Determination of the maximum effective burning velocity of dust–air mixtures in constant volume combustion

The reactivity of a combustible dust cloud is traditionally characterized by the so-called K_St value, defined as the maximum rate of pressure rise measured in constant volume explosion vessels, multiplied with the cube root of the vessel volume. The present paper explores the use of an alternative parameter, called the maximum effective burning velocity (u_eff,max), which also is derived from pressure–time histories obtained in constant volume explosion experiments. The proposed parameter describes the reactivity of fuel–air mixtures as a function of the dispersion-induced turbulence intensity. Procedures for estimating u_eff,max from tests in both spherical and cylindrical explosion vessels are outlined, and examples of calculated values for various fuel–air mixtures in closed vessels of different sizes and shapes are presented. Tested fuels include a mixture of 7.5% methane in air, and suspensions of 500 g/m³ cornstarch in air and 500 g/m³ coal dust in air. Three different test vessels have been used: a 20-l spherical vessel and two cylindrical vessels, 7 and 22 l. The results show that the estimated maximum effective burning velocities are less apparatus dependent than the corresponding K_St values.     

如何在红松母树林内实施计划烧除

林口林业局通过对红松母树林下的细小可燃物进行计划烧除实验,证明这种方法不但是预防森林火灾、保护红松母树林安全的有效措施,而且还可消除森林病害虫和增加林木生长量。     

欧亚大陆生物质燃烧气团的输送特征及对中国的影响

利用1997～2003年ATSR卫星火点资料,采用前向气流轨迹模式及滞留时间分析方法,研究了欧亚大陆生物质燃烧排放的时空分布特征及主要生物质燃烧区域典型排放季节低层气团的输送特征,并与MOPITT一氧化碳卫星反演资料进行对比.结果表明,春季东南亚及印度半岛生物质燃烧排放的污染气团可对中国西南、华南及华东地区的大气环境造成一定影响,尤其是四川盆地、福建和台湾周边地区;中亚、东西伯利亚及蒙古高原生物质燃烧排放的污染气团主要受西风带影响而向东输送,但明显存在一条分支经中国东北向华北或更低纬度地区输送,并逐渐下沉至大气低层,在生物质燃烧排放剧烈的年份内能够对该地区的低层大气成分造成重要影响.     

成都平原PM2.5中碳质组分时空分布特征与来源

为了探究成都平原碳质气溶胶污染特征及来源,于德阳、成都和眉山三地采集了1 a的PM_(2.5)样品,利用光热透射法测量其有机碳(OC)和元素碳(EC). 3个点年均碳质气溶胶的质量浓度(μg·m~(-3))分别为眉山(OC:15. 8±9. 6,EC:6. 6±5. 3)成都(OC:13. 0±7. 5,EC:4. 7±3. 6)德阳(OC:9. 6±6. 1,EC:3. 4±2. 6),对应的总碳质气溶胶(TCA)在PM_(2.5)中的占比分别为36%、34%和30%.由EC示踪法估算获得二次有机碳(SOC)在OC中的占比分别为眉山38%、成都46%和德阳47%. OC和EC质量浓度季节变化显著,呈现出秋冬季高夏季低的特征,在2013年10月12～13日、12月2～7日和2014年1月中下旬出现峰值,同期气溶胶中K+质量浓度激增,说明这些污染过程中生物质燃烧有重要贡献. PMF模型对碳质气溶胶来源解析结果表明,该地区总碳(TC)的主要来源为生物质燃烧源(46%～56%)、二次有机气溶胶源(26%～38%)、机动车排放源(9%～12%)、扬尘源(3%～4%)、燃煤源(2%～3%)和工业源(1%～2%),生物质燃烧源全年范围内对TC有显著贡献,尤以秋冬两季贡献最高.     

