基于EGR的乙醇-生物柴油-柴油发动机排放性能

在单缸风冷四冲程直喷柴油发电机上,燃用柴油、生物柴油、10%乙醇-45%生物柴油-45%柴油(E10B45D45)和20%乙醇-40%生物柴油-40%柴油(E20B40D40),采用16%、28%EGR率,测试并分析了经济性,NO_x、HC和CO的排放性能和烟气的光吸收系数。研究表明:柴油的油耗最低,生物柴油次之,随着乙醇含量的增加,混合燃料的油耗增加;随着乙醇含量的增多,NO_x排放量降低,与燃用柴油相比,E10B45D45和E20B40D40平均可降低约16.1%和30.2%;采用EGR可有效降低NO_x排放,对应16%、28%EGR率,E10B45D45的NO_x排放可平均降低19.3%和39.5%,E20B40D40平均降低10.7%和43.5%;随着乙醇含量的增多,HC排放量显著升高,对比于柴油,E10B45D45和E20B40D40分别升高了59.8%和172.1%;采用EGR后,HC排放增加;随乙醇含量的增加,CO排放也明显增大,对比于柴油,E10B45D45和E20B40D40分别升高了58.6%和131.1%;采用EGR后CO排放增加;各燃料中,柴油在小、中负荷烟气的光吸收系数最低,大负荷时却最高;不宜在小负荷时采用较高的乙醇掺混比和较大的EGR率。     

基于国Ⅵ标准的重型柴油车气态污染物排放控制技术

基于车载尾气检测设备(portable emission measurement system,PEMS),研究了国Ⅵ重型车气态污染物的排放特征;基于单位燃油消耗排放因子、单位行驶里程排放因子、单位时间排放因子,分析了NO_x、HC、CO污染物随路况的变化规律。实验结果表明,NO_x、HC、CO气态污染物较国V重型柴油车下降幅度较大,3种气态污染物分别下降88%、98%、62.7%。采用功基窗口法对数据进行整理分析,NO_x测量结果为460 mg·(kWh)~(-1),CO测量结果为192 mg·(kWh)~(-1),HC测量结果为37.5 mg·(kWh)~(-1),该重型柴油车可以满足国Ⅵ车载法规的要求。研究结果可为国Ⅵ重型车排放标准制定及其在环境污染控制领域的应用提供参考。     

车用柴油机燃用生物柴油的排放特性

为了研究生物柴油对发动机排放污染物的影响,采用台架实验研究了直喷自然吸气式4缸柴油机使用纯柴油B0、混合燃料B10、B20和B30以及纯生物柴油B100的污染物排放特性,通过进行不同转速和扭矩工况台架实验,分析发动机负荷和转速对柴油机排放污染物的影响。实验结果表明,在所有实验工况下,使用生物柴油能减少柴油机THC、CO和PM排放,增加NOx排放,随着混合燃油中生物柴油掺混比例的升高,THC、CO、PM和NOx排放的变幅逐渐增大,THC和CO的排放不断降低,而NOx和PM的排放变化呈现trade-off关系,相同掺混比例下,PM降低的幅度都大于NOx增加的幅度。     

典型城市机动车非常规污染物排放清单

以2007年为目标年,利用IVE模型计算并建立北京市、上海市和深圳市3个典型城市的机动车1,3-丁二烯、甲醛、乙醛、NH3、苯、CO2、N2O和CH4等非常规污染物的排放清单.结果表明,在北京市,对8种非常规污染物的排放贡献率最大的均为轻型客车,排放贡献率均在50%以上;其次主要为中重型客车,排放贡献率为5%～26%....     

