湍流团聚促进燃煤烟气中PM10及痕量元素脱除的研究

提出利用湍流团聚的方法实现2种污染物(PM10和痕量元素)的协同脱除.采用数值模拟优化湍流装置的结构,在燃煤热态试验平台上进行湍流团聚促进电除尘脱除PM10的研究,同时测定PM10样品中痕量元素的含量,发现PM10粒径和痕量元素含量之间的关联.研究结果表明:不同结构的扰流涡片耦合作用对PM10具有更好的团聚效果;湍流团...     

上海市大气环境中PM2.5/PM10时空分布特征

针对上海市颗粒物的污染和防治问题,利用2014年4月14日—2015年3月24日10个国控监测点的PM_2.5和PM₁₀小时数据及对应的气象因素资料,以PM_2.5质量浓度占PM₁₀质量浓度的比例为研究对象,使用聚类分析和相关性分析PM2.5/PM₁₀的时空分布特征. 结果表明:P_2.5和PM₁₀的季节高低为冬>春>秋>夏,PM_2.5/PM₁₀的季节分布在不同区域存在差异性. PM_2.5/PM₁₀的日变化呈现双峰型趋势,峰值出现在05:00和14:00左右,上午PM_2.5/PM₁₀高于下午. 颗粒物质量浓度及PM_2.5/PM₁₀具有明显的“周末效应”,这与车辆通行政策与人类作息时间变动相关. 在空间分布上,颗粒物质量浓度及PM_2.5/PM₁₀均表现为背景站>浦西站>浦东站.     

粤东三市PM2.5和PM10质量浓度分布特征

采用在线监测方法于2009年7月8日至22日在广东省汕头、潮州、揭阳三市各选择1个有代表性的空气质量监测点同步进行PM2.5和PM10监测。监测结果表明,粤东三市PM2.5和PM10质量浓度低于部分沿海城市;PM10与PM2.5的质量浓度日变化呈双峰分布,分别处在上午(6:00至10:00)以及下午(18:00至22:00)两个时间段;PM10与PM2.5日平均浓度变化呈周期性波动,周期约为3～4 d;对于粤东三市区域,PM2.5/PM10为0.5215,说明PM10中细颗粒物含量大于粗颗粒物含量。     

燃煤电厂可吸入颗粒物中痕量元素的排放规律研究

在2个燃煤电厂除尘器入口和出口处利用荷电低压捕集器（ELPI）和稀释采样系统,对烟气中的可吸入颗粒物（PM10）进行现场采样,对其中的痕量元素的粒径分布、富集机理和排放因子进行了研究。电厂除尘器前后PM10中痕量元素的质量粒径分布,与PM10质量浓度粒径分布相似,大多呈现双模态。初步推测所测痕量元素在亚微米颗粒上的富集过程由异相化学反应控制,而在粗颗粒上的富集则可能由异相凝结或化学反应两种机制控制。相对富集因子的计算结果显示,除了Mn在PM10中呈亏损趋势外,其他元素在亚微米颗粒物中均有富集趋势。由于电除尘器对0.1~1μm粒径范围内的颗粒物去除效率较低,其对PM1、PM2.5和PM10中多数元素的去除效率均低于相应的除尘效率。除尘器后PM10中各元素的排放因子差别较大,其排放总量及导致的环境效应值得关注。     

燃煤电厂锅炉PM2.5现场实测与排放特征研究

采用自设固定源PM_2.5稀释采集系统对陕西省关中地区多个燃煤电厂烟气中的颗粒物开展了现场实测与样品化学源组分分析。结果表明：4个燃煤电厂PM_2.5、PM₁₀占颗粒物比重差异较大（PM_2.5占比范围为6.92%~54.34%,PM₁₀占比范围为36.36%~73.02%）;4个燃煤电厂数浓度水平最高值（2.0×10⁴~4.0×10⁵个/cm³）差异较大,相差约1个数量级;燃煤电厂PM_2.5小粒径段颗粒物质量浓度占比大多较低,但其对PM_2.5数浓度贡献却很大（最小值>95%）,大粒径段颗粒物则相反;煤粉炉PM₁/PM_2.5较大,占比范围为35.29%~51.35%,循环流化床锅炉PM₁/PM_2.5较小,占比范围为16.62%~21.47%;SO₄^2-是燃煤电厂PM_2.5中最丰富的离子成分,各电厂SO₄^2-占总离子浓度比重范围为50.02~65.52%,Na⁺和Ca²⁺位于第2或第3位;各燃煤电厂主要检出无机元素是Si、Al、Ca、Na、Fe、Na等地壳元素;燃煤电厂PM_2.5、PM₁₀和颗粒物的排放因子范围分别为0.001~0.028 kg/t、0.002~0.086 kg/t、0.003~0.236 kg/t;除尘设施组合越复杂先进,排放因子就可能越小。     

