激光法与传统方法比较测定土壤粒度分布的研究

激光法测定土壤粒度是近年来应用的新方法,它的特点是测定速度快、效率高,比传统的经典测定法省时省力省试剂消耗,实验室对环境的二次污染也小,特别是在处理和测定大量样品时,它的优势更为明显。本文作者选择内蒙古地区有代表性的暗棕壤、草甸土、黑土、黑钙土、栗钙土、棕钙土和风沙土7种土壤类型共42个土壤样本为例,采用激光法与传统比重计法对土壤粒度分布测定进行了方法比对研究,设计了激光法三个参数三个水平的正交实验,结果表明粘粒含量激光法测定低于传统方法,粉粒含量则相反,砂粒含量两种方法测定结果最接近;得出了两种方法之间的相关系数和回归方程,P〈0．05时,最大相关系数是：粘粒含量r=0．5822,粉粒含量r=0．9094,砂粒含量r=0．9152;本研究结果还表明激光法与传统比重计法两种方法确定的质地大致相同,认为虽然土壤的粘粒部分就目前的测定结果来看不适合用激光法测定,但粉粒部分和砂粒部分可以用激光法测定后通过两种方法之间的线性回归方程换算,从而提高测定效率。这一研究结果明确了激光法与传统比重计法测定土壤粒度分布的差异,对使用两种不同方法研究土壤颗粒组成具有借鉴作用,并且在土壤批量样品粒度的分析测定中具有非常实用的推广意义。     

降尘收集方法对沙尘理化性质的影响及环境意义

利用建立在腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙观测场内收集的降尘,分析了不同降尘收集方法收集的降尘粒度、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率,旨在优化干旱区降尘收集方法、确定我国的沙尘源区.降尘物质的微量元素Ba的含量最大,可达255~474μg/g, Nd的含量为0.3~9.6μg/g;常量元素SiO2的含量最大,79.30%, MgO含量最小,0.98%.微量元素的富集因子值在0~3之间,但常量元素差异较大.结果表明,减速法和湿法收集的降尘从粒度分布、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率等方面均具有一致性.平均粒径湿法最细(Φ值2.84),干法最粗(Φ值2.46).因此,减速法能够作为代替湿法在干旱区进行收集降尘的方法.同时,由降尘的地球化学性质可知,西北干旱区沙漠是我国的主要沙尘源区之一.     

TSP的粒度分级研究

分别在冬季及夏季选取具有典型气候特性的两天,采集空气中总悬浮颗粒物（TSP）。根据采样前、后滤膜重量之差及采样标况体积,计算TSP质量浓度,采用液相沉降法测定粒度分布,对环境空气中总悬浮颗粒物（TSP）和可吸入颗粒物（PM10）进行粒度分布相对百分比及粒度分布累计研究。分析总悬浮颗粒物（TSP）中含有的粒度分布情况及冬夏两季可吸入颗粒物（PM10）与总悬浮颗粒物（TSP）的比例关系。更深一步了解TSP各级颗粒的粒度分布,特别是PM10以下的颗粒物的粒度分布情况。     

石家庄一次沙尘气溶胶污染过程及光学特性

为掌握沙尘气溶胶远距离输送特征及其规律,对2015年4月15日影响石家庄空气质量的沙尘天气背景、污染特征进行了分析,利用HYSPLIT-4模式分析了沙尘气溶胶的后向轨迹,并利用微脉冲激光雷达和太阳光度计CE318监测资料分析了沙尘气溶胶的垂直分布和光学特性演变,与大风无沙尘沉降另一过程进行了对比,探讨了沙尘沉降对消光系数的影响,估算了沙尘沉降对地面PM₁₀浓度的贡献.结果表明:来自蒙古国的沙尘气溶胶以西北路径远距离输送沉降是导致石家庄PM₁₀浓度骤升的主要因素;沙尘沉降对消光系数和地面PM₁₀浓度具有重要贡献;气溶胶快速沉降时间与冷锋过境、冷空气下沉相一致;微脉冲激光雷达监测到整个沙尘气溶胶输送沉降过程,沉降之前沙尘气溶胶主要分布在1500~3000m高空,气溶胶消光系数随高度上升而增大,输送飘浮空中到沉降持续时间较长,为沙尘污染预警提供了"强信号"特征;气溶胶光学厚度随沙尘到达明显上升,浑浊度较高,粒径偏大,地面能见度随气溶胶光学厚度呈幂指数递减.     

