在线大气汞分析仪的开发及应用

作者基于金汞齐-冷原子荧光光谱法,自行开发用于分析环境空气中气态总汞(TGM)的在线监测仪器。该仪器操作时以净化后的环境空气作为载气,无需氩气或氮气。经测试:当采样流量为1L/min,采样时间为10min时,检测限能达到0.2ng/m3;0.1ng汞蒸气连续测定结果表明其相对标准偏差<1.4%;工作曲线线性良好,r=0.9995。运用该仪器,在北京大学对TGM进行了为期3周的连续观测,得到TGM平均浓度为7.8ng/m3。     

在线大气汞分析仪在外场观测的应用及问题讨论——以无锡冬季观测为例

利用实验组自主研发的在线大气汞分析仪,于2010年12月30日至2011年1月14日在无锡市曹张子站(E120°17′40″,N31°33′36″)对大气气态总汞(TGM)进行了连续监测。观测期间,汞分析仪运行稳定,测得无锡市TGM浓度范围为2.33~66.85 ng/m3,平均值为7.37 ng/m3。观测中发现在线大气汞分析仪能够对环境大气中汞之外的其他物质产生信号响应。推测该物质为与汞同源排放于大气中的锌,实验室加标实验及观测数据为该推测提供了正面支持。这一发现为日后仪器的改进提供了思路,经进一步的证实和条件优化后有望实现在线大气汞分析仪同时监测大气中汞的特殊来源(金属冶炼)。     

松辽盆地双坨子气田天然气汞含量特征

 为探讨松辽盆地双坨子气田天然气汞含量分布特征及其成因, 选取该气田7 口气井作为研究对象, 在对采集的天然气进行汞含量检测的同时, 开展天然气组分和烷烃碳同位素分析。检测结果显示, 双坨子气田天然气汞含量介于11~29200 ng/m³之间, 平均为17600 ng/m³, 属于中、低含汞天然气。双坨子气田天然气汞含量随产层深度的增加而增大, 深层天然气要远高于中、浅层天然气, 天然气汞含量的分布特征明显受该盆地双层地质结构的控制。研究表明, 双坨子气田汞含量分布特征既与天然气类型有关, 也与气源岩热演化程度有关。双坨子气田深层天然气为煤型气, 中、浅层气则为油型气或油型气-煤型气的混合气。气源岩热演化程度的不同, 是造成双坨子气田与其邻近的长深气田天然气汞含量差异较大的根本原因。     

多环芳烃在上海近郊大气颗粒物(PM2.5和PM10)中的污染特征、来源及其健康风险评估

利用大流量主动采样器连续6 个月采集了上海近郊可吸入大气颗粒物( PM₁₀和PM_2.5), 利用气质联用技术分析了其中16 种优先控制的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs). 结果表明, 上海近郊大气颗粒物PM10 和PM_2.5 中∑PAHs 的质量浓度范围分别为5.25～136 和3.56～149 ng/m³, 平均值分别为36.9 和28.5 ng/m³. 通过特征比值法, 可推测该地区的大气颗粒物主要来源于煤炭燃烧及交通运输排放的尾气. 在16种PAHs 中, 具有强致癌效应的BaP 的质量浓度为0.6～16 ng/m³; ∑PAHs 的总毒性当量(toxic equivalent quantity, TEQ)分别为5.4和4.1 ng/m³. 根据所测大气颗粒物中BaP等效毒性当量的暴露浓度, 利用终生致癌风险(incremental lifetime cancer risk, ILCR) 模型, 分别对不同性别、不同年龄段人群的呼吸和皮肤接触暴露PAHs 造成的潜在健康风险进行了评估. 结果表明: ILCR 大小按年龄段排序为成人>儿童>青年; 按性别排序则为女性>男性. 所有年龄段的终生致癌风险皆略高于美国环保总局(United States Environmental rotection Agency, USEPA) 规定的可忽略阈值(10⁻⁶), 存在一定的人体健康风险, 因此需从源头对PAHs 以及可吸入颗粒物的排放浓度进行有效的控制, 以减少其对人体的潜在危害.     