轻型车燃用费托柴油的实际道路排放特征

利用便携式车载排放测试系统,对某款采用增压中冷和高压共轨技术的国Ⅳ轻型柴油车进行实际道路排放测试,研究其分别燃用石油基柴油、费托柴油和混合柴油(费托柴油与石油基柴油按一定比例混合而成)时,不同车速下的CO、THC、NO_x和CO_2排放特征和油耗变化情况。实验结果表明:对于3种柴油,所测4种气态物的排放均随着车速的增加而降低,当速度达到一定程度后趋于稳定;与石油基柴油相比,费托柴油和混合柴油的CO、NO_x和CO_2排放分别降低23%和5%,30%和24%,20%和20%,但THC排放均略有增加;通过碳平衡计算,费托柴油和混合柴油的体积油耗相对石油基柴油分别降低12%和17%。总的来说,燃用费托柴油和混合柴油时的气态污染物排放与石油基柴油具有相似的速度变化趋势,但费托柴油和混合柴油的整体尾气排放和油耗要低于石油基柴油。使用费托柴油或混合柴油是降低轻型柴油车实际道路排放的一个有效途径。     

不同负载条件下国Ⅱ重型柴油货车的实际道路排放特征

重型柴油车排放已经成为中国城市与区域大气污染的重要来源。为研究负载条件对重型柴油车实际道路排放的影响,利用车载排放测试(PEMS)方法对2辆国Ⅱ重型柴油货车开展实际道路排放测试,分析不同负载(空载、半载和满载)条件下的尾气污染物排放特征。基于机动车比功率(VSP)方法分析了不同速度区间的气态污染物(NOx、CO和总碳氢化合物(THC))排放特征,同时通过滤膜采样方法对尾气PM2.5及其碳质组分(有机碳(OC)和元素碳(EC))进行了定量分析。结果显示,2辆国Ⅱ重型柴油货车气态污染物排放因子与负载呈现显著的正相关关系,半载和满载时NOx、CO和THC排放因子相对于空载分别升高18%～41%、6%～67%、37%～125%。但2辆重型柴油货车的PM2.5排放因子并未随负载增加而呈现相同的变化规律。在PM2.5中碳质组分排放约占61%～97%(质量分数),其中EC排放因子随负载的增加而增大。     

机动车细微颗粒物及气体污染物排放的隧道实测研究

利用隧道实验法对澳洲Vulturestreet公交专用隧道的细微颗粒物和气体污染物进行连续4d实测,分析了自然通风和纵向通风下隧道内NOX、细微颗粒物数目浓度以及细微颗粒物粒度分布特征。结果表明,隧道内细微颗粒物粒径谱呈双峰分布,峰值区段细微颗粒物粒径分别在19～25、70～105nm,判定为低硫柴油公交车和CNG公交车共同作用结果。隧道内NO2/NOX比值与NOX具有很强的相关性(R2=0.8320),当NOX大于1.000×10-6时,NO2/NOX渐进于(0.088±0.001),同时,NOX与细微颗粒物数目浓度、细微颗粒物总体积(VFP)呈明显的线性相关关系。柴油公交车和CNG公交车的混合条件下,细微颗粒物数目浓度、NOX平均排放因子分别为(2.48±1.53)×1014个/km、(12.8±5.1)g/km,柴油车和CNG公交车细微颗粒物数目浓度排放因子和NO排放因子没有明显差异。     

基于实际道路测试的大型客车排放特征研究

应用车载排放测试系统(PEMS)对天津市4辆大型客车(国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ柴油车和国Ⅴ液化天然气车)进行了实际道路尾气排放测试。结果表明,3辆柴油车CO、NOx、总碳氢化合物(THC)和颗粒物(PM)的平均排放因子分别为3.435、6.431、0.131、0.324g/km,天然气车CO、NOx、THC和PM的排放因子分别为1.240、17.451、6.535、0.003g/km。总体看来,3辆柴油车的污染物排放速率随着排放标准的提高而降低,与其相比,天然气车的CO和PM排放速率相对较低,而NOx和THC排放速率较高;4辆大型客车各污染物排放速率在加速工况下排放速率最高,怠速工况下排放速率最低。随着国Ⅳ柴油车行驶速度从0~20km/h提高到80~100km/h,尾气温度逐渐上升,选择性催化还原装置对NOx的削减率可从41.8%升高到64.5%。     

