小型燃煤工业锅炉NO_x形成与释放规律模拟研究

NOx是我国十二五期间重点控制的污染物,燃煤工业锅炉是其重要来源。为了研究燃煤工业锅炉NOx的形成与释放规律,在实验室模拟了不同煤种的燃烧过程。采用原煤/焦炭燃烧法分别研究挥发分氮和焦炭氮生成NOx的反应,探讨燃料型NOx的形成与释放规律,并解释试验模拟条件下燃煤NOx产污系数和现场实测值的差异。结果表明,试验中烟煤、无烟煤、煤焦的NO转化率平均值分别为25.77%,22.17%和11.98%,产污系数平均值分别为4.31,5.08和2.00kg/t,高于现场实测结果核算值。燃煤工业锅炉NOx以燃料型为主,燃料型NOx的形成和释放是一个复杂的多相反应过程,由挥发分氮的氧化还原反应和焦炭氮的氧化还原反应组成,煤种、温度、空气流量、粒径、氧含量等因素对4种反应各自影响及影响程度并不相同。     

锅炉煤炭燃烧过程NOx释放规律及累积转化率影响因素

选用某电厂的实际用煤及焦炭,模拟燃煤电厂的煤炭燃烧过程,在不同温度、助燃气体流量、煤粉粒径和氧含量等多种条件下分别进行实验,得出不同燃烧条件下NOx的释放规律。实验表明,相同条件下,挥发分越大,氮的转化率也相对越大;煤的粒径越小,氮的转化效率越低;随着助燃气体流量的增加,燃料N转化为NOx的总转化效率增加;氧含量增加缩短了反应时间,但燃料N总效率变化不大。     

大气新粒子生成参数化方案的测量与应用研究

该研究搭建流动管反应器研究了气态硫酸-水-氨气(H_2SO_4-H_2O-NH_3)三元成核体系,实测了不同NH_3浓度条件下新粒子成核速率和生长速率与前驱气体浓度、温度和湿度各影响因素之间参数化关系。依据气溶胶动态平衡方程,结合实际大气成核过程中成核速率、碰并清除速率、生长速率和新粒子浓度变化速率的定量联系,间接估算出大气新粒子碰撞捕获效率系数γ在10 nm以下平均值为0.07,在10～20 nm平均值为0.12。结合Kerminen and Kulmala公式,将实测的参数化关系式耦合到区域空气质量模型WRF-Chem中,用模式模拟了2016年杭州G20会议期间新粒子生成粒径谱、纳米级气溶胶数浓度和亚微米气溶胶数浓度,结果表明能够在一定程度上预测新粒子生成事件的发生和超细粒子的数浓度。     

大气颗粒物吸湿性研究

大气颗粒物吸湿性是反映颗粒物理化性质的重要指标,吸湿性研究对深入了解颗粒物的环境和健康效应具有重要意义. 总结了国外近年来大气颗粒物吸湿性研究进展:①典型的大气颗粒物吸湿性分析方法为H-TDMA(吸湿性串联差分电迁移率粒径分析仪)系统及其优化方法. ②大气颗粒物吸湿性呈单峰、双峰甚至多峰分布;根据G_f(吸湿性生长因子)随粒径变化的模式,可将大气颗粒物分为强吸湿性和弱吸湿性2类,也可分为纯不溶性、混合不溶性、混合可溶性和纯可溶性4类. ③城市背景点颗粒物的G_f比城市观测点高;城市观测点的颗粒物G_f分布呈夏季高、冬季低,白天高、晚上低的特征. ④颗粒物吸湿性与其化学组成和形态密切相关,纯可溶性盐颗粒物的G_f通常较高. ⑤柴油燃烧源新排放的颗粒物属于弱吸湿性颗粒物,G_f非常小,但在其表面老化后或随燃料中硫含量的增加G_f会明显变大. ⑥生物质燃烧排放颗粒物的G_f相对较高,但存在区域差异性. 针对国内大气颗粒物吸湿性研究现状,提出了未来重点研究方向.      

我国北方典型地区居民呼吸暴露参数研究

呼吸暴露参数是准确估算人体对污染物的暴露剂量和健康风险评估的重要参数之一,而我国目前对于该项工作的调查研究较少.采用问卷调查的方式对我国北方典型地区——太原的2 860名受试者进行了时间-活动模式的研究,结合人体能量估算模型,计算出适合该地区居民的呼吸速率参数,并与国内外情况进行对比分析.结果表明:该地区居民室内日平均活动时间为16.1～18.4 h;不同性别、不同年龄组的城市和农村居民从事各种强度活动的时间有很大差异;同时得出,该市城市居民长期暴露的呼吸速率参数为10.72～14.53 m3/d,农村居民为15.61～22.59 m3/d.与我国相关文献数据和美国环境保护署(US EPA)的数据相比,如果直接引用US EPA的数据,将会给健康风险带来30%～50%的偏差.      

