超低排放高湿废气总颗粒物监测方法及燃气电厂实际测试

随着我国燃煤电厂等相关行业超低排放改造的推行,固定源排气中可过滤颗粒物（filterable particulate matter,FPM）与气态污染物的排放水平均显著降低,而可凝聚颗粒物（condensable particulate matter,CPM）的排放却日益受到关注.本研究在全面分析了国内外固定源低浓度FPM排放水平下FPM与CPM的测量方法,并在已有研究和实验探索的基础上,对FPM和CPM的监测方法进行了研究,自行开发建立了适合我国实际的超低排放高湿废气中总颗粒物（total particulate matter,TPM）的直接冷凝采样监测方法,并应用于北京市燃气电厂TPM测量.结果表明,北京市燃气电厂排气中TPM排放水平介于1.98～3.77 mg·m^-3之间,平均排放浓度为2.81 mg·m^-3;而FPM的平均排放浓度仅为0.10 mg·m^-3.燃气电厂颗粒物排放以CPM为主,占TPM的比例高达93.8%～99.2%,平均占比为97.0%;FPM占TPM的比例为0.7%～6.2%,平均占比为3.0%;可过滤的可凝聚颗粒物（filterable condensable particulate matter,CPM-F）的排放水平略高于FPM.     

北京地铁列车运行引起建筑室内振动污染特征与评价

以分频最大振级(VL max)和最大Z振级(VL Z max)作为评价量,结合相关标准,监测与评价北京市地铁列车运行引起的临近建筑室内振动。结果表明:北京市2条地铁线路的振动特征频率分别为25 Hz、31.5 Hz、40 Hz和63 Hz,以40 Hz为主;特征频率上振动加速度级(VAL)增量明显;VL max、VL Z max的大小既与频率计权因子不统一有关,也与地铁对建筑室内振动的影响程度及振动能量在不同中心频率上的分布差异直接相关;地铁隧道埋深较水平距离对地铁振动衰减作用显著;地铁振动监测与评价的频率范围可统一为对人体影响较大的1 Hz^80 Hz,并统一频率计权因子。     

北京市道路扬尘重金属污染特征及潜在生态风险

以北京市代表性道路扬尘2004年的PM_(10)与PM_(2. 5)和2013年的PM_(2. 5)中21种无机元素含量为基础,分析和探讨北京市道路扬尘重金属污染特征及其潜在生态风险.结果表明,北京市道路扬尘中6种主要元素为Si、Ca、Al、Fe、Mg和K,其含量之和占所有被测元素含量的比例分别为:2004年PM_(10)为96. 51%、2004年PM_(2. 5)为96. 42%和2013年PM_(2. 5)为96. 53%.2004年北京市道路扬尘中元素富集水平、重金属污染程度和潜在生态风险总体表现为:PM_(2. 5) PM_(10);燃煤烟尘特征元素Se在2004年的PM_(2. 5)中、Cd在2004年的PM_(10)与PM_(2. 5)中均为极强富集,富集因子分别为1024. 03、68. 15和871. 55; Co、Zn、Ca和Cu属显著富集,其富集因子在2004年PM_(10)中分别为12. 93、12. 33、8. 30和8. 07,在PM_(2. 5)中分别为17. 41、21. 80、12. 83和19. 73;但Na和Si在道路扬尘中均无富集.重金属的污染载荷指数(PLI)在2004年PM_(10)中为3. 95,PM_(2. 5)为7. 71. 2013年北京市道路扬尘PM_(2. 5)中重金属污染水平和潜在生态风险较2004年均显著降低,在2013年PM_(2. 5)中,Cd和Se的富集因子分别下降为98. 47和0. 95; Cu、Ca和Zn富集因子分别下降为11. 90、8. 84和8. 20; PLI下降为2. 56.研究表明,北京市道路扬尘多种重金属总的潜在生态风险极强,重金属Cd为极显著污染因子和主要的潜在生态风险来源,其潜在生态风险指数(RI)对重金属总的RI贡献超过85%. 2004年北京市道路扬尘主干道重金属污染程度明显高于其它道路类型,PM_(10)表现为:主干道高速进京口次干道环路,PM_(2. 5)表现为:主干道环路高速进京口次干道;而2013年PM_(2. 5)表现为:高速进京口主干道环路次干道,且次干道重金属污染水平显著低于其它道路类型. 2013年北京市道路扬尘PM_(2. 5)中,重金属Ti、Zn、V、Cr、Cu、Pb和Ni相关性显著,主要来源于与交通有关的排放.     

