柴油/碳酸二甲酯燃烧颗粒的微观结构和分形特征

为降低柴油机颗粒物排放,探讨了柴油机燃用柴油/碳酸二甲酯混合燃料燃烧颗粒微观结构和分形特征的变化规律. 采用扫描电镜、透射电镜和SAXS(同步辐射小角X射线散射)相结合的方法,针对DMC(碳酸二甲酯)添加量(以w计)对柴油机燃烧颗粒微观结构和分形特征参数的影响规律进行了研究. 结果表明:与柴油燃烧颗粒相比,D10〔w(DMC)为10%〕、D20〔w(DMC)为10%〕燃烧颗粒的碳粒子平均层面间距分别增加了5.3%、15.1%,弯曲度平均值分别增加了4.0%和10.3%,表明燃烧颗粒的氧化活性增加;与柴油相比,D10、D20燃烧颗粒的质量分形维数分别增加了0.44和0.52,下限均升高了0.2,SAXS与电镜图像对燃烧颗粒的质量分形维数的分析结果相一致,即质量分形维数随DMC添加量的增加而升高,表明燃烧颗粒的团聚程度提高;与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒表面分形维数的下限分别升高了0.1和0.2,表明其燃烧颗粒表面的粗糙程度和不规则程度提高;与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒的活化能分别降低了3.9和7.9 kJ/mol,表明燃烧颗粒的氧化活性随着DMC添加量的增加而增强,验证了燃烧颗粒微观尺寸结构和分形特征的研究结果. 研究显示,柴油中添加DMC能够提高燃烧颗粒的氧化活性,燃烧颗粒的氧化活性越强,其在后处理过程中就越易被氧化,有助于降低柴油机的颗粒物排放.      

柴油机EGR氛围颗粒的空间结构与表面形态分析

为揭示EGR(废气再循环)对柴油机颗粒表面形态以及空间结构的影响,针对不同EGR率下产生的柴油机颗粒,采用颗粒粒径分析仪以及X射线小角散射等分析手段,研究了EGR对柴油机排气颗粒粒径、数浓度和质量浓度的影响,分析了颗粒团聚程度、团粒间隙尺寸以及表面形态等参数随EGR率的变化规律.结果表明:随着EGR率从10%增至30%,颗粒数浓度峰值粒径向大粒径方向偏移,粒径在10～50 nm的核模态颗粒数浓度分别降低了14.7%和29.4%;粒径在50～500 nm的积聚态颗粒数浓度分别增加了17.1%和139.4%;总颗粒数浓度也有较大幅度增加,分别增加了4.5%和72.1%.采用EGR后,颗粒的质量分形维数和表面分形维数分别增加了12.1%和18.2%,表明EGR会使颗粒的质量分布不均匀,表面粗糙程度增加.随着EGR率的增加,颗粒的团粒间隙分布有明显差异,EGR率为0时的团粒间隙尺寸主要分布在8～11 nm,EGR率为30%时的团粒间隙尺寸主要分布在4～6 nm,表明EGR可在总体上降低团粒间隙尺寸和数浓度,增加了颗粒的团聚程度和空间结构的紧密程度.研究结果对于拓宽EGR的工况使用范围、提高DPF等后处理装置的工作效率、进一步降低柴油机的NO_x和颗粒排放具有重要意义.      

深圳市中心城区VOCs污染特征与臭氧来源量化分析

文章利用莲花山生态监测站污染物观测数据与近地面气象数据,分析了2018年9月21日～10月18日深圳市出现连续臭氧(O3)污染过程期间,城区挥发性有机物(VOCs)体积分数与活性的变化特征;同时结合光化学箱模型对深圳市O3污染来源进行了量化分析.研究发现:阴雨天VOCs局地累积效应增强,O3生成主要受限于光照条件;偏东...     

