63.35μg/m3,二甲苯最大浓度为133.74μg/m3,苯乙烯最大浓度为31.68μg/m3。被动采样法的数据是一个月的平均浓度,能更客观的反映采样点的污染情况,推荐在大范围采样时采用;主动采样法是瞬时浓度,虽数值较大,但与被动法有一定的相关性,也能在一定程度上反映采样点的污染情况。     

蚊香和佛香燃烧过程中苯系物的排放研究

利用小型烟雾箱对6种市售蚊香和5种佛香燃烧过程进行采样研究,定量分析释放的5种苯系物(苯、甲苯、乙苯、对/间二甲苯、邻二甲苯),利用单室质量平衡模型分别计算排放系数.结果表明,蚊香和佛香的不同品牌之间苯系物的排放系数相差较大,蚊香中5种苯系物的平均排放因子分别是77,101,94,250,94μg/g,佛香中5种苯系物的平均排放因子依次是732,598,2084,2349,221μg/g.蚊香与佛香燃烧释放物中含量最高的苯系物均是间/对二甲苯,分别占总含量的41%、39%.取测得的最大排放速率,采用室内空气质量模型模拟一般条件下蚊香和佛香燃烧释放苯系物对室内空气的影响,分析结果显示,燃烧蚊香造成室内苯、甲苯和乙苯的最大模拟浓度分别是31,45,86μg/m3,燃烧佛香造成室内苯、甲苯和乙苯的最大模拟浓度为65,66,187μg/m3.     

炼焦过程挥发性有机物排放特征及其大气化学反应活性

利用不锈钢采样罐和全自动预浓缩/GC/MS系统,在58-Ⅱ型和JN43-80型焦炉顶测试了炼焦过程中挥发性有机物(VOCs)中各组分的浓度,研究了VOCs排放特征,结合OH自由基消耗速率分析了这些物质的反应活性.研究发现,在装煤时刻和炼焦过程中,58-Ⅱ型焦炉产生的总挥发性有机物(TVOCs)浓度分别为7022 μg·m-3和6266μg·m-3;JN43-80型焦炉产生的TVOCs浓度分别为4185 μg·m-3和3298μg·m-3.装煤时刻产生的TVOCs浓度明显高于炼焦过程产生的.炼焦过程(包括装煤时刻)无组织排放的VOCs,包含烯烃、烷烃、芳香烃、卤代烃以及少量的醛和酮,其中乙烯、乙烷、丙烯、苯以及甲苯等为主要成分.这些产生的VOCs反应活性各不相同,活性最大的是烯烃类物质.其活性占TVOCs反应活性比重为86.2%±2.1%;其次是芳香烃类物质,其活性比重为9.2%±3.1%;反应活性最大的5个物种分别是丙烯、乙烯、1,3-丁二烯、1-丁烯以及苯乙烯.     

上海市文教区大气中苯系物冬季污染特征

2004年冬天对上海市文教区大气中的苯系物(BTEX-苯,甲苯,乙苯和二甲苯)浓度进行了监测.结果表明,上海市文教区冬季苯、甲苯、乙苯、对问二甲苯、邻二甲苯的平均浓度分别为13.23 μg/m3,43.66 μ g/m3,13.50μg/m3,16.49 μ g/m3,5.52μg/m3,高于国内外相似功能区的苯系物浓度,与国外大城市交通干道附近的浓度相近.所测苯系物中,甲苯的含量最高,达47.3%.白天苯系物浓度高于夜间.甲苯、乙苯、二甲苯相互间具有较好的相关性,但与苯的相关性不显著,说明苯的来源不同与其他苯系物.     

介质阻挡放电常压分解苯、二甲苯

采用介质阻挡放电(DBD)来分解常压下流动态气体中的苯、二甲苯废气.通过改变极间电压、气体浓度、外加气体,研究苯、二甲苯的降解.在7200～8000V极间电压下,浓度为6000mg/m³、流量为1000mL/min的含苯空气,苯的降解率达90%,主要分解产物为CO₂、CO和H₂O;浓度为700mg/m³、流量为1000mL/min的含二甲苯空气,二甲苯的降解率高达100%,产物也主要为CO、CO₂和H₂O.研究结果表明该方法处理流动态的气体效果优于处理静态气体,用该方法可以去除大气中的苯和二甲苯.     

