民航飞机起飞过程气态污染物排放特征分析

民航飞机在起飞过程中发动机推力高、耗油量大,并且飞行高度低,由其排放的污染物对局地空气质量和人体健康存在较大影响.选择B737-800作为典型机型,通过对飞机性能参数的模拟,精确计算了其在全推力和减推力等多种方式下起飞离场爬升至1 000 m高度过程中NO_x、CO、HC和SO_2的排放量,并与ICAO基准模型估算结果进行对比.结果表明,NO_x是排放量最大的污染物.其中,全推力起飞过程4种污染物的排放量分别为4.849、0.062、0.031和0.229 kg.减推力起飞方式下,选择更高的灵活温度后,NO_x和CO排放量分别降低和升高,HC和SO2排放量变化不大.经过对比发现,ICAO的基准排放模型,对4种污染物的估算结果存在较大偏差.与机动车相比,单次全推力起飞过程与一辆小客车行驶9 508 km的NO_x排放量相当.精确计算方法为准确估算机场区域飞机污染排放清单提供基础.     

长三角地区民航飞机起飞着陆(LTO)循环大气污染物排放清单

通过调查收集长三角区域民航飞机构成、起落架次及发动机排放因子数据,以2017年为基准年,建立了长三角区域民航飞机起飞着陆(Land take-off, LTO)循环大气污染物排放清单.结果显示,2017年长三角区域民航飞机LTO循环NO_x、HC、CO、SO_2和PM年排放总量分别为16429.6、734.4、8234.3、1159.6和125.7 t.爬升阶段的NO_x、SO_2和PM排放贡献相对较高,分别达到47.2%、29.6%和36.2%,滑行阶段的HC和CO排放占比突出,分别达到95.4%和95.4%.从空间分布来看,长三角地区民航飞机LTO循环排放主要集中在上海浦东国际机场、上海虹桥机场、杭州萧山机场和南京禄口机场.从月分布来看,3—8月民航飞机LTO循环排放最为集中.从小时分布来看,上午7:00—9:00存在排放高峰,航班起落架次和边界层高度是决定LTO循环排放量的主要因素.为提升民航飞机大气污染物排放清单估算的准确度,建议在后续研究中加强对在用民航飞机大气污染物排放因子实测和实际活动水平的调查,以降低排放清单的不确定性.     

工业燃煤链条炉细粒子排放特征研究

链条燃煤锅炉是当前我国工业锅炉的最主要应用炉型,其容量占到了工业锅炉总容量的85%,是重要的大气污染物排放源之一.本研究在3个地区选取了5种典型容量的链条炉,应用自行设计的二级稀释系统现场测试其细粒子（PM_2.5）和各种气态污染物的排放特征.结果表明,链条炉烟气中的PM_2.5质量粒径呈单峰或双峰分布,第1个峰值在0.14 μm处,第2个峰值在1 μm后;湿法除尘和旋风除尘对PM_1.0的细粒子仍具有有效的去除效率;在相同或相似除尘控制技术的条件下,PM_2.5的排放水平随锅炉容量的增大而减小.在PM_2.5中,SO^2-₄是最丰富的离子,质量分数在20%～54%范围内;C是最丰富的元素,质量分数在7.5%～31.8%之间,其次是S,质量分数为8.4%～18.7%.采用碳平衡法计算得出PM_2.5、NO_x和SO₂的排放因子分别为0.046～0.486 　g·kg^-1、 1.63～2.47　g·kg^-1、 1.35～9.95　g·kg^-1,这为建立我国的工业锅炉排放清单及大气污染来源分析提供了必要的基础数据.     

