大气汞污染模拟研究进展及控制策略优化方法

简评了国内外大气汞污染模拟相关研究情况,指出目前我国大气汞排放模拟及污染控制研究工作非常缺乏,严重影响了我国汞污染控制策略制定以及"汞环境外交纠纷"的积极应对;并据此建议应该对我国大气汞污染模拟及控制策略优化进行系统研究,其研究内容包括:汞排放清单的建立、大气汞的长程输送、响应面模型软件(response surfac...     

中国燃煤部门大气汞排放协同控制效果评估及未来预测

汞污染已成为一个全球性的环境问题,我国是世界上大气汞排放量最大的国家,在批准《关于汞的水俣公约》之后,我国的汞污染控制面临严峻的挑战.燃煤部门是我国大气汞排放的第一大部门,也是履约的重点部门.本研究建立了我国燃煤部门2010年和2012年的大气汞排放清单,评估了"大气污染防治行动计划"("大气十条")对燃煤部门大气汞排放的协同控制效果.同时,使用情景分析法,对2020年和2030年燃煤部门的大气汞排放进行了预测,分析了未来不同控制措施的减排效果.结果表明,2010年中国燃煤电厂、燃煤工业锅炉和民用燃煤炉灶的大气汞排放量的最佳估计值分别为100.0、72.5和18.0 t."大气十条"的实施可使我国燃煤部门到2017年比2012年减少92.5 t的大气汞排放.能源结构的调整、洗煤比例的提高和除尘设备的升级改造对于大气汞的减排效果最显著.在最佳估计情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞排放量分别为128.5和80.0 t,与2010年相比分别降低了33%和58%;在最严格控制情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞的排放量分别为103.2和50.9 t,相较2010年分别下降了46%和73%.     

美国燃煤电厂大气汞排放控制法规探析

从1990年《清洁空气法案(修正案)》的通过,到2011年《汞及其他有毒有害气体排放限制标准》的发布,针对燃煤电厂大气汞排放控制,美国采取了一系列行动,并最终结束了20年的减排措施的不确定性。在我国《"十三五"生态环境保护规划》将加强燃煤电厂大气汞排放控制列为了重点任务,美国在燃煤电厂大气汞排放控制法规发展历程中积累的注重科学研究、多污染物综合治理效应、公众参与等有益经验,值得我国参考与借鉴。     

中国燃煤汞排放量估算

研究了中国煤炭的汞含量及主要用煤行业燃煤汞排放因子．结合有关统计资料计算了我国各行业和各地区燃煤汞的排放量．全国煤炭的平均汞含量为0.22mg/kg ,主要燃煤行业中大气汞排放因子为64.0 ％ ～78.2 ％ ．1995年全国燃煤共排放汞302.9t,其中向大气中排汞量为213.8t,排入灰渣及产品中的汞为89.07t.1978（1995 年全国燃煤大气汞排放量的年平均增长速度为4.8 ％ ,累积排汞量为2493.8t ;北京、上海、天津等超大城市排汞强度较高;燃煤汞排放是中国面临的重要环境问题．     

中国燃煤大气排放汞量的估算与评述

燃煤大气排放汞是主要的人为大气汞污染源.1 995年中国燃煤大气排放汞计算总量为21 3 8t,约占当年全球大气排放汞总量4000t的5%.从1978～1995年,中国燃煤消耗总量增加了4倍,燃煤大气汞排放总量以每年5‰的速度递增.据此计算2000年在中国燃煤大气汞排放总量可达到273t.控制和解决燃煤大气汞排放量,已经成中国在经济快速发展的同时所面临的一个重要的环境问题.     

我国燃煤部门履行《关于汞的水俣公约》的对策建议

我国政府已于2016年8月正式批准《关于汞的水俣公约》,大气汞污染防治是我国履约工作的重中之重,在我国的大气汞排放源中,燃煤部门的排放量占40%以上,是首要的控制对象,优先制定燃煤部门大气汞排放控制对策具有重要意义。本文分析了我国燃煤部门的履约要求,并从建立并更新燃煤部门大气汞排放清单、推行最佳可得技术/最佳环境实践(BAT/BEP)、实行全国汞减排总量控制、采用浓度控制和脱汞效率控制相结合的排放标准、强化汞污染防治监管体系五个方面,提出了我国燃煤部门履行《关于汞的水俣公约》的对策建议,为我国大气汞污染防治提供技术支持。     