超低排放典型燃烧源颗粒物及水溶性离子排放水平与特征

研究以自行开发建立的超低排放高湿废气中总颗粒物（total particulate matter,TPM）的直接冷凝采样系统及监测方法,应用于3台北京市超低排放典型燃烧源烟气中颗粒物的排放监测.分析和评估超低排放典型燃烧源排气中颗粒物及其水溶性离子的排放水平与组成特征,探究可过滤颗粒物（filterable particulate matter,FPM）和可凝聚颗粒物（condensable particulate matter,CPM）及其水溶性离子的相互作用与影响因素.结果表明：北京市超低排放燃煤锅炉FPM基准氧含量排放浓度介于1.04~1.11mg·m^-3之间,TPM基准氧含量排放浓度介于3.82~8.69mg·m^-3之间,均满足国家超低排放颗粒物限值要求（10mg·m^-3）,燃煤电厂TPM排放浓度超过了北京市颗粒物排放标准限值要求（5 mg·m^-3）.燃煤供暖锅炉CPM及其总水溶性离子排放水平分别为3.05mg·m^-3和1.30mg·m^-3,显著低于燃煤电厂,与燃煤电厂的负荷和烟温较高有关;燃煤电厂锅炉CPM及其总水溶性离子排放浓度分别是燃煤供暖锅炉的2.2~2.4倍和1.7~2.2倍.燃气电厂TPM及其总水溶性离子排放水平分别为1.99mg·m^-3和1.44mg·m^-3,均明显低于燃煤锅炉.CPM是燃烧源排气中颗粒物的主要形式,在超低排放锅炉烟气中CPM对TPM的质量贡献显著增加,并随烟温的升高而增加,燃煤锅炉为72.6%~88.1%,燃气电厂为93.1%,且水溶性离子总量的66.1%~94.2%存在于CPM中.排气烟温显著影响颗粒物及其水溶性离子的赋存形态、脱除效率与排放水平.SO₄^2-是燃煤锅炉颗粒物的主要特征离子,排放浓度介于0.98~1.18mg·m^-3,占水溶性离子排放总量的27.7%~49.6%,来源于烟气脱硫;F^-是燃煤电厂颗粒物中又一主要特征离子,排放浓度介于1.91~2.32mg·m^-3,占水溶性离子排放总量的54.4%~56.1%,可能与燃料煤含氟量高有关;NH₄⁺是燃气电厂颗粒物的主要特征离子,排放浓度为0.92mg·m^-3,占水溶性离子排放总量的64.2%,来源于选择性催化还原法（selective catalytic reduction,SCR）脱硝过程中的NH₃逃逸,其排放浓度显著高于燃煤锅炉,可能与燃气电厂缺少其它净化设施的协同去除效应有关.     

