物化性质对细颗粒长大过程影响的研究现状

燃煤产生的飞灰颗粒是除尘器去除的主体,研究颗粒的物化性质对提高除尘效率有重要的意义。燃煤产生的细颗粒不能被传统除尘器有效的脱除,颗粒长大技术是有效脱除燃煤细颗粒的一种除尘技术。针对颗粒长大技术,综述了细颗粒的物化性质对脱除效果的影响。     

抗战胜利70周年大阅兵期间石家庄大气细颗粒物在线来源解析

抗战胜利70周年阅兵纪念活动空气质量保障前后,利用位于石家庄市大气自动梯度站20 m处单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)对大气细颗粒物来源进行了解析.结果表明,阅兵活动当日,大气细颗粒物的首要污染源为机动车尾气(20.9%)和燃煤(20.6%),与空气质量保障前后相比,两类源的贡献均出现不同程度的降低,且颗粒物数浓度处于较低水平,保障措施起到了较好的效果,其中"控车"和"控煤"效果更为显著.来自机动车尾气的颗粒以短链元素碳和Mn为主,来自燃煤源的颗粒物以有机碳为主,来自工艺工业源的颗粒物以有机碳和金属为主,来自扬尘源的颗粒物以硅酸盐和钙为主.保障措施结束后,颗粒物浓度迅速攀升,是低压静稳不利气象条件和东南方向低空传输共同作用结果,其中扬尘和机动车尾气的贡献增长较为突出.     

利用SPAMS研究天津市夏季环境空气中细颗粒物化学组成特征

天津市作为京津冀大气污染传输通道及环渤海经济带的重要城市,其环境空气中细颗粒物的化学组成特征及来源具有重大研究价值.本研究于2017年8月利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)采集了天津市津南区环境受体中细颗粒物的整月数据,旨在描述天津市夏季环境空气中细颗粒物的组分特征,定性判断主要污染源类.通过ART-2a聚类、合并后获得EC类颗粒,Fe-NO3颗粒,Na-K颗粒和金属类颗粒等12种颗粒类型,并对各类型颗粒在粒径分布和日变化上的特征进行了研究.EC颗粒随粒径增长数浓度占比降低,扬尘类颗粒和Fe-NO3颗粒相反;日变化结果显示光化学反应能够影响3类EC颗粒的日变化趋势,而Fe-NO3颗粒日间占比提升与白天工业生产活动排放有关.对观测时段内主要来向气团上颗粒物组成进行研究,监测点位夏季主要受西北和西南方向气团来向影响,当点位主要受西南方向上气团影响时,燃煤源的颗粒影响较大,而东南方向气团发生频率较高时,生物质燃烧源颗粒与海盐源颗粒贡献相对较高.     

郑州市典型工业炉窑细颗粒物排放特征及清单

利用稀释通道系统采集郑州市砖瓦、水泥和耐火材料行业典型工业炉窑废气中的细颗粒物样品,并分析其中Cr、Mn、Fe、Co、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、V、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Cd、Sb、Sn、Ba和Pb等27种无机元素.计算了PM_(2. 5)中无机元素的排放因子及2016年郑州市3个行业工业炉窑排放的PM_(2. 5)中主要无机元素的排放量,并建立了1 km×1 km的网格化清单.结果表明,耐火砖窑排放的总无机元素浓度最高,为(609. 97±490. 97)μg·m~(-3),3种炉窑排放的无机元素浓度在PM_(2. 5)中占比范围分别为34%～54%、27%～42%和23%～53%.砖窑和水泥窑排放的无机元素主要以地壳元素为主,浓度最高的元素分别为Cl和Al,耐火砖窑排放的无机元素主要以重金属元素为主,浓度最高的元素为Pb.砖窑与水泥窑排放的无机元素成分分歧系数为0. 389,略有差异,而水泥窑与耐火砖窑的分歧系数为0. 732,差异性显著. 2016年郑州市主要工业炉窑排放PM_(2. 5)中Pb、S、Zn、Cl、K、As、Fe、Si、Cr、Al、Na和Ca的排放量分别为919. 0、793. 1、124. 7、378. 6、82. 6、12. 2、60. 4、145. 4、7. 4、86. 6、15. 8和111. 4 kg·a~(-1),其中新密地区重金属排放量最高,存在较高的重金属健康风险.     