天津机场飞机污染排放及其特征研究

通过对天津机场民航飞机飞行数据及机队构成的调研,结合国际民航组织(ICAO)标准中发动机排放数据库估算了2016年天津机场起飞着陆阶段(LTO)中各污染物的排放量,并利用航空路监测点环境质量数据定性分析了天津机场飞机尾气扩散对周围环境的影响。研究结果表明:飞机在LTO过程中,CO、HC、NO_x、PM_(2.5)排放量分别为1 160.1,133.1,1 515.6,38.1 t;其中,飞机在滑行的模式下对HC和CO的贡献最大,分别可达到93.77%和93.60%;在爬升模式下,对NO_x的贡献量最大,为48.17%。航天路监测点CO污染受到机场影响明显。     

典型通航飞机PM与TVOC排放特征及排放因子

选取DA-40D型为典型机型,于2019年12月5日～8日在辽宁省朝阳机场开展飞机在推力功率为13%、37%、52%、73%和100%的5种工况下颗粒物(PM)、黑碳(BC)、总挥发性有机物(TVOC)的测试和分析.结果显示,5种推力功率下PM粒子数浓度在大推力工况中峰值位于0.25和0.3μm处,小推力工况峰值不明显,且PM₁/PM₁₀达99%以上.该款发动机排放PM_2.5、BC和TVOC排放质量浓度随推力上升均呈现升高的趋势,浓度分别在129.8～1039.4,18.3～291.9和311.6～7343.2μg/m³,排放浓度快速增加分别出现在全推力、中/全推力以及中等推力区间.通过逐步回归方法分析发现发动机进气总共压力对于PM_2.5和BC浓度影响最大,而TVOC浓度主要受冷却液温度影响.通过构建飞机LTO飞行模型,结合排放强度拟合及飞机性能参数计算,确定PM_2.5、BC和TVOC在LTO过程的排放因子分别为25.91,6.98和71.26μg/LTO...     

北京餐饮源排放细粒子理化特征及其对有机颗粒物的贡献

调研了北京餐饮业发展现状,通过在线监测、采样分析等手段研究北京4家不同烹调方式的餐馆所排放颗粒物的质量浓度、粒径分布、形貌特征、化学组分,并初步估算餐饮源排放细粒子对北京细粒子中颗粒有机物的贡献.结果表明,餐馆的原料、烹饪过程、油烟去除装置以及客流量都会影响餐馆所排放颗粒物的物理、化学性质.样本餐馆营业期间排放颗粒物PM_{2 .5}质量浓度是当日环境大气PM_{2 .5}质量浓度的8～35倍,PM_{1 .0}在PM_{2 .5}的质量浓度中约占50%～85%.餐饮源排放颗粒物多以固态和液态颗粒物形貌存在,化学组分质量百分数由多到少依次是有机物、无机离子和元素碳,分别占到PM_{2 .5}质量浓度的70%左右、5%～11%和小于2%.初步估计结果表明,北京餐饮源排放细粒子对有机颗粒物的贡献和交通源的排放相当,成为北京细粒子有机颗粒物的主要来源之一.认识餐饮源排放颗粒物的理化性质,可以为改善北京空气质量和保证居民身体健康提供数据支持.     

不同燃烧过程颗粒物粒径排放特征

采用荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)和稀释采样系统研究重庆市工业源、交通源、生物质燃烧以及餐饮业油烟等各类燃烧过程的颗粒物排放特征.结果表明:燃煤锅炉以及各类柴油交通源颗粒物数浓度峰值都表现出单峰型的变化特征,峰值主要出现在0.20~0.48μm之间;生物质燃烧和餐饮业油烟颗粒物的数浓度都呈现出双峰型的变化趋势,分别出现在核模态(0.02~0.07μm)和积聚态(0.2μm);水泥窑炉的数浓度也出现双峰型变化特征,分别出现在积聚态(0.12μm)以及接近粗颗粒物态的1.23~1.96μm粒径范围处.各污染源颗粒物质量浓度峰值主要出现在粗粒径态,交通源排放的颗粒物质量浓度相对较高.各类污染源数浓度分布主要集中在积聚模态,粗颗粒态的数浓度累计贡献都不到1%;质量浓度主要分布在粗颗粒态,核模态的质量浓度贡献都小于0.1%.     