南京北郊PM2.5中有机组分的吸光性质及来源

对南京北郊2018年9月~2019年9月PM_2.5中有机组分的吸光性质进行了研究,并利用PM_2.5化学组成及主成分分析法分析该地区吸光性有机碳（棕碳,brown carbon,BrC）的主要来源.结果表明,水溶性有机碳（water-soluble organic carbon,WSOC）和甲醇可提取有机碳（methanol extractable organic carbon,MEOC）在365 nm处光吸收系数（Abs_365,w和Abs_365,m）的平均值分别为（3.22±2.18）Mm^-1和（7.69±4.93）Mm^-1.Abs_365,w和Abs_365,m分别与WSOC（r=0.72,P<0.01）和MEOC（r=0.62,P=0.04）的质量浓度显著相关,均表现为冬高夏低,夜高昼低的时间变化特征.这可归结于冬季和夜间的气象特征（例如边界层高度降低和大气稳定度升高）、冬季一次源排放的增加以及夏季和白天更强的"光漂白作用".Abs_365,m/Abs_365,w的年均值（2.60±0.92）远高于MEOC/WSOC（质量浓度比值,1.37±0.30）,表明MEOC中非水溶性组分的吸光作用更强,在BrC的吸光作用中占主导地位.WSOC、MEOC、Abs_365,m和K⁺均未表现出强相关性（r<0.60）,因此生物质燃烧不是该地区BrC的主要一次来源.WSOC和MEOC质量吸收效率（MAE_365,w和MAE_365,m）及其比值（MAE_365,m/MAE_365,w）的季节变化和Abs₃₆₅相同.MEOC中非水溶性组分的MAE₃₆₅［（4.10±5.15）m²·g^-1］分别是MAE_365,w和MAE_365,m的6.0和2.9倍,支持BrC的吸光作用受非水溶性有机组分主导这一推断.和WSOC的埃氏吸收指数（Å_WSOC）相比,MEOC的埃氏吸收指数（Å_MEOC）随时间变化更显著,这可能与非水溶性吸光组分排放的季节变化有关.主成分分析结果显示,本研究PM_2.5中有机组分的吸光作用主要来源于二次形成过程和人为活动相关的一次排放,而不是生物质燃烧.     

民用建筑室内氨污染研究进展

针对民用建筑室内空气氨污染问题,从室内空气氨污染现状、污染来源、释放规律、对人体健康影响以及相关控制措施等方面综述了国内外研究进展。研究发现,我国室内空气氨污染情况较为复杂,美容美发场所氨污染较重,其他民用建筑室内空气氨污染北方比南方严重,且主要来源于建筑材料和装修材料;国外污染情况较轻;国内外对于室内空气中低浓度氨对人体健康的影响研究都不多;我国关于民用建筑室内空气氨污染控制措施的研究较多,而国外则主要集中在农牧业养殖场室内空气氨的控制;我国针对室内空气氨污染制定了一系列相关标准及规范,而除芬兰外其他发达国家鲜见相关报道。最后,针对存在的问题提出进一步开展研究的建议。     

纳米TiO2负载织物对室内空气中氨的净化

制备了纳米二氧化钛(TiO2)水分散液,并将其负载于织物表面,形成了具有光催化特性的纳米TiO2负载织物,然后使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行了表征,利用自行设计的光催化反应器,对模拟室内混凝土释放的氨进行了光催化净化研究.重点考察了纳米TiO2水分散液用量、染料以及纤维种类等因素对净化性能的影响.结果表明,纳米TiO2负载织物在波长为365.5nm紫外光照射下对氨具有良好的净化作用,在整理时适当增加TiO2水分散液用量有利于提高氨的去除率,直接耐晒黑G(C.I.Direct Black 19)对纳米TiO2负载棉织物的氨气净化性能影响甚微,负载后纯棉织物的氨气净化性能显著高于涤/棉混纺织物.     

非超低与超低排放煤电机组启动过程NOx排放特征对比分析

通过采集671台次燃煤火电机组NO_x排放实时监控数据,对非超低排放与超低排放机组总体及相应各等级机组启动过程中NO_x排放特征进行了对比分析.结果表明,非超低排放机组启动阶段NO_x超标率为81.53%,平均超标小时数为2.64 h,平均最大排放小时均值为284.06 mg·m~(-3);超低排放机组启动阶段NO_x超标率为79.86%,平均超标小时数为2.52 h,平均最大排放小时均值为231.61 mg·m~(-3);非超低与超低排放机组总体及相应各等级机组间NO_x超标率和平均超标时长无统计学意义上的差异,但平均最大排放小时均值浓度存在显著差异;非超低排放机组中,除300 MW等级机组平均最大排放小时均值浓度显著低于200 MW等级机组外,其余对比组在超标率、超标小时数及平均最大排放小时均值浓度上均无显著差异;不同等级超低排放机组之间在超标率、超标小时数和最大排放小时均值浓度上都有统计学意义上差异的情况, 600 MW等级机组超标时长控制最优, 1 000 MW等级机组排放浓度控制较好.     

PM2.5化学组成观测设计对PMF源解析结果影响综述

近年来我国城市地区灰霾污染频发,严重影响生态环境以及人体健康.了解PM_(2.5)的化学组成、来源、大气传输过程和环境效应对灰霾污染有效控制对策的制定有重要意义,已成为国际大气环境领域的研究热点.本文通过总结国内外正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization,PMF)在PM_(2.5)源解析方面的研究,阐释了PM_(2.5)化学组成空间差异、待测化学组分选择、有机示踪物气固相分配、观测结果时间分辨率对PMF源解析结果的影响.评述结果表明,同一城市或地区基于不同采样点样品数据的源解析结果存在较大差异;对同组PM_(2.5)样品,解析出的排放源类型和待观测化学组分的选择密切相关;因有机示踪物气固相分配作用的影响,低分子量有机物的源解析结果往往存在较大偏差;高时间分辨率观测可更好地反映不同示踪物间浓度的时间变化差异,有利于排放源的准确识别.