兰州市大气苯系物的化学活性特征与健康风险评价

利用热脱附-气相色谱质谱法测定了2017年12月—2018年6月兰州市5个采样点大气环境中14种苯系物的浓度,利用OFP(臭氧生成潜势)、L~(OH)(羟基消耗速率)和SOAFP(二次有机气溶胶生成潜势)分析其化学活性特征,应用特征物种比值法探讨了BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的来源,并进行其健康风险评估.结果表明:兰州市大气苯系物的浓度为4.64～32.13μg·m~(-3),平均浓度为14.71μg·m~(-3),且具有冬季夏季春季的特点,5个采样点苯系物总浓度大小顺序为D(18.27μg·m~(-3)) B(17.75μg·m~(-3)) C(14.28μg·m~(-3)) E(12.97μg·m~(-3)) A(10.26μg·m~(-3)).苯系物的L~(OH)为2.64 s~(-1),而苯乙烯和2-甲基萘是关键活性物种;苯系物的OFP为65.05μg·m~(-3),其中甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯和1,2,4-三甲苯的OFP值较大;苯系物的SOAFP为0.98μg·m~(-3),甲苯和2-甲基萘的贡献较高.B/T(苯/甲苯)值表明,兰州市大气苯系物主要来源于生物质燃料和煤炭燃烧排放;X/E(二甲苯/乙苯)和E/B(乙苯/苯)值表明,污染物气团主要来自本地排放源.人体健康风险评估结果表明,兰州市大气苯系物的非致癌风险(HI=0.05)均小于USEPA建议安全阈值(HI1),致癌风险是安全阈值(1×10~(-6))的3.6倍,显示苯系物对暴露人群存在潜在致癌风险.     

被动采样法监测乌鲁木齐市及周边地区BTEX污染现状

应用被动采样法对乌鲁木齐市及周边地区BTEX的浓度水平、组成特征、来源和污染情况进行研究。结果表明:冬季乌鲁木齐市及周边地区苯平均浓度为22.487μg/m3,甲苯平均浓度为8.188μg/m3,乙苯平均浓度为8.336μg/m3,二甲苯平均浓度为17.597μg/m3,BTEX平均浓度为56.465μg/m3,污染整体水平较高。BTEX的浓度排序为:苯>二甲苯>乙苯>甲苯。其中苯和二甲苯占总量的70.81%,为本地区BTEX中的主要组分。各采样点苯与甲苯比值为1.21~4.60,表明乌鲁木齐市及周边地区BTEX的主要来源为煤炭燃烧。监测数据客观体现了乌鲁木齐市及周边地区BTEX污染现状。     

西安冬春季PM10中碳气溶胶的昼夜变化特征

为探讨西安市大气碳气溶胶的季节变化和昼夜变化特征及来源,于2006-12-19～2007-01-21 (冬季)和2007-04-01～2007-04-30 (春季)连续采集了大气可吸入颗粒物(PM₁₀)样品,并采用IMPROVE热光分析法分析了其中有机碳(OC)和元素碳(EC)的昼夜浓度.结果显示,冬季白天PM₁₀及其中OC和EC的平均浓度分别为455.0、 62.4和7.5 μg/m³,夜晚的平均浓度分别为448.7、 66.1和6.9　μg/m³,对应春季白天的平均浓度分别为397.9、 26.7和6.9 μg/m³,夜晚分别为362.1、 31.9和8.6 μg/m³.冬季白天OC与EC的相关系数为0.44,较之春季0.81要差,主要与冬季采暖期燃料的多样性有关.碳气溶胶组分中,冬季白天和晚上二次有机碳气溶胶(SOC)的平均浓度为8.9和10.2 μg/m³,远高于春季(2.8和3.4 μg/m³),说明冬季较高的OC排放及较低的大气扩散能力利于碳气溶胶中SOC的生成.对碳气溶胶8种组分的因子分析结果表明,冬季燃煤排放及郊区的生物质排放对碳气溶胶有重要的贡献,而春季机动车的贡献明显增加.     