吉林省自东向西城乡连续空间大气汞分布特征研究

为了解水平中尺度气象条件控制下连续空间区域内大气汞污染特征,使用车载塞曼效应汞分析仪(Zeeman RA915+),由吉林省东部汪清县不间断行车至西部镇赉县,同步测定了近1 000 km沿线“城市-乡村”连续空间大气汞质量浓度分布情况.结果表明:研究区域内大气汞含量平均值为(5.99±3.19)ng/m3,最高值出现在城市区(长春市),最低值出现在乡村区(汪清县,敦化市和白城市辖区内).研究区域内大气汞含量空间分布特征表现为由中部地区向东西部地区呈逐渐递减趋势;规模较大的城镇区高于规模较小的城镇区,城镇区显著高于乡村区;东部地区与西部地区具有不同的大气汞浓度空间特征,上述特征与区域内大气汞含量受燃煤汞排放过程控制有关.研究区域城镇全域(含乡村)大气汞含量特征表现为长春地区(9.07±6.36) ng/m3,吉林地区(7.02±2.70)ng/m3,延边地区(5.08±2.06) ng/m3,松原与白城地区(4.70±0.98)ng/m3;城镇辖区内(不含乡村)大气汞含量长春市(16.41±8.65)ng/m3最高,镇赉县(3.47±0.60)ng/m3最低.     

我国东北地区城乡连续空间大气汞分布特征研究

为掌握我国东北地区连续空间内大气中汞污染物的分布特征,使用车载高分辨率测汞仪(LUMEX Zeeman RA915+),由哈尔滨市出发,沿哈大线,终至大连市,连续测定了沿线近960km空间内大气气态总汞的质量浓度.结果表明:我国东北地区研究范围内大气汞含量均值为(9.1±5.4)ng/m3,最高值出现在沈阳市区(44ng/m3),最低值出现在扶余市、公主岭市和盖州市(1ng/m3);区域内大气汞含量的空间分布特征表现为以区域中心城市(镇)为中心,向四周呈辐射状递减趋势,且综合规模较大的城市(镇)明显高于规模较小的城镇、偏远的乡村地区;区域内大气汞含量明显较高的区域中心城市群为哈尔滨市(20.4±12.1)ng/m3、长春市(12±11)ng/m3、四平市(14.4±7)ng/m3、沈阳市(17.2±11.5)ng/m3、鞍山市(15.1±10)ng/m3和大连市(15.2±8.8)ng/m3.     

燃煤烟气中元素汞的快速检测方法研究

近年来,燃煤烟气排放的汞对环境的污染日益严重,对人类的生产与生活也造成了很大的影响,而气态元素汞作为烟气汞的主要存在形式,其分析测试研究已经引起了广泛注视。本文采用连续气体采样和冷原子荧光分光光度计直接分析测定的方法,简化配置吸收剂、采样、还原、测试的燃煤烟气元素汞检测程序,研究了配制模拟燃煤烟气中元素汞的在线测试方法。实验结果表明元素汞浓度在0~20 ng/L范围内荧光值与汞浓度呈线性关系,符合朗伯-比尔定律,方法检出限为0.009 4 ng/L,相对标准偏差均小于1%,加标回收率在96.85%~101.78%范围内,说明本方法与常规吸收采样检测方法相比,不需要吸收采样及样品处理,具有简单、快速、准确性好的优点,实现了快速检测燃煤烟气中的元素汞浓度。     

原子荧光光度法测定地下水中的痕量汞

建立AFS-230E原子荧光光度法测定地下水中痕量汞的方法,并讨论测定条件的优化,在最佳仪器反应条件下测定汞的检出限结果0.0039ng/mL,线性范围Hg0ng/mL-0.8ng/mL,相关系数0.9996,精密度Hg0.8ng/mL1.8%,不同样品加标回收率:Hg90%-102之间。该方法操作简便、灵敏度、准确度、精密度和检出限,均能满足分析要求。     

通道压裂支撑剂缝内分布规律研究

通道压裂是低渗透致密油气藏高效、低成本开发的关键技术,通过采用非连续簇团铺砂的方式,使裂缝中形成具有高导流能力的通道,但目前关于通道压裂的理论研究仍然处于起步阶段.因此,基于计算流体力学建立欧拉-欧拉固液两相流模型,对通道压裂过程中支撑剂的分布状态进行模拟,通过与实验结果进行对比,证明了所建立模型的有效性,并系统研究了不同中顶压裂液(纯压裂液脉冲段)黏度、支撑剂密度、泵注排量对通道压裂通道率的影响.结果表明,中顶压裂液的黏度从1 mPa·s增加到20 mPa·s,通道内平均通道率增加5%;支撑剂密度从1400 kg/m³增加到2000 kg/m³时,缝内通道率减小了7%;排量由3 m³/min增加到7 m³/min时,通道率由28%增加到33.5%后减小到31%.现场应用过程中应使用较高黏度中顶压裂液、较低密度支撑剂和合理的泵注排量以保证裂缝中形成有效支撑通道.     