NaClO_2湿法氧化脱硝污染物排放特征与监测方法研究

针对应用NaClO_2作为氧化剂氧化吸收低温烟气中的NO_x,基于实际工业应用烟气排放的实测结果分析,探讨了脱硝烟气组分对NO_x和SO_2监测方法的影响,分析评估了烟气脱硝后NO_x的实际排放水平、净化效率及其影响因素,讨论了NaClO_2湿法氧化脱硝二次气态污染物的排放水平与特征,以期为制定科学合理的NO_x排放控制策略提供科学依据。研究选择北京市3家供热厂9台实际使用的NaClO_2湿法氧化脱硝燃煤供暖锅炉,根据相关文献烟气模拟试验的最佳试验条件,采用4种NO_x与SO_2监测方法,对其脱硝烟气中气态污染物的排放进行了实测。结果表明,锅炉烟气经MgO或NaOH湿法脱硫和NaClO_2湿法氧化脱硝后,SO_2基准氧含量排放浓度为2~7mg·m~(-3),低于北京市地方排放标准限值(10mg·m~(-3));而NO_x基准氧含量排放浓度为92~105mg·m~(-3),超过了现行北京市地方标准排放限值(80mg·m~(-3))。烟气净化装置SO_2净化效率高达99.1%~99.6%,NO_x净化效率为52.5%~74.3%,平均为65.1%。净化装置SO_2进口浓度与烟气氧含量不影响其净化效率,而NO_x的净化效率与净化装置NO_x进口浓度及烟气氧含量有一致的变化趋势。烟气氧含量可能对NaClO_2湿法氧化脱硝系统NO_x的净化效率有一定的制约作用,使净化后烟气中NO_x的基准氧含量排放浓度维持于某一特定排放水平。NaClO_2湿法氧化脱硝二次污染物Cl_2逸出严重,排放浓度为1.4~30mg·m~(-3),平均为12mg·m~(-3),超标率89.7%;而HCl排放浓度为0.22~11mg·m~(-3),平均为2.2mg·m~(-3),97.4%达标。NaClO_2湿法氧化脱硝后烟气组分复杂,应选择适宜的监测方法测定NaClO_2湿法氧化脱硝后烟气中NO_x和SO_2的排放。     

北京市门头沟区大气降尘污染特征及其化学组分特征与质量重构

为研究北京市门头沟区大气降尘污染特征,收集了2018～2022年门头沟区2个国控环境空气站57个大气降尘量月平均监测结果,分析了门头沟区大气降尘污染状况及其时间变化特征.为探究大气降尘化学组分特征与质量重构结果及其来源,在三家店国控环境空气站,使用主动抽滤法模拟采集降尘样品57个,测定了降尘的质量浓度及其化学组分的质量浓度,研究了大气降尘中的化学组分特征,并利用颗粒物质量重构技术对大气降尘主要组分进行质量重构,探讨了质量重构的结果可靠性及其未确定成分的原因.结果表明,2018～2022年,北京市门头沟区月降尘量呈周期性变化,最大值在春季4、 5月,最小值在秋季10、 11月,且最大月降尘量是最小月降尘量的3.2～8.4倍.季度平均月降尘量大小表现为：春季>夏季>秋季>冬季,且降尘主要来自于春季和夏季,其降尘量分别占全年总降尘量的40.1%～43.0%和23.8%～37.5%.北京市门头沟区大气降尘年平均月降尘量下降趋势明显,2022年较2018年降尘量下降了52.8%,年均下降了13.2%,与近年来北京市城市环境保护精细化管理水平的提高有关;2021年沙尘对门头沟区降...     

北京市燃煤锅炉烟气中水溶性离子排放特征

选择北京市典型烟气脱硫除尘净化工艺的燃煤锅炉,分析和评估了其烟气中水溶性离子的排放水平、排放特征及其影响因素.北京市燃煤锅炉水溶性离子平均基准排放质量浓度最高51.240 mg·m-3,最低7.186 mg·m-3,且水溶性离子排放水平与烟气含湿量无关.SO2-4作为脱硫反应的特征产物是北京市燃煤锅炉烟气排放共有的主要特征离子,其排放量占离子排放总量的63.8%~81.0%;F-是燃煤电厂烟气排放的又一特征离子,其排放量占离子排放总量的22.2%~32.5%.烟气净化工艺对水溶性离子的排放水平和特征有显著影响,Na+是添加脱硫剂Na OH的特征离子;NH+4和NO-3是脱硫剂NH4HCO3的特征离子,Mg2+是作为Mg O脱硫剂的特征离子,但脱硫剂Ca O/Ca CO3未增加Ca2+的排放.燃煤电厂锅炉烟气中排放的NH+4和NO-3显著低于其他工业与供暖锅炉.烟温对水溶性离子的形态分布有显著影响,水溶性离子在烟温高时以超细模态存在而不易被滤膜捕集.     