西安市工业燃煤汞排放清单

依据燃煤汞含量、燃煤汞排放因子和西安市工业行业燃煤消费量建立西安市燃煤大气汞排放清单。2003年西安市工业燃煤汞大气排放量为0.33t,热电厂、化学品制造和造纸业是燃煤汞大气排放的最主要行业,其中热电厂占42.0%。排放清单的建立为西安市制定燃煤大气汞污染调控措施和评价燃煤汞污染的环境风险提供了科学的基础依据。     

重庆大气汞人为排放及其预测

利用排放因子法和灰色预测法对重庆大气汞人为排放进行了研究. 重庆大气汞人为排放量从1997年的6.18 t增加到2008年的13.47 t. 重庆自1997年成为直辖市以来,大气汞排放量累计达99.76 t,年均增长率为9.82%,其中燃煤和水泥生产汞排放量分别达58.34和22.37 t. 以1997─2008年重庆大气汞人为排放数据为依据,运用灰色系统理论建立GM(1,1)大气汞人为排放预测模型,预测了2009─2015年重庆大气汞排放趋势. 如果不采取控制措施,预计2015年重庆大气汞人为排放量约30.92 t,年均增长率将高达16.20%.      

天山雪岭云杉树木年轮汞记录对区域大气汞历史演变的重建及其方法验证

树木年轮是一种新兴的重建历史大气汞趋势的自然档案,但其可靠性还需进一步完善。本研究以中国天山雪岭云杉(P.schrenkiana Fischet Mey.)为研究对象,探讨了环境因子和幼龄效应对树轮汞(Hg)浓度的影响,并将树轮汞记录与新疆地区人为汞排放资料和其他研究数据对比,以评估雪岭云杉树轮汞记录的可靠性。结果表明：树轮汞浓度存在一定的个体性差异。相关分析显示新疆乌鲁木齐的年平均日照时数与雪岭云杉树轮汞浓度呈显著性正相关(R²=0.65,P<0.05),说明环境因子可通过影响树木生长进而影响树轮汞记录。受幼龄效应的影响,雪岭云杉树木幼龄期的汞数据不能很好地反映大气汞浓度的变化趋势,但去除这部分数据后可以较好地重建历史大气汞水平。最后,结合新疆地区人为汞排放资料和后向气团轨迹分析,表明新疆地区大气汞浓度的提高主要与近20年来新疆地区人为汞排放的增加,以及与我国西北部相邻的中亚国家排放的大气汞经西风带跨境传输进入新疆有关。经进一步规范和完善,树轮可成为重建大气汞变化趋势可靠的自然档案。     

重庆市垃圾焚烧厂汞的分布特征与大气汞排放因子研究

垃圾焚烧是大气汞的重要排放源之一.为了解重庆市垃圾焚烧行业大气汞污染水平,研究选取了重庆市典型生活垃圾焚烧厂和医疗垃圾焚烧厂,采用美国环保署的30B标准方法对烟气汞排放进行了现场测试,同时采集垃圾焚烧后的飞灰和炉渣样品进行分析.结果表明,测试得到生活垃圾焚烧厂和医疗垃圾焚烧厂排放的烟气中汞质量浓度分别为(26.4±22.7)μg·m-3和(3.1±0.8)μg·m-3;生活垃圾和医疗垃圾焚烧飞灰中汞含量分别为(5 279.2±798.0)μg·kg-1和(11 709.5±460.5)μg·kg-1.生活垃圾焚烧过程中仅0.7%汞残留在炉渣中,65.3%在飞灰中,烟气排放占34.0%,脱汞效率为66.0%;医疗垃圾焚烧过程中0.2%汞残留在炉渣中,67.5%存在飞灰中,烟气排放占32.3%,脱汞效率为67.7%.实测得到重庆市生活垃圾焚烧和医疗垃圾焚烧厂大气汞排放因子分别为(126.7±109.0)μg·kg-1和(46.5±12.0)μg·kg-1.与国内珠三角地区生活垃圾焚烧厂相比,重庆市生活垃圾焚烧厂的大气汞排放因子较低.     