深圳市混合动力巴士污染物排放特性的实验研究

利用高精度的车载排放测试仪,对使用同种发动机的普通柴油巴士和混合动力巴士进行城市典型道路工况下的排放测试,对比2种车型的污染物排放特征。通过对2种车型基于不同车速及比功率下的排放特性分析,发现混合动力巴士有效减少了CO和颗粒物(PM)的排放,CO、PM的排放量分别为普通柴油巴士的42.4%、28.7%;然而由于混合动力巴士的匹配控制系统相对复杂,车身总质量较大,导致其NO_x、碳氢化合物(HC)排放明显高于普通柴油巴士,NO_x、HC排放量分别为普通巴士的167.5%、931.4%。     

柴油机芳香烃类污染物的测量方法研究

采用活性炭吸附、溶剂解吸和气-质联用(GC-MS)分析的方法,对柴油机尾气中芳香烃污染物进行了定性、定量分析。实验结果表明,该方法能够减少柴油机尾气中其他颗粒相和气相有机成分的干扰,采样快速,灵敏度、准确度高;活性炭吸附管采样效率高,当采样流量为4 L/min、采集时间20 min时,不会出现芳香烃脱附现象;测量方法重复性较好,相对标准偏差低于6.5%,检出限为3~9μg/m3,回收率为87.5%~95.2%;该方法可用于测量柴油机燃用生物柴油和0号柴油尾气中芳香烃污染物。     

积极应对机动车快速增长趋势海南推行国Ⅲ标准车用燃油

近年来,海南省机动车保有量呈连续快速增长趋势,至2007年底,海南省机动车保有量约120万辆,其中汽车保有量达约23．9万辆,比2006年增加3．4万辆,年增长率达16．6％。据悉,推广使用国Ⅲ燃油,汽油和柴油的含硫量将分别降低70％和30％,可直接减少SO2排放,同时保护车辆排放控制系统和发动机的正常运行。汽油中含苯量将降低60％,有利于减少发动机积碳和降低致癌物质排放。目前,全国已有北京、上海、广州、深圳4个城市推广使用国Ⅲ标准车用燃油。     

长株潭区域生物质开放燃烧的大气污染物排放清单及不确定性分析

根据2012年长株潭区域生物质产量及露天焚烧数据,结合排放因子,估算了长株潭区域生物质开放燃烧所排放的大气污染物量,建立了2012年长株潭区域生物质开放燃烧大气污染物排放清单。结果表明,2012年长株潭区域生物质开放燃烧源SO_2、NO_X、PM_(10)、PM_(2.5)、挥发性有机物(VOCs)、CO、元素碳(EC)、有机碳(OC)排放量分别为783.48、4 248.00、10 325.94、10 117.29、6 882.92、76 002.99、816.09、3 478.28t。秸秆露天焚烧大气污染物排放量在7、10月形成2个峰值,森林火灾集中出现在夏、秋季。生物质开放燃烧污染物排放量最大的县区为长沙市宁乡县,其次为湘潭市湘潭县和长沙市浏阳县。在长株潭中心区域(长沙市开福区、湘潭市岳塘区、株洲市石峰区、荷塘区和芦淞区等城市区域)形成一片污染物排放量较小的区域。采用蒙特卡罗法,计算得到区域秸秆露天焚烧源和森林火灾大气污染物排放量95%置信区间的不确定性分别为-84%~168%、-83%~176%。通过定量模拟得到秸秆露天焚烧PM2.5排放量概率密度函数呈对数正态分布。以PM2.5为代表污染物,对其排放量的不确定性贡献率最大的是露天焚烧比例,燃烧效率、水稻产量、水稻草谷比等也是不确定性的重要来源。     

行驶速度对机动车尾气排放的影响

利用COPERTIV模型计算和车载尾气测量系统实测得到不同行驶速度下的机动车尾气排放因子,并分析不同车型不同排放标准等级车辆的行驶速度对排放的影响。调查研究北京市城区路网早高峰、平峰、晚高峰和夜间的车流量、车型构成、行驶速度,基于Arc GIS建立平均车速和行驶里程的网格分布数据库,并对比车速修正前后不同道路类型不同污染物的排放强度。结果表明,基于COPERT IV模型和车载测量系统计算的小客车NOx和HC排放因子随车速的变化趋势类似,均随车速的增加呈现U型分布;柴油公交车与柴油卡车NOx和HC排放因子随着车速的升高而减小。4个时间段平均车速大小排序为:夜间(44 km·h~(-1))晚高峰(34 km·h~(-1))平峰(32 km·h~(-1))早高峰(28 km·h~(-1))。车速修正后CO和HC的排放量上升,上升幅度分别为10.6%~11.8%和8.8%~9.2%,NOx和PM排放量下降,下降幅度分别为22.1%~23.3%和12.7%~13.5%。     