利用SPAMS研究西安市重污染天气细颗粒物污染特征及来源

为了对西安市冬季重污染过程中的细颗粒物进行动态源解析,于2016年12月5-22日,利用SPAMS（单颗粒气溶胶质谱仪）在西安市城市运动公园开展连续观测.将观测期分为4个阶段,结合气象条件对不同阶段细颗粒物的污染特征进行分析比较.依据质谱特征,将所采集到的颗粒分为EC（元素碳）、OC（有机碳）、ECOC（混合碳）、HM（重金属）、LEV（左旋葡聚糖）、SiO₃（矿尘）、K（钾）、Na（钠）、HOC（有机大分子）及Other（其他）类.结果表明:观测期间所采集到的OC类颗粒物数量最多,在重污染阶段OC、K和EC类颗粒物占颗粒总数的70%以上,是重污染天气的主要组成颗粒.在雾霾消散期,OC、LEV和SiO₃类颗粒是主要类型颗粒物.根据颗粒物的化学类型及离子特征,利用PMF（正交矩阵因子分解）模型法得到6种污染源贡献率分别为27.7%（燃煤源）、22.3%（二次污染源）、20.4%（交通源）、10.4%（生物质燃烧源）、9.7%（工艺过程源）、6.5%（扬尘源）及3.0%（其他未知源）.研究显示:在重污染阶段,燃煤源与交通源占比大幅上升,与二次污染源共同造成了此次重污染天气;在雾霾消散期,扬尘源及生物质燃烧源成为大气细颗粒物的主要污染源.      

不同燃料汽车排放超细微粒特性的实验研究

利用底盘测功机和粒径范围0.015~0.7 m的扫描迁移微粒测定仪 SMPS,对柴油出租车、柴油小巴车、汽油私家车和LPG出租车进行了高低怠速和10 kmh-1到70 kmh-1不同运行工况条件下排放的超细微粒粒径分布试验研究。研究表明：不同燃料车在不同工况条件下排放的细微粒尤其是超细微粒特征呈现显著的不同。柴油车贡献更多的是粒径在30～150 nm的核模态和积聚模态微粒,LPG和汽油车贡献更多的是15～30 nm的核模态微粒。总体上,柴油车比汽油车和LPG燃料车排放更多的微粒数和微粒质量;柴油车、汽油车和LPG车排放的SMPS可测细微粒总数、总质量分别约为(0.3~3.6) 108 cm-3,0.03~0.6 gcm-3;2.3×104~1.2×107 cm-3,8×10-5~0.1 gcm-3; 8.2×103~8.8×106 cm-3, 1.7×10-5~0.09 gcm-3;对所有测试汽车,在低怠速和低行驶速度时,排放微粒数少,在高怠速和高行驶速度时,排放微粒数多。     

贵州农村地区冬季典型燃料产生的室内空气PM2.5和CO排放污染特征研究

贵州冬季阴冷潮湿,农村家庭使用原煤和生物质燃料作为家庭做饭和取暖燃料,室内空气污染对居民健康造成潜在危害。论文选取贵州农村地区冬季典型燃料使用产生的室内空气PM_2.5和CO排放为研究对象,研究其排放污染特征,并探讨室内空气CO-PM_2.5浓度间的相关性。研究结果表明,不同类型燃料的家庭室内PM_2.5浓度水平是燃煤 > 燃柴 > 沼气;厨房浓度高于客厅。燃煤的家庭厨房PM_2.5浓度最高,为222.54±41.12 μg/m³,燃柴家庭次之,为130.48±26.53 μg/m³,燃沼气家庭的厨房为74.95±19.20 μg/m³。室内CO浓度较低,不同类型燃料的家庭室内CO浓度水平是燃柴 > 燃煤 > 沼气。燃柴家庭客厅CO浓度最高,为3.16±0.73 mg/m³,其次是燃柴家庭的厨房,为2.76±0.25 mg/m³;燃煤家庭的厨房CO浓度较低,为2.32±0.33 mg/m³;最低为燃沼气家庭的厨房,为0.66±0.07 mg/m³。除沼气村外,燃煤及燃柴家庭室内(厨房和客厅)PM_2.5浓度均超过环境空气质量标准(GB3095-2012)PM_2.5限值75 μg/m³,室内CO浓度均低于该标准中CO限值10 mg/m³。固体燃料燃烧是贵州农村PM_2.5的主要来源,室内PM_2.5和CO浓度相关性分析表明二者不具有显著相关性,采用CO监测值来推算PM_2.5以提高监测效率的应用可能性受到限制。研究表明,贵州农村地区需采取更加有效的干预措施以减少室内空气污染尤其是控制PM_2.5排放。     