三江平原沼泽湿地N2O浓度与排放特征初步研究

2001年8月到9月在三江平原沼泽湿地进行N₂O的原位静态箱观测.结果发现近地气层N₂O平均浓度为281.7×10^-9m³/m³,低于大气背景浓度,说明沼泽湿地可能是人类目前了解较少但很重要的N₂O汇.选取积水状况和地表植被不同的毛果苔草沼泽、小叶章湿草甸(Ⅰ,Ⅱ)以及作为对照的小麦休耕地进行观测,发现4个地点的N₂O排放日变化形式不完全相同,除小麦田全天持续排放N₂O外,其余各点一天当中均出现排放与吸收交替出现的情况.温度是影响排放模式的主要因素.观测期内毛果苔草沼泽、小叶章湿草甸(Ⅰ,Ⅱ)和小麦休耕地N₂O的平均排放强度分别为0.22μg/(m²·h),1.75μg/(m²·h),1.31μg/(m²·h)和4.86μg/(m²·h).氧化还原电位是决定沼泽湿地N₂O排放特征的关键因子,地表积水情况和土壤水分状况则是影响N₂O排放的另一重要因素.     

煤焦化过程中颗粒物和二氧化硫的释放

选择山西省某地的四个土焦炉、两个热回收焦炉和两个机焦炉开展焦炉顶空气和烟气中颗粒物和SO2研究。结果显示在正常工作条件下热回收焦炉顶空气中颗粒物和SO2浓度最小,其次是机焦炉,土焦炉顶最高。机焦炉和热回收焦炉顶污染物浓度在出焦和装煤时明显升高。土焦炉烟气中颗粒物排放浓度和排放速率明显高于热回收焦炉和机焦炉;各种炉型烟气中SO2浓度差别较小,排放速率以机焦炉最高;土焦炉的烟尘和二氧化硫吨焦排放量最高,而机焦炉和热回收焦炉由于环保设备的使用显著降低。生产过程污染物释放显示机焦炉和热回收焦炉的颗粒物和SO2释放主要来源于焦化过程和熄焦过程。由吨焦排放量估计炼焦烟尘和二氧化硫对全国的烟尘和二氧化硫排放贡献小于5%,但对山西省的贡献接近15%和30%,控制炼焦污染对当地环境改善具有重要意义。     

典型焦化厂大气挥发性有机物排放表征分析

焦化行业是我国重要工业类别,但因其工艺过程复杂,所以VOCs（挥发性有机物）排放特征尚不明确.以典型机械焦化厂为研究对象,对焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同排放环节进行采样,并利用GC/MS（气相色谱质谱联用仪）进行多物种分析,并对焦化厂排放VOCs的OFP（生成O₃的潜势）进行探索性研究.结果表明:①焦化厂排放的VOCs包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃和含氧VOCs等六大类,共90多个物种.②不同环节排放的ρ（VOCs）差异显著,其中,焦炉烟囱ρ（VOCs）排放量（87.1 mg/m3）最大,其次为推焦（4.0 mg/m3）、装煤（3.3 mg/m3）和焦炉顶（1.1 mg/m3）.③不同环节排放的VOCs种类不同,但均以烷烃和烯烃为主,其中,焦炉烟囱排放的烯烃最多（占比达66%）,装煤和推焦排放的则以烷烃为主（占比分别为42%和36%）,焦炉顶排放的烷烃和烯烃相近（占比分别为31%和29%）.④基于排放特征和最大增量反应活性法研究发现,焦炉烟囱是焦化厂VOCs减排的重点环节,烯烃是重点减排的物种,特别是乙烯、丙烯、丁烯和1,3-丁二烯等,但乙醛、苯、甲苯等也不容忽视.研究显示,以乙烷/丙烷/乙烯（三者质量浓度之比）为指标,可明显区分焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同环节的VOCs排放.      