亚洲大陆2000～2002年春季大气沙尘时空特征的数值模拟

将矿物沙尘释放与沉降模式和全球大气化学传输模式相耦合,建立了一个能够完整描述沙尘的扬起、输送和沉降动态过程的模式系统,并利用实时气象资料强迫该模式,对2000、2001和2002年春季(3～5月)亚洲大气沙尘时空特征进行了数值模拟研究.结果表明,模拟的3年春季平均大气柱沙尘浓度分布与地面观测的3年春季平均沙尘暴频率分布范围基本吻合,模拟的沙尘气溶胶光学厚度与卫星观测的气溶胶指数具有显著的相关性,验证了该模式对亚洲沙尘的扬起、传输和沉降过程及大气沙尘载荷时空特征有较好的模拟能力,并基于模拟的沙尘释放通量与沙尘气溶胶光学厚度的相关分析,探讨了亚洲沙尘可能的传输路径.     

厦门市郊区降尘中大分子有机质化学特征浅析

以厦门市的降尘(包括一次沙尘天气)为研究对象,采用综合湿法-化学方法获得腐殖酸(HA)、干酪根+碳黑(KB)和碳黑(BC)3类大分子有机质,分析了两种天气情况下大分子有机质的形貌特征、官能团结构和来源,同时探讨沙尘天气条件下的影响.结果表明,大分子有机质的形貌特征为探讨其来源提供了丰富的信息,如呈大孔网状结构的干酪根样品可能源于植物,而呈球状结构的BC样品则可能源于煤或油的不完全燃烧.傅立叶红外光谱研究表明,降尘中的HA、KB和BC具有相似的结构组成和官能团信息,而受到沙尘天气及季节性的影响,官能团的含量存在差别.碳稳定同位素结合扫描电镜进一步研究大分子有机质来源表明,大分子有机质有明显的陆源C3植物的信息,且有部分化石燃料的信息.沙尘天气降尘中大分子有机质的δ13C值低于正常天气,这与植物的不同地域生长环境、沙尘暴携带的来自蒙古沙漠和中国西北部的沙尘及陆源有机质的δ13C值偏低区域的沙尘影响有关.KB和BC的相关性显著(r=0.964,p ＜0.01),表明干酪根(K)与BC有部分相似的生物质来源.     

宣威肺癌高发区冬季室内PM_(10)的微观形貌特征

高浓度的可吸入颗粒物(PM10)会对人体多个系统产生损害,室内PM10是宣威肺癌的发生的重要影响因素。应用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术研究了宣威肺癌高发区虎头村2008年冬季取暖期室内可吸入颗粒物的形貌特征以及不同种类颗粒物的数量-粒度和体积-粒度分布。结果表明,在数量-粒度分布上,烟尘集合体、矿物颗粒在虎头村呈现呈双峰分布,主峰为0.1～0.6μm,燃煤飞灰虎头村PM10数量贡献最大,说明虎头村燃煤污染严重;自然来源的不规则状沙尘对虎头村PM10的数量贡献更大;体积-粒度分布基本上呈单峰分布,1～2.5μm的颗粒物对质量浓度贡献较大。     

螺旋喷嘴雾化特性试验研究

针对火力发电厂湿法烟气脱硫的运行工况,设计了实验平台,采用清水和石灰石浆液两种不同的工质,对螺旋喷嘴在不同压力、密度等工况下进行了流量、雾化粒径、雾化角、分散度等雾化性能的研究。采用光学成像法和激光粒度仪分析法,通过ImageJ软件、Winner激光粒度分析软件对数据进行分析,得到了螺旋喷嘴雾化特性及其变化规律,并使用MATLAB软件对关系曲线进行拟合,得出压力与流量、粒径、雾化角的拟合关系式。结果表明:喷嘴的流量、雾化角随压力的增加而增加;雾化粒径随压力增大而减小;浆液密度较小时,分散度较大,雾化相对不稳定;比较分析不同浓度下的雾化性能变化发现,存在最佳浆液密度。实验结果对优化螺旋喷嘴在烟气脱硫中的应用具有指导作用。     

全球沙尘气溶胶源汇分布及其变化特征的模拟分析

根据全球沙尘气溶胶气候模式GEM-AQ/EC模拟的1995~2004年的沙尘起沙量和干湿沉降量,分析了沙尘气溶胶源汇的全球时空变化特征.全球沙尘起沙量集中在各个主要沙漠地区,北非对全球沙尘气溶胶贡献最大为66.6%.沙尘气溶胶沉降的高值区分布在沙漠源区及其紧临的下风地区.最大净沙尘气溶胶接收主要分布在沙漠周围地区并形成净接收量大于10t/(km2×a)的位于0°N~60°N之间的北非、欧亚大陆、西太平洋、北印度洋、北美和大西洋的带状分布.在北非、阿拉伯半岛、中亚、东亚和澳大利亚5个主要沙漠地区中,起沙量和沉降量都存在明显的季节变化,除中亚其他4个区域干湿沉降量和起沙的季节变化基本一致;东亚地区沙尘气溶胶起沙量和总沉降量的季节变化最为明显,而北非沙漠起沙量和总沉降量的季节变化最小,其他3个区域的季节变化幅度基本相同.中亚起沙峰值和阿拉伯半岛起沙次峰值出现在夏季,其他区域的峰值均出现在春季.10年间全球陆地年平均起沙量为(1500±94)Mt,保持略微上升趋势.以北非沙漠起沙量年际变化率最低(6.3%), 而以东亚(28.3%)和澳大利亚(45.0%)起沙量年际变化最为明显;全球陆地的沙尘气溶胶沉降量以约9.9Mt/a的速率递减,全球海洋的沙尘气溶胶沉降递增.     