定量气象与源排放对PM10浓度影响

为了更好地区分污染物浓度变化中气象与源排放因素的影响,使用中尺度气象模型MM5与三维空气质量模型CMAQ,通过固定源清单的方法研究了不同时期气象因素对PM10浓度变化的影响,结合实测的浓度变化,计算源排放因素对浓度的贡献。结果表明:相对于2011年2月,珠三角中西部地区2012—2014年同期PM10浓度下降主要是由于气象条件的改善,肇庆、佛山、顺德与江门因有利气象近三年2月PM10平均浓度分别下降23、15、27和15μg/m3。佛山因排放源变化导致的PM10浓度下降较大,在2014年2月甚至超过了有利气象的影响,表明佛山的减排措施较有效,其余三地源排放变化对PM10浓度变化贡献较少,甚至为正贡献,表明不利的源排放变化抵消了部分有利气象条件对PM10污染改善的作用,应加强对这些地方源排放的控制。     

基于气象要素的鸡公山景区PM10浓度预测

利用鸡公山景区2019年环境空气质量监测数据,研究了景区PM₁₀污染特征及与气象要素的时序变化关系,构建了基于单气象要素的PM₁₀浓度预测回归模型.结果表明：(1)景区PM₁₀年均浓度为61.85μg·m^-3,PM₁₀污染季节差异明显,并呈逐年下降趋势.(2)PM₁₀时均浓度与气压等4个气象要素之间存在极显著的多元线性回归关系(P<0.01).(3)气压和气温是影响PM₁₀污染的主要气象要素.(4)在全年时尺度、大样本容量下,气压或气温与PM₁₀浓度间的回归模型精度均较低.为此,采取在气压或气温的等值点、小梯度递增与对应的PM₁₀浓度值域一并平均处理后再回归,显著提高了两者间的回归精度.基于气压或气温预测PM₁₀浓度是适宜的.开展PM₁₀浓度预测研究,对提升景区空气质量预报能力、促进景区森林康养功能开发均具有一定的科学意义.     

北京西北城区2010年春季一次沙尘暴过程PM10特征研究

采集2010年春季北京市西北城区沙尘暴前期、中期及后期可吸入颗粒物样品,运用场发射扫描电镜和粒度分布软件分析沙尘暴过程中PM10的微观形貌和粒度分布特征。结果表明,沙尘暴期间PM10和PM2.5的质量浓度是一个突然变化的过程,在沙尘期间质量浓度分别增加到1960.68μg/m3、1477.27μg/m3,然后随着沙尘暴的消退逐渐降低,颗粒物质量浓度逐渐减少;对体积——粒度分布的研究表明,无论沙尘暴天气还是非沙尘天气,其体积百分比主要集中在2.5μm以上的较大等效粒径范围内,沙尘暴天气是由于输入了大量的沙尘颗粒,而非沙尘天气的少量大粒径颗粒对体积百分比的影响却很大,导致体积百分比向大等效粒径范围集中;沙尘暴前,颗粒物的微观形貌类型有矿物颗粒、烟尘集合体、球形颗粒和超细未知颗粒,沙尘暴期间,微观形貌类型主要是来源于地壳的矿物颗粒。     

长春市初冬季节大气PM10的微观形貌特征与来源分析

应用扫描电子显微镜(SEM)研究长春市区初冬季节(2015年10月)可吸入粒子(PM_(10))的微观形貌并探讨其来源。结果表明,长春市区的可吸入颗粒物主要有:烟尘集合体、燃煤飞灰、矿物颗粒及未知颗粒,其中雾霾天气下以烟尘集合体和燃煤飞灰为主。长春市周边及邻近省份地区农业生物质燃烧是初冬季节雾霾天气下PM_(10)的主要来源。     

煤中三态硫与痕量元素关系之研究

分别测定了青山烟煤和莱阳无烟煤化学脱硫前后的煤粉及不同比重的青山烟煤粉中三态硫和部分痕量元素的含量。发现煤中Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｓ和Ｂｅ等元素含量与三态硫有密切的相关关系。     