珠江三角洲秋季生物质燃烧对有机气溶胶的贡献

本研究基于2018年和2019年秋季在珠江三角洲地区的两次外场观测,应用热脱附-化学电离飞行时间质谱(FIGAERO-ToF-CIMS)获取了高时间分辨率(每小时)的生物质燃烧示踪物左旋葡聚糖的浓度数据,并估算出生物质燃烧对有机气溶胶(OA)的贡献值.结果表明,秋季珠江三角洲地区城市站点和区域站点的左旋葡聚糖平均浓度分别为(0.07±0.08)和(0.14±0.12)μg/m³,呈现区域站点高于城市站点的空间分布特征以及早晨和夜间出现峰值的日变化特征.观察到两个站点的左旋葡聚糖与CO和乙腈之间相关性较低,但与OA之间呈现显著正相关关系.进一步基于受体示踪物法估算出生物质燃烧对OA的平均贡献分别为7.4%(城市站点)和11.4%(区域站点),且两个站点均显示出生物质燃烧对OA的贡献在夜间明显高于白天.     

Chemical characterization and source apportionment of PM1 and PM2.5 in Tianjin, China: Impacts of biomass burning and primary biogenic sources

The submicron particulate matter (PM₁) and fine particulate matter (PM_2.5) are very important due to their greater adverse impacts on the natural environment and human health. In this study, the daily PM₁ and PM_2.5 samples were collected during early summer 2018 at a sub-urban site in the urban-industrial port city of Tianjin, China. The collected samples were analyzed for the carbonaceous fractions, inorganic ions, elemental species, and specific marker sugar species. The chemical characterization of PM₁ and PM_2.5 was based on their concentrations, compositions, and characteristic ratios (PM₁/PM_2.5, AE/CE, NO₃^?/SO₄^2?, OC/EC, SOC/OC, OM/TCA, K+/EC, levoglucosan/K⁺, V/Cu, and V/Ni). The average concentrations of PM₁ and PM_2.5 were 32.4 µg/m³ and 53.3 µg/m³, and PM₁ constituted 63% of PM_2.5 on average. The source apportionment of PM₁ and PM_2.5 by positive matrix factorization (PMF) model indicated the main sources of secondary aerosols (25% and 34%), biomass burning (17% and 20%), traffic emission (20% and 14%), and coal combustion (17% and 14%). The biomass burning factor involved agricultural fertilization and waste incineration. The biomass burning and primary biogenic contributions were determined by specific marker sugar species. The anthropogenic sources (combustion, secondary particle formation, etc) contributed significantly to PM₁ and PM_2.5, and the natural sources were more evident in PM_2.5. This work significantly contributes to the chemical characterization and source apportionment of PM₁ and PM_2.5 in near-port cities influenced by the diverse sources.     

室内木柴燃烧排放水溶性离子粒径分布特征

基于实验室模拟燃烧和稀释通道采样系统,采用荷电低压撞击采样器采集了6种典型木柴燃烧排放的14级粒径段颗粒物.采用离子色谱分析了8种水溶性离子,获得水溶性离子的分粒径排放因子和排放特征.结果表明,Ca²⁺的排放因子呈双峰分布,在0.25~0.38和2.5~3.6μm粒径段出现峰值,分别为0.14和0.16mg/kg.其余离子的排放因子为单峰分布.NH₄⁺、NO₃^-和SO₄^2-的排放因子在0.25~0.38μm粒径段出现峰值,分别为0.41、0.58和0.84mg/kg.K⁺和Cl^-的排放因子在0.15~0.25μm内出现峰值,分别为0.89和0.99mg/kg.木柴燃烧排放总水溶性离子的质量中值粒径为（0.30±0.07）μm,各离子的质量中值粒径范围为0.24~0.44μm.PM_0.094、PM_0.94、PM_2.5和PM₁₀中水溶性离子的排放因子变化范围分别为1.04~9.33、5.00~48.87、5.46~52.00和6.14~53.68mg/kg.木柴燃烧排放颗粒物中K⁺/Cl^-、K⁺/NO₃^-、K⁺/SO₄^2-和SO₄^2-/NO₃^-比值随粒径变化而变化,其排放初始值在应用于源解析和生物质燃烧排放气溶胶传输老化研究时需引起关注.木柴燃烧排放PM₁₀中的阴阳离子当量比值为0.80±0.11,颗粒物的酸度随颗粒物粒径而改变,亚微米颗粒物和细颗粒物的酸度高于超细颗粒物和粗颗粒物的酸度.本研究对构建生物质燃烧排放分粒径水溶性离子清单,更新和改进相关气候和空气质量模型的参数设置,识别烟气传输过程中的老化具有重要意义.     