中国工业过程大气铅排放特征

依据典型行业活动水平数据和排放因子,采用"自下而上"排放因子法构建了2000—2010年我国有色金属冶炼、钢铁冶炼、建筑材料生产和铅酸电池生产等工业生产过程大气铅(Pb)排放清单.结果显示,我国工业过程大气Pb排放呈逐年递增趋势,年均增长率为12.5%,2010年排放量高达14920.47t;有色金属冶炼过程为大气Pb的主要来源,比重高达66.7%,其中,铅冶炼过程对整个工业过程的Pb排放贡献达到29.0%.钢铁烧结过程大气Pb排放仅次于有色金属冶炼过程,排放贡献率达23.1%,其排放主要来源于粗钢冶炼.另外,由于产业集中度低和控制技术相对落后,导致建材生产行业和铅酸电池生产过程排放对周边的环境影响也不容忽视.受矿产资源分布不均及产业布局等因素影响,我国工业过程大气Pb排放地区分布差异明显,主要集中在湖南、河南、云南、河北和江西等省份.     

冬季污泥堆肥过程温室气体排放特征

污泥堆肥处理是一种简便高效的污泥稳定化技术,但堆肥过程产生的温室气体也引起了国内外的广泛关注,我国关于污泥堆肥,特别是低温环境下的堆肥温室气体排放特征研究和基础数据还很缺乏.本实验采用城市脱水污泥,考察低温环境条件下不同调理剂混合污泥堆肥过程中温室气体的排放特征.结果表明,低温环境条件下污泥堆肥能够顺利进行,但高温期持续时间相对较短而腐熟期温度降低过快.木屑处理的总氮损失低于秸秆处理,然而温室气体总排放当量却高于秸秆处理,木屑和秸秆处理总的CO2排放当量(以干污泥计)分别为169.45 kg·t~(-1)、133.13 kg·t~(-1).木屑与秸秆CH_4累积排放量(以干污泥计)分别为0.648 kg·t~(-1)、0.689 kg·t~(-1),N_2O累积排放量(以干污泥计)分别为0.486 kg·t~(-1)、0.365 kg·t~(-1).CH_4的排放75%以上集中在堆肥前2周,而N_2O则90%以上出现在后腐熟期.整体而言,冬季堆肥高温期持续时间相对较短而腐熟期温度低,出现CH_4排放量相对较低而N_2O较高的现象,CH_4排放量均低于IPCC推荐值,N_2O则均高于IPCC推荐值.因此针对低温环境堆肥工艺,温室气体的减排应重点关注堆肥后期N_2O排放的降低策略.     

我国生活垃圾焚烧过程的汞排放特征

基于联合国环境规划署(UNEP) 2017年发布的汞排放清单工具包,提出了我国生活垃圾焚烧过程汞排放清单的计算方法。我国生活垃圾平均汞含量为0. 743 mg/kg,2016年生活垃圾焚烧汞输入量为59. 78 t,2010—2016年生活垃圾焚烧过程的汞输入量增长了3. 66倍。采用"DS/SDS+ACI+FF"污控设施的生活垃圾焚烧过程中烟气、渗滤液、飞灰和炉渣的汞分布比例分别为62. 64%、0. 00%、35. 88%、1. 48%;采用"SNCR+SDS+ACI+FF"污控设施的生活垃圾焚烧过程中烟气、渗滤液、飞灰和炉渣的汞分布比例分别为21. 38%、0. 02%、78. 22%、0. 37%,脱硝设施的安装有利于生活垃圾焚烧厂对烟气汞的协同脱除。从2016年开始,大量汞随着飞灰进入固体废物中,生活垃圾焚烧过程汞的输出途径按输出量排序为焚烧飞灰>大气>焚烧炉渣。因此,生活垃圾焚烧飞灰的二次污染防治也应成为今后汞污染防治的关键环节。     