东北地区2002年春季沙尘暴的物质特征和成因分析

沙尘暴是东北地区冬春季一种常见的灾害性天气,研究东北地区沙尘颗粒的特征,来源和成因是防止沙尘暴的关键.通过对东北地区2002年春季沙尘暴物质的粒度分析和孢粉分析,发现沙尘暴物质中孢粉丰富,主要以草本中的蒿属和藜科为主.沙尘颗粒的中值粒径为10～20μm. 通过粒度分布曲线和孢粉组合可以从新的角度分析沙尘来源.通过对扬沙和沙尘暴季节分布规律,多年分布规律和地质历史时期及人类历史时期的出现规律的研究,发现东北地区扬沙沙尘暴以冬春型为主,50年中冬春季发生沙尘天气的次数占总次数的75%.在地质历史时期和人类历史时期扬沙和沙尘暴就频繁出现,50年来,扬沙和沙尘暴在波动中减少,2000年开始在东北地区扬沙和沙尘暴出现频率增强.东北地区扬沙和沙尘暴出现频次、强度和分布的南界受冬季风强度控制,冷干组合是沙尘暴高发的有利条件.     

交变电场中电凝并收尘理论与实验研究

应用类似于Ｗｉｌｌｉａｍｓ求声凝并系数的方法导出异性荷电粉尘在交变电场中的凝并九，根据并于粉尘凝并过程趋于“自保分布”的概念，建立了多分微性粉尘粒度分布随凝并变化的函数式，异性荷电粉尘在交变电场中的凝并实验结果表明，新型双区电凝并除尘装置的除尘效率不仅高于电除尘器，而且优于三区电凝并除尘装置。     

电厂除尘设施对PM10排放特征影响研究

在5个不同燃煤电厂除尘器进、出口进行了现场测试,对除尘器性能以及振打时对PM₁₀排放特征的影响进行了研究.试验系统由低压荷电捕集器(ELPI)、等速采样系统、稀释系统组成.结果表明:该试验系统可对燃煤排放的可吸入颗粒物进行在线测量,获得可吸入颗粒物的瞬时浓度、平均浓度和浓度分布,最小粒径达0.03μm,可广泛用于固定源采样;除尘器进口和出口的PM10粒数浓度均呈明显的双模态对数正态分布,峰值均分别出现在0.07～0.12μm和0.76～1.23μm;电除尘器和布袋除尘器对粗颗粒态的颗粒物去除效率均较好,最大穿透率均出现在0.1～1μm范围内,但布袋除尘器在该粒径区间的穿透率低于电除尘器,降低该区间颗粒物的穿透率有利于控制可吸入颗粒物的排放;PM10的粒数浓度主要取决于亚微米态的颗粒,针对粒数浓度而言,电除尘器对PM₁和PM_2.5的去除效率同样低于PM₁₀;除尘器的运行和操作条件对PM₁₀排放影响较大,电除尘器末电场振打清灰时,出口PM₁₀的质量和粒数浓度均明显增加;振打时电除尘器基于粒数和质量浓度的2种除尘效率均有不同程度的下降,下降幅度最大的是PM1.     

生物柴油发动机颗粒排放物粒径及其分布试验研究

为获取燃用不同比例生物柴油的发动机排放颗粒物粒径及其分布特性,对1台增压直喷式车用柴油机进行了台架测试.用80 L/min定量泵和装有直径90 mm的玻纤滤膜采样器在排气管内采样10 min,用激光粒度仪测量与分析颗粒粒径和分布.结果表明,随着发动机转速提高,排放颗粒粒径变小且分布更集中.干法众数对应的粒径级较大（约10～12 μm）且较集中,湿法众数的较小（约4～10 μm）且分散.用干法分析,发动机低速时,B100的Sauter平均直径d₃₂最大,纯柴油最小,而B20的结果介于二者之间.而高速时B20的粒径最大,纯柴油次之,B100最小.中数粒径d(0.5)的结果也反映这一趋势.用湿法分析,除了2?000 r/min点外, B20的d₃₂最大,B100次之,柴油最小.湿法众数比干法分散,因而d₃₂也较大.     