Research on the effects of diesel engine exhaust transport distance on particulate microstructure

This study aims to reveal the evolutionary process of particles during the diesel exhaust transport process and to further understand the effects of diesel exhaust transport distance (D_ET) on a particulate microstructure. Specifically, the micromorphological, particle size distribution, and aggregate characteristics of particles as well as the variation of the structural characteristics of elementary carbon particles (ECPs) as D_ET changed were examined using an engine exhaust particle size spectrometer, a high-resolution transmission electron microscopy system, and a small-angle X-ray scattering system. The results show the following: As D_ET increased, the chains gradually lengthened, the extent of accumulation and stacking increased, and a number of clusters gradually rose. The average particle diameter increased from 23.1 nm at 0 m to 92.7 nm at 3 m. In addition, as D_ET increased, the number of accumulation-mode particles, the number of folded, curved carbon layers in the inner core of carbon particles, and the disorderliness of carbon layers in the outer shell of carbon particles all increased. Moreover, the boundary between the inner core and the outer shell became increasingly obscure. As D_ET increased, there was a gradual decrease in the difference in electron density between particles, and the fractal dimensionality of the distribution, average cross-sectional size, radius of gyration, and axial length of pores were, respectively, 33.3%, 40%, 38.2%, and 50.3% less at 3 m than at 0 m. Besides that, the number of small (< 3 nm) pores gradually increased, and the number of large (> 10 nm) pores gradually decreased. Overall, as D_ET increased, pore size and number decreased. There was a gradual increase in the number of folded and curved carbon layers in the inner core of ECPs and an increase in the disorderliness of carbon layers in their outer shell as D_ET increased. Furthermore, the boundary between the inner core and the outer shell became increasingly obscure as D_ET increased. The crystallite size of ECPs decreased from 1.365 nm at 0 m to 1.098 nm at 3 m. This suggests that the number of continuously arranged carbon atoms decreased, the arrangement of carbon atoms was more disorderly, and the degree of graphitization decreased. As D_ET increased, there was a gradual increase in the interlayer spacing and curvature of ECPs. This suggests that increasing D_ET led to a more disorderly distribution of electron orbitals inside the carbon layers, less electron resonance stability in the carbon layers, greater oxidative activity of ECPs, and greater inherent oxidative capacity of particles.

     

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

为进一步优化柴油机燃烧过程,减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation,废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制,采用试验与模拟相结合方法,分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响,阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明,①通入CO₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低,滞燃期最长,燃烧持续期最短,·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高,滞燃期最短,燃烧持续期最长并;并且通入N₂时,·OH的峰值最高,形成时刻最早,H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加,缸内最大爆发压力降低,放热率曲线由单峰向双峰分布发展,放热率峰值有较大幅度的降低,滞燃期缩短,燃烧持续延长,缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低,并且生成的区域范围变窄.④废气成分中,CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大,是阻滞燃烧反应的主要气体成分,通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程,拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示,EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大,有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究,精确控制EGR废气温度,有助于改善燃烧过程,控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.      

深圳冬季边界层大气中污染物垂直分布特征

为更好地掌握深圳城区近地边界层大气污染物的性质、来源及大气理化过程,2017年冬季利用深圳市356 m石岩梯度观测塔进行大气主要污染物的垂直观测,获得包括4个高度(60 m/70 m、110 m/120 m、210 m/220 m和325 m/335 m)的污染物浓度垂直分布廓线.分析了不同高度浓度的垂直廓线、相关性和日变化特征,并探讨了风向风速对其的影响.结果表明,SO_2浓度随高度升高先降低再升高,在高空存在明显的区域输送特征;NO_x、PM_(2.5)、PM_(10)浓度随高度升高而下降,70 m高度近地大气中NO_x和PM_(2.5)受局地源影响显著,白天存在由近地大气向上混合扩散的过程,而PM_(10)中的粗粒子部分在整个气层中显现出一个比较稳定的本底值;O_3浓度随高度升高而升高,主要由于夜间高空O_3缺乏NO的滴定反应而具有一个较高的背景值.     