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。     

飞机废气排放的空中限度

航空旅行是当代必不可少的旅行交通方式，但与此同时，航空旅行正在迅速成为温室气体（greenhouse gases）的来源之一。     

飞机起飞擦机尾事件的风险预测研究

为更加客观地预测飞机起飞时发生擦机尾事件的风险概率,帮助航空公司根据擦机尾事件风险特征制定针对性的训练计划,采用飞行快速存取记录器数据,利用科尔莫格罗夫-斯米诺夫检验(K-S检验)方法模拟飞机起飞离地仰角值的可能分布,并根据起飞离地仰角值的分布特征对飞机起飞擦机尾事件的风险进行预测。最后以某公司B737-800飞行中队及整个机队的飞机起飞离地仰角值为例进行分布检验,结果表明:各中队及整个机队的飞机起飞离地仰角值均服从正态分布,根据正态分布的概率密度函数,对各个机队飞机起飞擦机尾事件的风险可能性进行预测计算,得出三中队出现擦机尾事件的风险最小,二中队出现擦机尾事件的风险最大。该方法可进一步普及至其他不安全事件的风险预测,并可分析不同飞行员和机场的风险差异。     

烧结过程细微颗粒物排放特征与控制方法

针对钢铁行业对大气环境质量的影响问题,对烧结过程中微细颗粒的排放特征、粉尘成分、PM_(2.5)成因及形貌、化学组成等进行总结分析,并对目前采用较普遍的湿式静电除尘器(WESP)和电袋除尘器(HPC)除尘效果进行了对比。分析研究得出:烧结过程中PM_(2.5)细微颗粒包括一次来源和二次来源,一次来源是由烧结过程直接排放,二次来源是气态污染物经过物理或化学变化而生成二次污染粒子,主要为硫酸盐、硝酸盐等。通过对比WESP和HPC的经济性和适用性,发现HPC适用于烧结厂新建除尘项目和旧除尘器的改造项目,不受烟气湿度的影响,与WESP相比具有较大优势。     

首都国际机场飞机排放清单的建立

将基于标准起飞着陆（LTO）循环各阶段工作时间的飞机排放量计算方法加以改进,利用AMDAR资料计算飞机的有效排放高度,进而准确计算出基于逐架飞机的大气污染物排放总量.结果表明,首都国际机场2013年飞机NO_x、CO、HC、SO₂和PM_2.5排放总量分别为7042.1t、3189.9t、295.3t、429.4t和150.4t.与传统的基于LTO循环的方法相比,修正后的首都机场飞机NO_x、CO、HC和SO₂排放增加了23.5%、2.3%、2.1%和18.1%.飞机排放的CO、HC、SO₂和PM_2.5月变化较小,NO_x排放受飞机有效排放高度影响月波动较大.1～2月飞机污染物排放量处于全年最低水平,8月各污染物排放达到峰值.此外,飞机在爬升和滑行/慢车两种模式下污染物排放比例最大,分别占排放总量的37.7%与36.8%.     

炼焦过程中单环芳烃排放及源特征

通过不锈钢采样罐采样和液氮预浓缩/气相色谱/质谱系统分析,研究我国山西某地的土法炼焦和机械炼焦生产过程中单环芳烃(MAHs)的排放情况.炼焦过程MAHs以苯、甲苯、(间+对)-二甲苯为主要成分,苯和总MAHs浓度在土法炼焦烟气中最高达3421.0μg/m3和4865.9μg/m³,在机械炼焦无组织排放气体和烟气中分别为548.7μg/m³、1054.8μg/m³和1376.4μg/m³、1819.4μg/m³.焦炭生产过程中MAHs浓度变化显著:土法炼焦过程MAHs前期释放浓度高于后期;机械炼焦无组织排放MAHs在装煤和出焦时明显升高;而机械炼焦烟气中则是装煤时最高,出焦时最低.苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)散点图和相关性分析显示机械炼焦释放MAHs主要来自煤的高温分解,而土法炼焦中MAHs释放则可能除焦煤不完全燃烧释放外还受别的因素影响.苯/甲苯/乙苯/二甲苯比值(B/T/E/X)特别是苯/乙苯(B/E)值显示炼焦释放的MAHs具有不同于其它来源的特征.     