“大气十条”实施期间南京市PM2.5化学组成与来源的演变特征

为深入认识“大气污染防治行动计划”(“大气十条”)对大气细颗粒物(PM_2.5)污染的影响,基于“大气十条”实施期间南京市主城区(草场门)PM_2.5的化学组分监测资料,研究了PM_2.5主要组分的浓度和占比、富集因子和酸度等变化特征,并采用正定矩阵因子分解法(PMF)进行了PM_2.5的来源解析.结果发现,“大气十条”实施期间,南京市PM_2.5中硫酸根(SO₄^2-)的占比总体下降,但硝酸根(NO^-₃)和铵根(NH⁺₄)的占比均明显上升,两者的占比从2014年的25.58%上升到2017年的37.15%;碳组分(OC和EC)的浓度在“大气十条”早期出现大幅下降,但后期的下降趋势明显变缓,其中,有机碳(OC),特别是二次有机碳(SOC)的占比不降反升;PM_2.5酸性显著减弱,阴阳离子的摩尔当量比值(CE/AE)从2014年的0.83上升...     

Surface-enhanced Raman scattering for mixing state characterization of individual fine particles during a haze episode in Beijing, China

The nondestructive characterization of the mixing state of individual fine particles using the traditional single particle analysis technique remains a challenge. In this study, fine particles were collected during haze events under different pollution levels from September 5 to 11 2017 in Beijing, China. A nondestructive surface-enhanced Raman scattering (SERS) technique was employed to investigate the morphology, chemical composition, and mixing state of the multiple components in the individual fine particles. Optical image and SERS spectral analysis results show that soot existing in the form of opaque material was predominant during clear periods (PM_2.5 ≤ 75 µg/m³). During polluted periods (PM_2.5 > 75 µg/m³), opaque particles mixed with transparent particles (nitrates and sulfates) were generally observed. Direct classical least squares analysis further identified the relative abundances of the three major components of the single particles: soot (69.18%), nitrates (28.71%), and sulfates (2.11%). A negative correlation was observed between the abundance of soot and the mass concentration of PM_2.5. Furthermore, mapping analysis revealed that on hazy days, PM_2.5 existed as a core-shell structure with soot surrounded by nitrates and sulfates. This mixing state analysis method for individual PM_2.5 particles provides information regarding chemical composition and haze formation mechanisms, and has the potential to facilitate the formulation of haze prevention and control policies.     

固定源PM_(2.5)稀释采样器的研制

为研究固定源PM2.5的排放特征,研制开发了一套紧凑型稀释采样器,能模拟高温烟气排放到大气中的冷却、稀释、凝结等物理化学过程,采集固定源排放的一次PM2.5.稀释采样器主要的技术参数如下:稀释比在20∶1~50∶1范围内,在稀释器里的停留时间为10 s,稀释后的烟气温度和相对湿度分别小于42℃和50%,满足ISO 25597:2013的要求.稀释采样器的性能评价实验表明,稀释器气密性良好,稀释空气中颗粒物浓度低,气流混合均匀性良好,细颗粒在采样器内的损失小,表明稀释采样器可靠性高,适合于对固定源排放PM2.5的采集.