燃煤痕量元素迁移转化机理及细微颗粒物中富集规律的研究

采用量子化学理论、离散系统动力学、地质学和矿物学理论,以及重金属在线监测多种理论和方法综合,从宏观特性到分子层面、从定性研究到定量描述,系统地研究了煤燃烧过程中痕量元素迁移转化机理及细微颗粒物中富集规律.得出了痕量元素与矿物质间的亲和特性;发现了汞氧化的一个新的反应通道:Hg0→HgO→HgCl→HgCl2;发展了一种新颖的基于电感耦合等离子体技术的气相痕量元素的在线测量方法,并对燃烧烟气中的重金属浓度进行在线分析;揭示了细微颗粒物中痕量元素的富集规律;采用颗粒群平衡模拟(PBM)定量描述PM的时间和/或空间演变过程;以期为细微颗粒物和痕量有害物质的减排提供理论指导和技术支撑.     

煤中三态硫与痕量元素关系之研究

分别测定了青山烟煤和莱阳无烟煤化学脱硫前后的煤粉及不同比重的青山烟煤粉中三态硫和部分痕量元素的含量．发现煤中Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ａｓ和Ｂｅ等元素含量与三态硫有密切的相关关系．煤粉经５ｍｏｌ／ＬＨＣｌ和１∶７ＨＮＯ３化学脱硫处理后，灰粒中Ｃｕ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｃｒ和Ｐｂ等元素含量显著减少．由此可知，煤粉化学脱硫不仅可减少煤燃烧对大气中ＳＯ２污染的影响，同时也可减少对大气重金属污染的影响．     

基于BP人工神经网络的大气颗粒物PM10质量浓度预测

根据2008年长沙市火车站监测点全年大气PM10及气象参数的小时平均数据,建立BP人工神经网络预测模型,预测PM10小时平均浓度。为证明人工神经网络模型用于预测PM10质量浓度的准确性,研究中考虑2种预测模型:多元线性回归模型与人工神经网络模型。研究结果表明:与传统的多元线性回归模型相比,人工神经网络模型能够捕捉污染物浓度与气象因素间的非线性影响规律,能更好地预测PM10质量浓度,拟合优度R2有较大提高;所选取气象参数及污染源强变量能较准确地描述大气PM10质量浓度的实时变化,用于PM10质量浓度的预测准确度较高,整体R2可达0.62;人工神经网络预测模型不仅适用于一般污染浓度情况,对于高污染时期PM10质量浓度的预测也较为准确。     

煤中环境敏感性痕量元素的挥发性研究

对我国西北部4个电厂原煤在实验室不同温度下进行燃烧实验,应用原子吸收光谱（AAS）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和仪器中子活化（INAA）等方法对煤和灰样中舡,Pb,Hk,Cd,Co,Se,Mn,U,Th,Be,Mo,Sb,Br和V等14种环境敏感性痕量元素的质量分数进行了测定,通过对比痕量元素在煤与灰样中质量分数的差异以及不同温度下痕量元素的挥发率,研究了在实验室不同温度下痕量元素的转化、分配规律,结合元素的赋存状态和物理化学特性,揭示了影响痕量元素燃烧迁移、分配规律的主要因素．     

电厂燃煤产物中重金属元素的环境影响评价研究

以山东矿区某两个电厂燃煤为例,探讨了燃煤产物中重金属元素的环境影响评价方法。测定了电厂原煤、飞灰、底灰中As、Cu、Zn、Pb这4种重金属元素的含量,通过浸泡实验测得了燃煤产物中重金属元素的浸溶率,计算出了燃煤产物中重金属元素对大气、水环境的污染因子。结果表明,电厂燃煤过程中,重金属元素挥发性较高,两电厂对大气环境的综合污染因子分别为6.83和7.93,污染等级为重污染。对于水环境的综合污染因子为4.35与3.38,也属重污染。     