城市道路及隧道空气中元素汞分布特征的研究

近年来随着城市交通基础建设的发展,汽车保有量的大幅增加,化石燃料的燃烧也随之增加,城市空气质量面临新的挑战。其中,大气汞污染受到越来越多的关注。文章利用Lumex RA-915和多功能汞分析仪,应用原位检测方法在隧道行车中和道路旁2 m远处,测定了城市隧道及道路周边空气中的元素汞的分布,初步研究了地面交通汞排放对周边环境中元素汞分布的特征的影响。结果表明:隧道内各点的大气汞浓度变化较小,并与通风情况有关;当隧道外自然风风速较大时,隧道内外大气中元素汞浓度均明显降低,从10~17ng/m3降低到4~8 ng/m3。地面道路旁大气元素汞的分布随汽车行驶状况、温度和昼夜变化而变化。中午大气中汞浓度较低,而傍晚较高;从白天至晚上呈上升趋势,从10.8 ng/m3和16.4 ng/m3升高到15.7 ng/m3和19.4 ng/m3;气温越高,大气中的汞浓度也越高;路口汽车怠速时汞浓度较高。因此,应加大交通排放对城市大气汞污染贡献的关注。     

中国区大气汞污染模型模拟初探

介绍并利用Community Multiscale Air Quality-Hg (CMAQ-Hg)多尺度大气汞污染模型,模拟研究了2005年6月24日—7月31日我国大气汞污染状况. 初步模拟结果表明:人为排放源高的地区(如有汞矿群分布、煤炭和火力发电厂及金属冶炼厂)的大气中ρ(汞)较高,大气中元素态汞(GEM)的月均ρ(汞)高于反应性气态汞(RGM)和颗粒汞(PHG),初步反映了我国大气汞污染的分布以及不同形态汞的浓度分布受汞排放源种类及其物理化学特性的影响特征. 在解决汞排放源清单不确定性较大的问题及将模型运行参数本地化后,CMAQ-Hg有望成为研究我国汞污染特点及其长程输送的有力工具.      

贵阳市生活垃圾卫生填埋场汞的地气交换特征初步研究

城市生活垃圾填埋场是日常生活中许多含汞物质的最终归宿地,这些含汞物质有可能通过"再挥发"途径进入大气,从而增加大气的汞负荷。为了研究垃圾填埋场汞的释放强度,2003年11月底我们用配备有自动测汞仪的动力学通量箱法,对贵阳市的一个垃圾卫生填埋场进行了汞通量测定。结果发现无论是半年期的垃圾还是覆土,汞的释放均具有明显的日变化规律,即白昼明显大于夜晚。半年垃圾和覆土的平均汞释放强度分别为502.4和55.2ng(Hg)·m-2·h-1,远高于国内外背景区的通量值,说明垃圾填埋场已成为一个潜在的大气汞人为释放源。基质中汞含量的差异是造成通量差异的主要因素,而采取覆土措施则可大大减少汞向大气的排放。天气晴朗时光照强度与汞的释放关系密切,是促进气态汞形成的主要驱动力;阴雨初期,降雨则在一定程度上增加了汞的排放。     

大气颗粒态汞的粒径分布特征及风险评价——以天津城区样品为例

颗粒态汞在大气中停留时间短、易沉降,易对局地环境与人体健康造成危害,明确不同粒径颗粒态汞的分布,对进一步认知大气汞循环及环境归趋具有重要意义。本文讨论了2018年天津市四季大气颗粒态汞的粒径分布特征及季节性差异,判定了其可能来源,评估了其潜在生态和人体健康风险。结果表明,受初级排放源及活性气态汞的气-粒分配影响,颗粒态汞在PM_<0.5、PM_0.5～1粒径中明显富集,其环境健康危害一直被低估。大气颗粒态汞的平均浓度为181.1±97.2 pg/m³,冬季浓度较高,可能受人为排放量大、沉降率低、气-粒分配系数K_p与温度成反比因素控制。夏季浓度较低,除受清洁海相气团影响外,天气潮湿,汞的清除作用加大也是重要因素。颗粒态汞来源不同,冬季主要来源于北方燃煤供暖,春秋季与日常工业生产、车辆排放相关,夏季受自然源海相气团影响较大。尽管大气颗粒态汞通过呼吸给人体带来的健康风险较低,但细粒径风险值显著高于粗粒径,且其具有很强的生态环境危害,需要得到高度重视。     

广东省工业点源大气汞排放清单更新研究

基于包含工业点源位置、排放信息的2006年广东省环境统计数据和能源统计年鉴,编制了广东省2006年工业点源汞排放清单.利用该清单更新了1999年中国区大气汞排放清单中广东省行政区域内相应的点源清单数据内容.采用CMAQ-Hg模型基于同一气象、初始浓度和边界浓度输入条件对两套清单进行了更新效果评估.结果表明,使用包含工业点源位置及排放细节的bottom-up方法编制的排放清单有效提高了模拟结果的准确度.更新清单前后,本地和跨省大气汞沉降增量差异的初步研究结果说明不同形态的大气汞具备不同的干、湿沉降特征.据此提出,需要尽快开展符合我国实际的各类工业源大气汞排放因子和排放形态因子更新研究.     