太湖西岸宜兴城市水系污染物时空分布特征

选用2011—2014年宜兴市12个监测断面21个水质指标的连续监测数据,解析太湖西岸宜兴城市水系污染物的时空分异特征及影响因素。结果表明,宜兴市城区及入太湖河流污染严重,86.05%以上时段内处于劣Ⅴ类水平,特征污染物为TN、NH3-N、BOD5、TP、COD和Hg。污染物空间分异程度大小依次为:AR-OHNH3-NHgTPCODBOD5F-oil=CODMnLASTNDO。不同区域河流污染物浓度随时间变化基本一致,有机物夏季波动较大主要受温度和降雨的双重影响,TN和NH3-N浓度标线出明显的季节变化:春季冬季夏季秋季,Hg、LAS、AR-OH表现出瞬时排放特性,且主要发生在年初。由分析可得,土地利用强度和方式是影响宜兴市城区及入湖河流污染物分布特征的最主要因素,其次是污染来源、河道类型等的影响,表现为城市核心区、三氿入湖区和西北入湖区污染程度依次增大,但差异水平不明显,西南入湖区则相对较轻。     

我国移动源主要大气污染物排放量的估算

在考虑我国移动源主要大气污染物排放标准变化的基础上,分别对我国2000—2012年道路移动源和非道路移动源主要大气污染物(CO、NOx、HC、PM2.5)的排放量进行了估算。研究表明:2000—2012年间,我国移动源主要大气污染物排放总量呈现先增后减的趋势,2005年达到最大值,为4 233万t,其中道路移动源的排放量占80%以上;各类大气污染物的排放量的差异性较大,CO和NOx的排放量较多,占排放总量的87%以上,从整体趋势上来看,CO的排放量逐年较少,NOx的排放量逐年增大,而HC和PM2.5变化不大;摩托车和重型柴油货车是道路移动源主要排放源,农业机械是非道路移动源的主要排放源;移动源排放的主要大气污染物在地区间的分布极不平衡,2012年排放量最高的5个省份依次是山东、河北、河南、广东和江苏;排放强度较大的地区主要集中在环渤海经济圈、长三角地区和珠三角地区,其中又以上海、北京、天津3个直辖市的排放强度最大。     

低碳排放的生物絮凝中试系统污染物去除特性及污泥EPS变化

用中试规模生物絮凝工艺处理含化学絮凝剂的生活污水,分别研究了HRT和进水SS对生物絮凝系统污染物去除特性、剩余污泥产量、污泥特性和温室气体排放的影响。结果表明:生物絮凝系统对COD、TN和TP有较好的去除效果,且污染物去除效果受进水SS影响较大;生物絮凝系统平均污泥产量和平均有机物产量最高可达53.63 kg·d~(-1)和21.14 kg·d~(-1);污泥胞外聚合物EPS浓度和PN/PS均与有机负荷呈反比;化学絮凝剂通过影响PN/PS和EPS浓度,可间接影响污泥的沉降性能;生物絮凝系统与AAO工艺相结合,可降低50.12 g·m~(-3)温室气体的排放。因此,生物絮凝工艺可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础,有望得到广泛应用。     