典型钢铁企业VOCs污染特征及SOA生成潜势估算

为了解钢铁企业的大气污染特征,使用在线监测仪器于2016年7月对某典型钢铁企业VOCs（挥发性有机化合物）、PM_2.5和NMHC（非甲烷烃）等污染物进行观测,同时基于FAC（气溶胶生成系数）估算了该区域的SOA（二次有机气溶胶）生成潜势.结果表明:观测期间ρ（总VOCs）为（106.08±63.81）μg/m3,与ρ（NMHC）（以C计）的相关系数（R2）达到了0.8（P < 0.05）以上;VOCs中主要类别为烷烃和芳烃;ρ（O₃）超标期间的ρ（苯）和ρ（甲苯）分别比ρ（O₃）未超标时间段高47.0%和37.2%,并且高ρ（总VOCs）期间芳烃占比高达46.0%,这可能与钢铁企业在炼焦时苯系物（苯、甲苯和二甲苯）排放有关.ρ（总VOCs）、ρ（NMHC）、ρ（烷烃）、ρ（芳烃）和ρ（乙炔）均呈早晚高峰值的日变化特征,而ρ（烯烃）由于异戊二烯受天然源排放影响,呈午间单峰值的特征.观测期间的SOA生成潜势为2.54 μg/m3,较城区高出76.4%,显示钢铁企业SOA对PM_2.5具有一定贡献;其中芳烃对SOA生成贡献高达97.2%,主要贡献组分包括苯、间/对-二甲苯、乙苯、苯、邻-二甲苯.研究显示,钢铁企业VOCs污染治理应重点控制苯系物,同时烷烃的排放也不容忽视.      

不同化学氧化剂对焦化污染场地苯系物的修复效果

采用自制全封闭模拟装置比较研究了Fenton试剂、类Fenton试剂、高锰酸钾以及活化过硫酸钠4种常用的化学氧化剂对焦化工业污染场地中苯系物的去除效果.结果表明,去除土壤BTEX效果较好的是Fenton试剂和类Fenton试剂,在最佳剂量条件下分别能使BTEX的浓度降低83%和73%,且反应过程中经挥发进入到回收液中的...     

Effect of bulk density of coking coal on swelling pressure

Coking coals are the important raw materials for the iron and steel industries and play an important role on its sustainable development, especially on the stamp-charging coke making with the characteristics of increasing the bulk density. There is a significance on the reasonable usage of the coking coal resource with the reduced production cost, improved efficiency of the economy to develop the stamp-charging coke making technology. Important effects of the density of coking coal on the coking and caking properties were investigated. In the article, the maximum values of swelling pressure and variation of Laowan gas coal and Xinjian 1/3 coking coal, Longhu fat coal and Didao coking coal, which were mined at Shenyang and Qitaihe respectively, were investigated under different bulk densities during the coking. The results showed that when the values of density increased from 0.85 ton/m³ to 1.05 ton/m³, for the Laowan gas coal, swelling pressure variation and even the maximum value changed slightly. The swelling pressure was 3.63 KPa when the density was improved to 1.05 ton/m³; for the Xinjian 1/3 coking coal, the values of swelling pressure changed significantly and the maximum values was 82.88 KPa with the density improved to 1.05 when the coal was heated to 600°C. The coke porosity, which was investigated by automatic microphotometer, decreased from 47.4% to 33.1% with the increasing of the density from 0.85 ton/m³ to 1.05 ton/m³, and the decreased value was 14.3%. Meanwhile, the pore structures of four cokes were characterized by an optical microscope.     

Rush-hour aromatic and chlorinated hydrocarbons in selected subway stations of Shanghai, China

Air samples were collected simultaneously at platform, mezzanine and outdoor in five typical stations of subway system in Shanghai, China using stainless steel canisters and analyzed by gas chromatography-mass selective detector (GC-MSD) after cryogenic preconcentration. Benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX) at the platforms and mezzanines inside the stations averaged (10.3 ± 2.1), (38.7 ± 9.0), (19.4 ± 10.1) and (30.0 ± 11.1) μg/m³, respectively; while trichloroethylene (TrCE), tetrachloroethylene (TeCE) and para-dichlorobenzene (pDCB), vinyl chloride and carbon tetrachloride were the most abundant chlorinated hydrocarbons inside the stations with average levels of (3.6 ± 1.3), (1.3 ± 0.5), (4.1 ± 1.1), (2.2 ± 1.1) and (1.2 ± 0.3) μg/m³, respectively. Mean levels of major aromatic and chlorinated hydrocarbons were higher indoor (platforms and mezzanines) than outdoor with average indoor/outdoor (I/O) ratios of 1.1-9.5, whereas no significant indoor/outdoor differences were found except for benzene and TrCE. The highly significant mutual correlations (p < 0.01) for BTEX between indoor and outdoor and their significant correlation (p < 0.05) with methyl tert-butyl ether (MTBE), a marker of traffic-related emission without other indoor and outdoor sources, indicated that BTEX were introduced into the subway stations from indoor/outdoor air exchange and traffic emission should be their dominant source. TrCE and pDCB were mainly from indoor emission and TeCE might have both indoor emission sources and contribution from outdoor air, especially in the mezzanines.     