北京市典型燃烧源颗粒物排放水平与特征测试

研究以自行建立的固定燃烧源烟气颗粒物与水溶性离子监测采样系统和FPS4000与ELPI+结合使用的颗粒物分级采样系统,应用于北京市典型燃烧源烟气颗粒物排放监测.结果表明,北京市燃烧源烟气中总颗粒物基准排放质量浓度最高达83.68 mg·m~(-3),最低0.12 mg·m~(-3),颗粒物粒数浓度在10~4~10~6个·cm~(-3)数量级上.北京市燃烧源颗粒物质量和数量浓度排放水平排序依次为:供暖燃气锅炉电厂燃煤锅炉供暖燃煤锅炉.PM_(10)排放呈双峰或三峰分布,峰值均在1μm以下.从粒数分析,PM_(10)中99.8%以上为PM_(2.5),并以PM_(0.1)为主,占PM_(2.5)的83%以上,但从质量上分析PM_(10)中PM_(2.5)与PM_(0.1)的比例大幅降低,PM_(2.5)占PM_(10)的82%左右,PM_(0.1)占PM_(2.5)的27%~33%.     

北京市典型道路扬尘化学组分特征及年际变化

选择北京市具有代表性道路,于2004年9月和2013年5月进行采样,利用再悬浮设备制备道路扬尘PM₁₀与PM_2.5样品,并进行化学组分分析,建立了2004年和2013年北京市道路扬尘PM₁₀与PM_2.5源成分谱,以分析和探讨北京市道路扬尘化学组分特征及其组分年际变化.结果表明,北京市道路扬尘PM₁₀与PM_2.5源成分谱中的化学组分特征均为Ca、Si、有机碳（organic carbon,OC）、Al、Fe、K、Mg、SO₄^2-和元素碳（element carbon,EC）,其在道路扬尘中的含量之和分别为：2004年PM₁₀为46.7303%、PM_2.5为56.9198%和2013年PM_2.5为38.7478%;占全部被测组分的比例分别为95.9%、94.3%和94.7%.2004年道路扬尘中,环路Si、Al的含量显著低于其他道路类型,受到的土壤风沙尘影响最小;建筑水泥尘特征元素Ca主干道含量最高,高速五环进京口含量最低;EC在高速五环进京口的含量显著高于其他道路类型.而2013年PM_2.5中被测组分总含量及Si、Al、Ca的含量次干道均显著低于其他道路类型.2013年与2004年相比,北京市道路扬尘PM_2.5中除SO₄^2-含量略上升了2.0%外,其余组分含量下降显著,Ca、Si、OC、Al、Fe、K、EC和NO₃^-下降幅度分别为45.1%、31.5%、17.5%、20.3%、55.6%、33.3%、30.0%和50.3%.结果表明,［NO₃^-］/［SO₄^2-］比值不能准确反映固定源和移动源相对贡献大小的变化.［OC］/［EC］比值,2004年PM₁₀为9.77±3.88,PM_2.5为9.36±3.25,2013年PM_2.5为14.41±10.41,北京市道路扬尘存在二次有机碳（secondary organic carbon,SOC）,且SOC是道路扬尘PM₁₀与PM_2.5的重要组成部分.不同城市道路扬尘及同一城市不同粒径的道路扬尘成分谱相似度不高,应建立相应的成分谱并适时更新.     

燃煤锅炉烟气中CPM与水溶性离子监测方法及应用研究

建立燃煤锅炉烟气可凝聚颗粒物(CPM)与水溶性离子监测采样方法,并应用于北京市典型烟气净化工艺燃煤锅炉排放监测。结果表明,北京市燃煤锅炉烟气中总颗粒物(TPM)基准排放质量浓度最高达82.4 mg/m3,最低14.0 mg/m3,其中CPM占TPM的43.5%~92.2%,水溶性离子对TPM的贡献水平为31.4%~62.2%。烟温对水溶性离子的分布形态有显著影响,进而影响TPM中可过滤颗粒物(FPM)和CPM的分配比例。颗粒物和水溶性离子的排放与烟气含湿量之间无显著相关性,而与燃煤锅炉烟气脱硫除尘净化工艺和脱硫产物的溶解度及其脱除方式密切相关。