活性炭协同Fe~(2+)催化H_2O_2氧化处理染料废水及其表面附着污染物对催化活性的影响

采用动态连续处理装置研究颗粒活性炭(GAC)催化H_2O_2氧化活性红X-3B染料(RRX-3B)的效能以及GAC表面吸附污染物对催化性能的影响,考察GAC与Fe~(2+)协同催化作用。研究结果表明:RRX-3B的处理效果随着流速的增加而逐渐降低;新GAC/H_2O_2体系降解效果优于单独GAC吸附与单独H_2O_2氧化,GAC重复使用存在部分失活现象使其脱色率和COD去除率下降,且表面预先吸附污染物的GAC在重复使用过程中下降更为明显;固定H_2O_2投加量为5 mmol·L~(-1),按n(Fe~(2+)):n(H_2O_2)为1:20投加Fe~(2+),GAC与Fe~(2+)联合体系能持续有效使RRX-3B氧化脱色,重复使用4次后脱色率仍可达99.65%,GAC和Fe~(2+)之间存在协同催化H_2O_2降解RRX-3B的作用。GAC表面附着的Fe~(2+)能够加强催化作用,且有效延长其使用寿命。     

电极间距对自生电场MBR去除污染物的影响

膜生物反应器(MBR)已在污水处理领域得到广泛的应用,然而氮、磷难以达到排放要求。为了强化污染物去除效果,可将MBR与其他新型污水处理技术耦合,进一步降低出水污染物浓度。使用折流板将反应器分隔为厌氧池和好氧池,以石墨毡为阳极材料,以自制铜纳米线(Cu-NWs)导电微滤膜为阴极材料,构建自生电场膜生物反应器(SEF-MBR),用来处理模拟废水,研究了不同电极间距下自生电场强度的变化及污染物去除效果对自生电场强度变化的响应规律。结果表明:当电极间距从4 cm减小到2 cm时,自生电场强度提高了41.7%,出水化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)、总氮(total nitrogen, TN)和总磷(total phosphorus, TP)的浓度分别降低了31.3%、24.2%和37.5%;电极间距对SEF-MRBs污泥的活性影响不大,但均高于对对照-MBR的影响;随电极间距减小,好氧池H2O2浓度提高了80.9%,从而促进了COD和N H4+-N的降解,提高了微生物对正磷的吸收,从而降低了TP的含量。三维激发发射矩阵(EEM)结果显示,污水中类色氨酸的特征峰荧光强度降低了5.3%。而膜过滤作用去除有机物的贡献随自生电场强度的提高而降低。自生电场作用与膜过滤互补协同,可为优化出水水质提供双重保障。该技术可降低MBR运行成本,丰富MBR技术的理论成果,为城镇生活污水的回用提供参考。     

基于COPERT模式的北京市汽油车蒸发VOCs排放清单

汽油蒸汽挥发性有机成分(VOCs)排放是二次有机气溶胶和O3的重要前体物。应用COPERT模式和北京市实际参数,计算了北京市典型汽油车辆蒸发VOCs排放因子和排放清单,并测算了不同物种的排放量。结果显示:北京市汽油车中以轻型载客汽车为主,约占90%,国Ⅳ排放标准车辆比例最大;随着排放标准等级的升高,排放因子逐渐降低,且与化油器技术相比,使用燃油喷射系统技术的车辆运行损失排放较低;环境温度、燃油饱和蒸汽压和炭罐尺寸是排放因子的主要因素,温度越高、饱和蒸汽压越高、炭罐体积越小排放因子越大;北京市汽油车蒸发VOCs年排放量为11 115 t,烷烃的质量占76.93%,烯烃质量占5.76%,炔烃质量烃占0.08%,芳香烃质量占17.24%。     

大气雾霾污染的原因与防治对策分析

通过对雾霾污染的研究分析,指出雾霾污染的2个原因:一是由于污染物排放,使大气环境中细微颗粒物增多。目前城市大气环境中细微颗粒物主要来源于汽车尾气的排放,其次是工业燃煤的污染排放,也有区域之间细微颗粒物飘移的影响。二是气象条件,主要是水平方向静风伴随着垂直方向上出现逆温。在大气环境中细微颗粒物增多和静风逆温天气条件的共同作用下,形成雾霾污染。大力推广应用LNG汽车,使用清洁燃料,是改善城市区域环境空气质量的重要途径;城区内的电力、供热生产燃气化,也是改善环境空气质量的有效举措。治理雾霾污染不仅需要政府的努力,也需要全社会的共同参与,加强环境污染管理和监管执法是治理雾霾污染的重要保障。