钢铁烧结烟气多污染物的排放特征及控制技术

 监测了钢铁烧结烟气的排放特征,发现SO₂排放浓度沿着烧结机方向呈现机头和机尾低、中部高的特点,二噁英的排放浓度与烟气温度正相关,温度高于250℃时二噁英的排放浓度出现峰值.调研了数十台烧结机的烟气排放特征,表明SO₂排放浓度≤2000 mg/m³的占63%,要求脱硫效率大于90%;>2000 mg/m³的占37%,要求脱硫效率大于96%.NO_x排放浓度≤300 mg/m³的占86%,烟气无需脱硝可直接排放;在300~600 mg/m³之间的占14%,要求脱硝效率大于50%.二噁英排放浓度为1.0~5.0ng TEQ/m³,必须采取控制措施才能达标排放.针对烧结烟气SO₂和二噁英浓度高的特点,论述了基于活性炭吸附的活性炭法,以钙基吸收剂脱硫为主、活性炭(焦)脱二噁英为辅的SDA 法、MEROS 法、IOCFB 法等4 种多污染物协同控制技术及脱除效果.     

Landfill is an important atmospheric mercury emission source

Due to the special physical and chemical properties,mercury is a global pollutant which could be aeriallytransported cross the borders[1,2]. Both natural processesand human activities emit mercury to the air. The majoranthropogenic mercury emission source categories arecoal combustion, waste incineration, chlorine-alkali plant,metal smelting and refining and so on[1—3] . Human activi-ties emit not only elemental mercury (Hg0), which has along lifetime in the air, but also reactive gaseous mer…     

上海大气中气相和颗粒相羰基化合物研究

 为探究大气中羰基化合物的质量浓度水平及变化规律, 利用滤膜系统(FP)同时采集大气中颗粒相和气相羰基化合物, FP系统由3 层47 mm 滤膜组成, 其中, 第1 层滤膜用于收集颗粒相羰基化合物, 第2 层和第3 层滤膜涂布五氟苄基羟胺(PFBHA)衍生剂, 用于收集气相羰基化合物。PFBHA 的涂布量为12 μmol、采样流速4 L/min, 每个样品采集4 h。采集后的样品用正己烷提取。利用该方法对上海市大气中的羰基化合物进行研究, 结合气相色谱/质谱仪(GC/MS), 分析大气中羰基化合物浓度的日变化、季节变化以及气相-颗粒相分配规律。研究结果表明:1)上海市大气中15 种目标化合物均能检测到, 包括13 种单羰基化合物和2 种二羰基化合物;2)上海大气中羰基化合物具有明显的日变化和季节变化, 气相羰基化合物的浓度在中午达到最大值, 颗粒相则相反;夏季羰基化合物的总质量浓度((33.8±15.9)μg/m³)显著高于冬季和春季(分别为(10.5±5.0)和(14.0±7.0)μg/m³);3)羰基化合物的气粒分配规律表现为与温度呈正相关、与相对湿度呈负相关。本研究表明, FP 系统可替代AD-FP(环形溶蚀器-滤膜系统)同时采集大气中气相和颗粒相中的羰基化合物, 易于携带, 为羰基化合物的野外观测提供便利。     

焚烧烟气和大气中二噁英类气-固分布比较研究

探讨生活垃圾焚烧烟气和周边大气中二噁英类的气-固浓度分布特性。通过采样实测某生活垃圾焚烧厂焚烧烟气和周边大气中二噁英类浓度,比较分析生活垃圾焚烧烟气和周边大气气-固浓度分布特性。焚烧烟气中不同氯取代的二噁英类气-固相分布较均衡,气相二噁英类占主导,质量浓度比例为82%~93%;大气中不同氯取代的二噁英类气-固分布很不均匀,固相二噁英类质量浓度比例为85%。烟气从出口到大气环境二噁英类气-固分配存在动态平衡。影响其动态平衡的2个重要影响参数为:气-固分布系数和颗粒态二噁英粒径分布特征。     