长春市大气环境中PM10外来源估算研究

大气颗粒物外来源解析的常用方法有后向轨迹分析法、化学质量平衡法、元素示踪法等,都是通过化学成分分析来确定源。但这类方法存在缺点,如成本高、流程长等。针对以上问题,提出一种新的量化大气环境中PM10外来源的方法,这种方法基于长春市背景站点的PM10的时间序列,通过确定本地源贡献后,利用PM10监测数据与其差值即可获得外来源的贡献量。经估算得到2011年长春市6个采样点PM10的外来源年平均贡献率从北向南逐渐降低,分别是食品厂为38.85%,客车厂为28.79%,邮电学院为24.31%,儿童公园为20.89%,净月潭为19.93%,甩湾子为37.35%。由此可以看出长春市空气污染主要来源于本地污染,为解决长春市大气颗粒物污染,改善空气质量更应该重视本地污染源的治理。     

济南市春季大气中PM2.5、PM10颗粒物分布状态及元素分析

采用扫描电镜和能谱仪对济南市区春季大气中PM_(2.5)、PM_(10)颗粒物的显微形貌、粒径分布和化学元素进行连续30 d全天候研究,对大气颗粒物的粒径与数量进行统计回归分析,绘制相应粒径变化柱状图。依据检出的元素来推断大气颗粒物化学组成和来源,提出控制大气颗粒物PM2.5、PM10污染的有效对策。实验结果显示,大气颗粒物显微形态有球状、片状、棒状等不同形状且主要集中于0～1.0μm和1.0～2.5μm粒径范围,检出C、O、Cl、Si、Ca、K、Na、Mg、Al、Fe、S等多种化学元素,大多以矿物质氧化物、硫酸盐、硅铝酸盐等形式存在,主要来源于土壤尘、风沙尘、燃煤飞灰等。该方法简单、快速、科学,值得进一步推广应用。     

长春市大气中PM10本地源和外来源解析对比研究

利用单粒子后向轨迹模型与化学质量平衡模型(CMB)相结合的方法,分别对长春市大气中PM10外来源和本地源贡献率进行源解析研究。CMB 8.2的解析结果中,工业燃煤和以钢铁尘为主的工业尘是外来可吸入颗粒物的最主要来源,非采暖期、采暖期的贡献率分别为13.04%、32.56%和29.75%、14.66%;而机动车尾气和道路尘则是本地可吸入颗粒物的最主要来源,非采暖期、采暖期贡献率分别为39.24%和33.86%。HYSPLIT模型分析,2011年9月30日(非采暖期)对于长春市大气中可吸入颗粒物影响较大的城市为通辽、白城、四平等;2012年3月1日(采暖期)的外来源则来源于兴安盟、白城、松原、吉林以及牡丹江市。     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制IV:采用二维PIV 除尘

 利用粒子成像测速法(PIV)和电子低压冲击仪(ELPI),研究实验室规模的电除尘器(ESP)内电场强度、电晕放电功率和气流场等因素对PM₁₀(粒径小于10 μm 的颗粒物)分级收尘效率.电除尘器为线-板式电极结构,其中板-板间距为200 mm,高电压电极为单根或双根.实验颗粒物采用艾灸烟作为示踪粒子,气体流量85 m³/h,颗粒物初始质量浓度33 mg/m³左右.实验结果表明,随着电场强度或电晕放电功率的增加,在高压电晕极线周围气流场从有规律的单个涡旋发展为相互作用的多个涡旋,优化电晕放电离子风分布是提高PM₁₀收集效率和降低电耗的关键.从颗粒物个数浓度、外加电场或电晕放电功率看,可将电除尘器性能以电场强度为3 kV/cm 为界分为2 个区域.当电场强度低于3 kV/cm 时,分级除尘效率随着电场强度或电除尘指数的增加而增加.然而,当电场强度远大于3 kV/cm 时,收尘效率基本不变或降低.     

燃煤电厂电除尘PM10和PM2.5的排放控制I:电除尘选型及工业应用

 针对电除尘细颗粒物(PM_2.5)排放控制,提出利用电除尘指数指导电除尘本体和电源设计选型技术的原理和方法,并介绍电除尘改造的应用案例.通过优化电除尘指数、采用三相高压电源开展电除尘改造和选型.通过电除尘和脱硫塔除雾器的同步改造,可以实现烟囱出口颗粒物排放浓度低于5 mg/m³,同时,PM_2.5 (直径2.5 μm 以下的颗粒物)排放浓度低于2.5 mg/m³.示范工程还表明当电除尘器出口PM₁₀(直径10 μm 以下的颗粒物)排放在6~30 mg/m³时,PM_2.5占PM₁₀比例为6%至20%;当PM₁₀排放在5~15 mg/m³时,PM_2.5排放可低于2.5 mg/m³.