石家庄地区大气细粒子增长特征初步研究

为研究石家庄地区大气细粒子的微物理特征,2010年5月在石家庄市气象局观测站,对大气颗粒物、NOx和SO2进行了外场观测.结果表明:石家庄地区粒径小于1.0μm的大气颗粒物中,0.01~0.1μm粒径范围的粒子所占比例高达89.3%,大气细粒子污染较为严重.0.01~0.02μm和0.02~0.1μm粒径范围的颗粒物具有大致相似的变化规律,且与0.1~1.0μm粒径范围的粒子数浓度变化趋势明显不同.通过对典型粒子增长事件的研究发现,0.01~0.02μm的粒子数浓度在上午8:00左右会急剧升高,并达到全天的最大值.其后,0.01~0.02μm的颗粒物粒径会不断增长,由于增长消耗,其数浓度会迅速下降,使得0.02~0.04μm的粒子数浓度在上午12:00前会迅速升高.通过对气象要素和污染气体的分析,发现在相对湿度较低、风速风向变化不大,太阳辐射增加的情况下,SO2气相成核参与颗粒物增长的可能性较大.     

民航发动机巡航阶段排放扩散模型研究

民航发动机大量的排放物给全球气候的变化增加了贡献度,为了进一步研究航空排放对环境的影响,国际上已经进行了大量有关排放、扩散方面的研究,如美国机场的EDMS系统计算机场各种污染物浓度并得出其扩散模式等,但对飞机巡航阶段排放物扩散状况的研究很少。从机载QAR数据中提取相关参数,采用高斯扩散理论,着重研究了民航发动机在巡航阶段排放扩散模型,用MATLAB对发动机CO2排放进行了数值模拟,为进一步建立排放物扩散控制体系或方法提供依据。     

区域大气细粒子污染特征及快速来源解析

在广东大气超级站使用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(SPAMS)等仪器开展综合观测,2013年12月共监测到两个污染过程,主要的化学成分为元素碳(EC),占总颗粒数的56.8%,其次为有机碳(OC)和重金属(HM),分别占总颗粒数的12.7%和10.1%.两个污染过程中,不同颗粒类别的变化趋势有差异,说明两个污染过程的污染特征有所不同.污染来源分析发现,监测期间主要受到机动车尾气源和燃煤源的影响,二者分别占24.8%和22%;其次为工业工艺源和生物质燃烧,分别占16.4%和10.3%.第一个污染过程中,工业工艺源是首要污染源,而随着颗粒物浓度的增高,燃煤和二次无机气溶胶的比例明显增加,说明此污染过程中受一次污染源(燃煤源和工业工艺源)和二次光化学反应的复合影响.而第二个污染过程中,机动车尾气为首要污染源,其次是燃煤和工业工艺源,整个过程中各源的比例较为稳定,说明该次污染过程主要由不利气象条件导致的污染物累积形成.     

粤港澳大湾区飞机LTO污染排放因子及排放清单

针对2018~2019航季年粤港澳大湾区机场群,通过实际滑行时间修正和大气混合层高度对爬升/进近时间的修正,获得飞机主发动机排放因子和区内机场加权排放因子,同时考虑飞机辅助动力装置的排放,建立了区内飞机起飞着陆（LTO）污染排放清单.结果表明,区域内各机场污染物排放因子存在较大差异,主要来源于实际运行时间的修正以及各个机场不同的机型占比,其中NO_x、CO、HC、SO₂、PM 5类污染物的加权排放因子区内均值分别为17.58,8.60,0.79,1.37,0.15kg.排放量分别为15327.4,8066.7,728.4,1186.1,121.9t,绝大部分来自飞机主发动机排放.研究期内,NO_x排放量在年内呈现夏秋季高、冬春季低的变化趋势,其他污染物排放量变化较为平缓.所有污染物在各机场排放量的次序较为一致,香港、广州白云分列前两位.各机型中,区内NO_x及SO₂主要来自A320排放,所占比例分别为19.5%、17.1%;CO及HC排放占比最大的机型均为A321,分别为25.4%、27.2%;PM排放量占比最大的机型是B738,约为23.1%.