雨滴表面惯性粒子捕集的湍流效应数值分析

雨滴对气溶胶粒子的清除系数与捕集效率密切相关,并依赖于雨滴附近的气流型式.考虑到实际大气背景均为湍流状态,分别对层流和湍流状态下大尺寸雨滴表面上惯性粒子的捕集过程进行了数值模拟,讨论了湍流脉动对不同粒子轨迹的畸变和扰动.结果表明,层流条件下的模拟结果与已有的实验结果具有很好的一致性.若对雨滴的绕流附加一个湍流强度,则雨滴附近流动速度的随机变化将对粒子的运动轨迹产生明显的影响,导致惯性粒子在湍流状态下被雨滴捕获的效率大于层流捕集效率,湍流脉动效应对粒子捕集效率的提高幅度随粒子尺度的增大而减弱.     

移动床颗粒层除尘器除尘效率研究

在分析颗粒层的过滤机理和影响移动床颗粒层除尘器除尘效率因素的基础上,用多因子正交法在实验室上初步研究了过滤气速,颗粒的尺寸和种类,颗粒层厚度和颗粒层中的尘含量等因素对除尘效率的影响。并在工业装置上进行了试验验证。实验证明,适宜的过滤气速为０．２ｍ／ｓ,床内颗粒直径取１－２ｍｍ较好,床层厚度应等于或略大于１５０ｍｍ。     

各类除尘设施的收尘效率分析

探查各类除尘设施对烟气中不同粒径尘的捕集效率 ,证明了除尘前烟气中尘粒约有 70 %集中在大于 1 0μm的粒径范围 ,除尘后尘粒约 64%集中在小于 1 0 μm范围。尘粒的 d50 值由除尘前的 2 6.71 μm降至除尘后的 7.0 7μm。重力式除尘器对烟尘的大颗粒捕集效果较好 ,湿式除尘对 1～ 3 μm的尘粒捕集效率已达 5 5 %以上 ,静电式除尘对各种尘粒的捕集效率都较高。     

高温烟气中颗粒静电脱除特性的实验研究

研究温度90~450℃条件下静电除尘器的放电特性及除尘特性,分析温度、工作电压、烟气流速及颗粒浓度等关键参数对于颗粒静电脱除效率的影响.结果表明,当温度从90℃上升至450℃,在比收尘面积为46.5m²/(m³·s^-1),粉尘初始浓度约为750mg/Nm³的工况下,颗粒脱除效率均可达到98%以上.随着电压升高,除尘效率不断提高,但其升高趋势逐渐变缓.在相同电压下,随着温度的上升,电晕电流显著增大,强化颗粒荷电,颗粒的脱除效率提高;而在相同电流下,高温下较低的空间场强使得颗粒的驱进速度减小,导致颗粒脱除效率下降.烟气流速提高降低了颗粒的脱除效率,PM_1.0受烟气流速的影响较PM₁₀更为明显.颗粒初始浓度的上升增强了颗粒的碰撞及团聚作用,在一定程度上有利于增强颗粒的脱除效果.     

ESP电场粉尘浓度分布及高浓度区粉尘强制收集技术的研究

为了进一步提高电除尘器收尘效率以满足日益严格的国家排放标准,提出了电除尘器高浓度区粉尘强制收集技术.通过建立电场粉尘传输数学模型和对实测断面粉尘浓度分布曲线进行回归,分别得到了理论和实际电场粉尘浓度分布公式.结果表明,电场中粉尘浓度分布与断面位置有关.电场中每个断面上从电晕线到收尘极板质量浓度逐渐提高,极板附近存在高质量浓度粉尘区.在极板末端收尘板两侧加装等速吸风口,将极板附近的粉尘气流加以强制收集并采用袋式除尘器进行净化或循环至入口进行二级处理,可以显著提高电除尘器的收尘效率,降低极板振打引起的粉尘飞扬造成的粉尘流失.利用流函数对吸风口流场分析并根据实测的断面粉尘浓度分布可得到吸风口宽度与收尘效率的数值关系.粉尘强制收集技术是电除尘技术领域中的一项创新.采用该项技术既可以对运行中的电除尘器加以改造,又可以在电除尘器的设计中加以实施.     

荷电雾滴表面带电尘粒捕集的数值分析

通过数值计算分析了带电粉尘粒子在荷电雾滴上的捕集特性,主要考虑尘粒惯性和静电效应对于提高粒子捕集效率的相对强弱.结果表明,在不同粒径区间内,粒子的惯性效应和雾滴与粒子间的库仑力对强化粒子靶效率的作用需要仔细加以辨认,同时证明了当雾滴弱荷电时,对亚微米带电粒子捕集依然是有效的.