水捕获-气质联用快速分析柴油机排放的多环芳烃

建立了一种快速采集分析柴油机排放的有毒气态多环芳烃(PAHs)的方法.新的采样方法以水为捕获媒介,通过添加阳离子表面活性剂与多环芳烃相似相溶,避免了使用固体吸附材料带来的样品损失和变性,进而通过优化各种功能性添加剂提高样品回收率.吹扫捕集系统快速从水中富集痕量PAHs.采用气相色谱/质谱联用检测到柴油机排放中包含的16种主要PAHs,总量85.53μg/m3.本法的采样和分析过程所需样品量少,检测速度快,耗时只有经典方法的5%,从而把PAHs的损失降到最低,检测限达到皮克级.     

二次金汞齐冷原子荧光光谱法测定大气痕量汞

在已有仪器的基础上进行改装,建立了二次金汞齐冷原子荧光光谱法(CVAFS)测定大气中痕量气态元素汞(GEM)和颗粒态总汞(TPM)的方法.该方法的检出限为2 pg,二次金汞齐的转移效率为99%,在0~2 ng范围内做标准曲线,线性关系为0.999 5,检测精密度为1.89%.运用该方法于2009年7月对厦门地区大气环境中的GEM和TPM进行了采集检测,结果显示厦门地区未受明显汞污染.该分析方法也能用于其他环境样品痕量汞的检测.     

甲醛对雄性小鼠生殖细胞毒作用的研究

研究了液态和气态甲醛对雄性小鼠生殖细胞的毒作用,选用SPF级昆明种纯系雄性小鼠作为研究对象,液态甲醛染毒剂量分别为0．20,2．00,20．00mg／kg体重,采用腹腔注射染毒7d,观察睾丸组织的病理改变,并计算脏器系数、精子存活率、活动率、精子数及畸形率．气态甲醛染毒剂量分别为0．5,1．0,3．0mg／m^3,连续动态染毒72h,于首次染毒后第15天观察睾丸细胞的微核率,结果表明,液态甲醛能引起睾丸组织病理损伤,脏器系数、精子存活率、活动率和精子数减少,畸形率升高;气态,甲醛能诱导早期精细胞微核率增加,均呈现一定的剂量反应关系,液态甲醛和气体甲醛均具有小鼠生殖细胞毒性。     

大动态范围的环境噪声自动测量仪的研制

研制了一台动态范围为90dB以上的环境噪声自动监测及统计分析仪器。可以适用于声级起伏变化很大的环境噪声和交通噪声的全量程监测,并可以把测量结果和统计分析结果自动显示和打印出来,解决了随机性较强的环境噪声的自动监测问题。仪器內部有两只对数放大器,由于器件特性的限制,每只对数放大器的动态范围约60dB左右,但通过微处理器对双通道对数放大器的交替采样,并经过数据处理,实现了二对数放大器的测量动态范围的自动连接,这样扩大了量程(大于90dB)实现了仪器的全量程测试。     

蓄冰柜在密闭空间中的降温除湿性能分析

为保证密闭空间内环境的温湿度在人员可接受的范围内,参照矿用救生舱降温除湿技术,基于fluent数值模拟与理论计算,研制了一种新型蓄冰柜降温除湿装置。该装置采用模块化设计,可以根据负荷的变化调整蓄冰模块的数量,电力中断情况下可取出蓄冰模块进行自然对流降温除湿,融化后的水可以供人员饮用。通过实验,得到了蓄冰柜在强制对流工况下的降温除湿特性及其保温性能,结果表明:相同环境温湿度条件下,入口风量越大,总降温除湿量越大,但出风温度升高,相对湿度降低,单位质量空气降温除湿效果下降;进风量相同条件下,环境温湿度越高,单位质量空气降温除湿效果越明显;总传热量与进风量近似成正比例关系,而且环境温湿度越高,比例系数越大;在进风量大于420m3/h的工况下,蓄冰柜降温除湿量可以满足容纳15人的应急密闭空间形成的冷负荷。