燃烧生成棕色碳的三维荧光光谱分析

模拟燃烧11 种常见物质(秸杆、木材、煤和生活垃圾等),并收集烟气中可溶于甲醇的有机产物,利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和三维荧光光谱(EEMs)对收集的甲醇可溶性有机物(MSOM)进行表征.进一步,结合非负矩阵分解法(NMF)提取三维荧光光谱主要组分的特征激发/发射光谱,根据荧光信号轮廓差异对不同种类物质进行区分,旨在建立棕色碳溯源依据.结果显示,秸杆和木材燃烧源棕色碳在紫外-可见吸收光谱上呈现相似的谱形,均在265nm处存在肩峰;瓦楞纸板和塑料燃烧源棕色碳的吸收则随波长增加单一下降.由于基本组分相同,各生物质及纸板对应的棕色碳的EEM有着相似的轮廓,NMF解析结果表明,生物质和纸板的MSOM存在3种主要荧光组分,分别为两种类腐殖质C1、C2和类蛋白质C3;煤的EEM在长波处有较强的分布,可归因于芳香类基团,由其EEM分解出M1、M2和M3荧光团,三者位置均较生物质红移.根据荧光团位置以及光谱信号轮廓特征,可对生物质和煤进行区分;泡沫、塑料袋和塑料瓶属于有机高分子材料,其EEM与生物质有较大的差别,且三者之间也存在差异,泡沫和塑料袋的MSOM含有4种荧光成分,而从塑料瓶的MSOM中只可得到两种荧光团,特征明显.     

我国典型秸秆露天燃烧黑碳的高时间分辨率排放特征及其排放清单

农作物秸秆燃烧是大气中黑碳(black carbon,BC)气溶胶的主要来源之一。目前农作物秸秆燃烧排放黑碳的研究主要集中在通过离线样品分析获得的BC排放特征,缺少实时在线排放特征的研究。本研究收集了我国具有代表性的4种农作物秸秆(小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和大豆秸秆),通过在实验室燃烧平台模拟农作物秸秆露天燃烧的过程,利用黑碳仪获得农作物秸秆燃烧过程中BC的实时浓度排放变化;利用质量重建,获得BC在线排放因子。结果表明:农作物秸秆在明燃过程中BC的排放因子较为稳定。通过平均排放因子的计算,获得小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和大豆秸秆的BC排放因子分别为(0.32±0.05) g?kg~(-1)、(0.31±0.13) g?kg~(-1)、(0.31±0.09) g?kg~(-1)和(0.44±0.01) g?kg~(-1)。在排放因子的基础上,结合我国农作物秸秆露天燃烧量,最终建立了2015年我国省级(不含港澳台地区)典型农作物秸秆燃烧的BC排放清单。     

村镇生活垃圾与秸秆混合焚烧过程中多环芳烃(PAHs)释放特征

为了解我国农村地区生活垃圾与玉米秸秆焚烧处置过程烟气中多环芳烃(PAHs)释放特征,对我国农村地区生活垃圾可燃组分以及生活垃圾与玉米秸秆混合焚烧组分在焚烧过程烟气中PAHs化合物释放特征进行分析,利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)对样品中的16种PAHs进行分析,研究气态以及颗粒态PAHs的释放因子、环数比例、气固态分配以及排放特征值.结果表明气态PAHs排放因子为当垃圾与秸秆混合比例为1∶2时PAHs的总量最多,而颗粒态为当垃圾与秸秆混合比例为1∶3时PAHs的总量最多;气态PAHs主要集中于2～3环低环数化合物,颗粒态PAHs则主要以中低环数(3～4环)化合物为主,本研究为促进我国村镇生活垃圾处理与资源化运用提供理论依据.