某焦化厂空气中PAHs的污染现状及健康风险评价

采集并分析了焦化厂不同生产工段环境空气中12种PAHs的浓度.结果表明,在某焦化厂区,12种PAHs浓度之和为11.75～46.66 μg/m³,其中BaP为0.050～1.054 μg/m³;PAHs浓度大小依次为:出焦处＞焦炉顶＞大门口＞熄焦处,焦炉顶和出焦处空气中BaP浓度远高于煤烟和交通干线.用毒性相当因子矫正后的焦化厂区PAHs浓度为0.3875～1.714 μg/m³矫正后的厂区工人口PAHs暴露率为3.100～13.71 μg/m³.     

沈阳地区地表水、浅层地下水及沿岸土壤中苯

对沈阳地区主要地表水(浑河、细河、蒲河、沈抚灌渠)及其沿岸地下水和土壤中苯系物(BTEX)的污染特点和分布特征进行了研究.结果表明:细河和沈抚灌渠地表水中BTEX检出率较高(33%～67%),苯和甲苯是该区域的主要污染物,ρ(苯)和ρ(甲苯)分别为<0.30～24.90和<0.30～354.00 μg/L;地表水检出的BTEX均未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的限值(1 510 μg/L). 细河两岸的浅层地下水在一定程度上受到BTEX的污染,苯和甲苯的检出率分别为25%～33%和13%～25%,二甲苯和乙苯检出率较低(0～20%). 彰驿镇19个监测井中有2个浅层地下水监测井中的ρ(苯)超过GB5749—2006限值(10 μg/L),夏季ρ(苯)最大值为236.00 μg/L. 沿岸附近土壤中5种BTEX全部被检出,检出率均高于相应的河水. 研究区包气带土壤层虽具有良好的防污性能,但也具有储存和阻碍BTEX挥发和降解的负面效应,对当地的生态系统和人类健康构成了潜在的威胁.      

室内空气中苯系物污染现状及治理措施

苯系物指苯及苯的同系物,室内空气中的苯系物主要包括苯、甲苯和二甲苯。本文介绍了室内空气中苯系物的来源以及对人体的危害作用,讨论了目前室内苯系物的治理措施,为苯系物的治理提供一定的理论依据。     

乙醇对过硫酸盐去除石灰岩含水介质中汽油组分BTEX的影响

随着乙醇汽油的推广应用,其污染岩溶地下水的环境问题受到越来越多的关注。汽油组分苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)可以被过硫酸盐(PS)化学氧化作用有效去除。然而,乙醇的存在是否影响PS去除BTEX尚缺乏深入研究。利用石灰岩颗粒为介质,以汽油组分BTEX(总浓度为20 mg/L)和乙醇(浓度分别为500,5000 mg/L)为污染物,通过微元体(Microcosm)实验模拟污染的岩溶地下水环境,研究PS分别去除BTEX和乙醇,以及同时去除BTEX和乙醇的效果,讨论了乙醇对PS去除BTEX的影响。结果表明:前28 d,PS可以去除91%的BTEX,准一级动力学常数为0.006~0.349 d-1,其中苯最难去除,其次为甲苯。乙醇能够被PS有效去除,准一级动力学常数为0.003~0.054 d-1,去除速率小于BTEX;乙醇与BTEX共存时能够抑制BTEX的去除,但不会影响BTEX去除的优先性。PS浓度增大,有利于去除乙醇和BTEX,但会抑制微生物活性,促使pH值下降,并导致CaSO₄沉淀。该试验结果可为乙醇汽油污染岩溶地下水的原位化学氧化研究提供科学参考。