不同磷含量和秸秆添加量对褐土镉吸附解吸的影响

采用室内培养的方法,通过人为添加不同量的玉米干秸秆和磷,研究不同含磷量土壤对镉吸附解吸影响,以探讨磷—镉在土壤中的交互作用机制。结果表明,不同含磷量的土壤对不同质量浓度锌镉吸附解吸时,在低质量浓度镉（Cd3）条件下,土壤对镉的吸附量随磷质量分数的增加先升高后降低,解吸量随着土壤中磷质量分数的增加先升高后降低再升高;而在高质量浓度镉（Cd30）条件下,土壤对镉的吸附量随磷质量分数的增加逐渐升高,在相同磷水平下,随外加锌质量浓度的增加,镉的吸附量明显降低,而解吸量则逐渐升高。不同秸秆量土壤对不同质量浓度镉吸附解吸时,在Cd3条件下,土壤对镉的吸附量随秸秆加入量的增加先升高后降低,而在同一质量分数磷情况下,吸附量逐渐下降;土壤对镉的解吸量在磷质量分数为120 mg·kg^-1（P2）时最低,而后随着磷质量分数的增加而增加。在同一质量分数磷水平情况下,随着秸秆添加量的增加,土壤对镉的解吸量逐渐增加。而在Cd30条件下,土壤对镉的吸附量逐渐增加,在同一磷水平情况下,土壤对镉的吸附情况是低量秸秆（C1）〉高量秸秆（C2）,但在磷质量分数为240 mg·kg^-1（P3）水平下,不添加秸秆（C0）情况时镉的吸附量最大,而后降低。土壤对镉的解吸量随着磷含量的增加而增加。在同一磷水平情况下,随着秸秆添加量的增加,土壤对镉的解吸量逐渐增加。     

深圳特区拟建隔声屏障路段的选择研究

根据深圳特区拟建隔声屏障道路的筛选原则,全面考虑了城市道路交通噪声污染程度?受污染的人口数?道路特点及立地条件,采用逐步筛选方法,得到深圳特区拟建隔声屏障的路段?调查发现:临街建筑物受交通噪声污染最严重的高度一般在12～15m?交通噪声污染的主要频率在500～2000Hz之间,频率分布与路型和车型基本无关      

g-C3N4/Cu2O/CF电极制备及在微生物燃料电池中的应用

为了提高微生物燃料电池的产电性能,采用电沉积法将石墨态氮化碳(g-C_3N_4)与氧化亚铜(Cu_2O)负载到碳毡(Carbon felt,CF)表面,制得g-C_3N_4/Cu_2O/CF光电极用于构建微生物燃料电池.通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光生电流曲线(I-T)、线性扫描伏安曲线(LSV)对光电阴极进行光电性能测试,并在白光发光二极管(LED)辐照下研究了以Cu_2O/CF、g-C_3N_4/Cu_2O/CF为阴极光催化微生物燃料电池的产电性能.结果表明,g-C_3N_4/Cu_2O/CF电极中g-C_3N_4分布在Cu_2O之间;g-C_3N_4/Cu_2O/CF光电极能提高光利用率,与Cu_2O/CF光电极相比,光电流密度达到2700 mA·m~(-2),增长幅度达到125%;与Cu_2O/CF阴极微生物燃料电池相比,g-C_3N_4/Cu_2O/CF阴极微生物燃料电池具有更优的产电能力,在白光LED辐照下最大功率密度和光电流密度达到110.7 mW·m~(-2)和1102 mA·m~(-2),增长幅度达到16%和27%.     

影响城市大气质量的主要因素分析

本文利用灰色系统的关联分析方法对影响城市大气质量的主要因素进行分析,结果发现．燃料的消耗量是影响深圳大气环境质量的主要因素,机动车辆的增长是次主要因素,工业总产值的变化对城市大气质量影响极弱,而城市的发展对大气质量均有影响,对大气中ＮＯｘ和降尘的影响最明显。