燃煤电厂烟气汞排放控制技术

引言 燃煤锅炉排放的重金属有害空气污染物（HAP）主要有汞、镉、铅、铬和砷等，而（汞）Hg是其中最易挥发的重金属元素之一。局部区域排放的汞通过在陆地、海洋的沉积和二次排放可传输扩散到范围更广的区域，有研究认为如果亚洲每年减少50％汞排放，美国西海岸则会减少由于湿沉降带来的10％～20％的汞。由于汞的剧毒性、积累性，加之在大气中停留时间较长，因此对环境的危害不容忽视。有关汞的排放及控制已经成为煤的燃烧污染防治中的一个新兴的研究领域。     

中国非燃煤大气汞排放量估算

本研究根据各种非燃煤大气汞排放源的活动水平和排放因子,估算了1995～2003年中国分省非燃煤大气汞的排放量。2003年中国非燃煤大气汞排放量为393t,比燃煤汞排放多137t。在非燃煤大气汞排放中,84%来自有色金属冶炼,其中锌冶炼、铅冶炼、铜冶炼和黄金冶炼分别占总排放的51%、18%、4%和11%。Hg0、Hg2+和HgP在中国非燃煤大气汞排放中所占比例分别为77%、18%和5%。中国非燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量超过30t?a-1的省区包括湖南、河南和云南,排放强度超过1t?km-2的省区包括上海、湖南、河南、辽宁和广东,这些地区的主要汞排放源为有色金属冶炼和生活垃圾焚烧。1995～2003年中国非燃煤大气汞排放的年均增长率为9%,其中生活垃圾焚烧排放的年均增长率最高,达到42%。     

中国燃煤汞排放清单的初步建立

建立中国分省燃煤汞排放清单,对于研究汞的大气化学转化、迁移和沉降,制定中国汞污染控制对策具有重要意义.本研究按经济部门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划分为65种不同类型,根据各类型的煤炭消费量、燃料汞含量和汞排放因子计算汞排放量,最终建立了分省燃煤汞排放清单.用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6 t和219.5 t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.Hg⁰、Hg²⁺和Hg_p在中国燃煤大气汞排放中所占的比例分别为16%、61%和23%.中国燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量较大的省份有河南、山西、河北、辽宁和江苏,均超过10t/a.     

生活垃圾焚烧厂垃圾的汞含量与汞排放特征研究

垃圾焚烧是大气汞的重要排放源之一,为了解垃圾焚烧厂入炉垃圾中的汞含量和焚烧汞排放特征,本研究选取了上海、广州和芜湖市3座典型生活垃圾焚烧厂,对入炉垃圾进行连续采样分析,采用OH法对排放烟气进行采样测试,同时采集焚烧飞灰和炉渣样品进行汞含量分析.结果表明,上海、广州、芜湖市生活垃圾焚烧厂入炉垃圾中汞含量分别为(0.39±0.04)、(0.57±0.05)、(0.27±0.08)mg·kg~(-1).广州市焚烧厂排放烟气汞质量浓度为(9.5±3.9)μg·m~(-3),烟气中Hgp、Hg~(2+)、Hg~0分布比例分别为(0.9±0.8)%、(89.0±5.4)%、(10.1±4.6)%;芜湖市焚烧厂排放烟气汞质量浓度为(24.1±6.0)μg·m~(-3),烟气中Hgp、Hg~(2+)、Hg~0分布比例分别为(1.0±0.8)%、(65.4±27.6)%、(33.6±27.5)%;不同焚烧工艺排放烟气中Hg~(2+)的分布比例不同.广州、芜湖市焚烧厂脱汞效率分别为96.7%、33.7%;上海、广州、芜湖市垃圾焚烧厂大气汞排放因子分别为(0.156±0.016)、(0.019±0.002)、(0.178±0.027)mg·kg~(-1),广州市焚烧厂大气汞排放因子略低于韩国、日本的生活垃圾焚烧厂,上海、芜湖市垃圾焚烧厂大气汞排放因子与国内部分生活垃圾焚烧厂相接近.     

电厂燃煤烟气汞利用现有设备的去除效果分析

燃煤电厂是自然界人为汞排放最大污染源。汞易挥发、剧毒、易积累、在大气中停留时间长,对人类健康和环境有明显危害。本文分析了烟气汞存在形态转化以及去除方法,并沿用王运军等人的研究成果预测了包头地区规模较大的燃煤电厂汞的排放量,得知除尘、脱硫设备联合运行是目前去除汞的最有效途径。