燃煤电厂PM10颗粒痕量元素富集与粒径关系统计研究

煤燃烧带来的痕量元素排放是一个长期的环境问题。以PM10为主的细颗粒飞灰对痕量元素有较强的富集作用,且可以随着空气进入呼吸道,对人体危害很大。为了更好地理解痕量元素在细飞灰上的富集规律,该文通过对现有文献的广泛收集和整理,并通过统计分析研究了PM10飞灰颗粒粒径对Hg、Pb、As、Se、Cr、Cd、Cu、Co、Ni、Be 10种痕量元素富集的影响,得到了飞灰颗粒粒径与痕量元素富集关系的经验公式,利用这些经验公式可以对燃煤电厂与PM10相关的痕量元素排放情况进行初步判断。分析发现:PM10飞灰对痕量元素的富集作用强弱程度与痕量元素的挥发性呈正相关,其中Hg、Pb、As、Se、Cd、Cr 6种挥发性元素随着PM10飞灰粒径的减小富集程度增加,且PM2.5范围内的飞灰颗粒对痕量元素富集作用受颗粒粒径的影响最为显著;Cu、Co、Ni、Be 4种非挥发性元素在PM10范围内的飞灰颗粒上体现出较弱的富集作用,且受颗粒粒径影响不明显。     

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。     

上海市漕河泾地区大气颗粒物中痕量元素溴、碘的污染特征

于2006年4、7、10月及2007年1月在上海师范大学旅游学院大楼楼顶使用大流量采样器采集了代表四季的大气颗粒物TSP、PM10样品,采用微波消解电感耦合等离子体质谱法测定样品中痕量元素溴、碘的含量.大气颗粒物中溴、碘的体积浓度表现明显的季节特征,TSP及PM10中溴浓度在春季最高,冬季最低;TSP及PM10中碘浓度在冬季最高,夏季最低.TSP中Br/I的比值为1.16-103.33,PM10中Br/I的比值为O.18-49.50,均呈现夏季高而冬季低的季节特征,且与颗粒物中碘的含量以及大气中二氧化硫和氮氧化物浓度呈负相关.     

化学团聚降低WFGD系统PM_(2.5)排放的试验研究

为了降低湿法脱硫系统(WFGD)出口PM2.5的排放量,在模拟WFGD和燃煤热态实验系统中进行了添加化学团聚剂的试验.考察了脱硫液细小晶粒含量与出口PM2.5浓度的关系以及团聚剂对脱硫液颗粒物粒径分布的影响,并对团聚剂类型、浓度、温度及脱硫操作条件等对脱硫系统的影响进行了研究,同时考察了团聚剂的加入对脱硫的影响.结果表明:WFGD出口PM2.5排放量与浆液细小晶粒含量成正相关,添加化学团聚剂可有效降低脱硫浆液中细小晶粒的数量,脱硫液中细颗粒物相对体积浓度降低38%;燃煤热态系统下添加化学团聚剂可有效降低PM2.5排放量,数量浓度降低约20%;非离子型聚丙烯酰胺团聚效果最明显,团聚效果随着脱硫液温度的升高而升高,脱硫液气比控制在15~20 L/m3范围内比较合适,团聚剂加入不会影响脱硫性能.     

大气悬浮颗粒物中重金属含量和形态分析

对某大学校园内教学区、生活区和校外交通干道3个采样点秋冬季的大气颗粒物(TSP和PM10)浓度和颗粒物中的重金属元素Cu、Zn、Pb和Cr的浓度和形态分布进行了研究分析.结果表明:不同区域的TSP和PM10浓度差别较大,其中教学区最高,校外交通干道次之,生活区最低.TSP和PM10中Cu和Cr的含量较低,Zn和Pb的含量较高.TSP中重金属的总含量大于PM10,但是PM10中重金属所占的百分比大于TSP.从形态分布来看,TSP中Zn有40.76%存在于残渣态(S5)中,PM10中Zn有53.43%存在于可交换态(S1).而TSP和PM10中Cu在S1～S4中分布较多,Pb主要存在于残渣态(S5)中,Cr的主要存在形态是氧化物结合态(S3)和残渣态(S5).对TSP和PM10中重金属的生物有效性评价可知,Cu的可生物利用态含量最高,Zn、Pb和Cr的可生物利用态含量较低.     

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.     

北京市夏季大气不同粒径气溶胶中 碳质及质量重建研究

对北京市城区2012年夏季大气气溶胶进行PM2.5和PM10石英膜采样,利用热光反射法得到了有机碳(OC,organic carbon)和元素碳(EC,elemental carbon)的含量;应用Stelson方法,结合其质量浓度、元素含量可溶性离子含量对气溶胶质量浓度进行了质量重建与比对.日平均质量浓度结果显示,PM2.5中,OC浓度ρ(OC)为19.4μg·m-3,EC浓度ρ(EC)为3.8μg·m-3.PM10中,ρ(OC)为22.3μg·m-3,ρ(EC)为4.1μg·m-3.OC、EC相关性显著(PM2.5,R2=0.77;PM10,R2=0.91).PM10中有87%的OC和94%的EC集中在PM2.5中.PM2.5和PM10中OC/EC比值分别为5.1和5.7,明显大于2,说明存在二次有机碳.PM2.5和PM10重建值和称质量值相关性R2分别为0.95和0.94,重建值和称质量值比值分别为93%和97%.     

北京市夏季大气气溶胶 PM2.5和 PM10成分特征?

对北京市城区2012年夏季大气对气溶胶进行每日PM2.5和PM10石英膜采样,得到了可溶性离子质量浓度和16种元素的质量浓度,并结合气象观测值进行了分析.结果显示,采样期间,PM2.5质量浓度为9.58~210.42μg·m-3,平均值102.81μg·m-3;PM10质量浓度为33.75~288.33μg·m-3,平均值159.66μg·m-3.PM2.5和PM10质量浓度都与采样点能见度、风速呈负相关,与相对湿度呈正相关.质子荧光分析(PIXE)结果显示,S、K、Ca和Fe在PIXE可分析元素中含量较高,在PM2.5和PM10都占89%.且元素Ca、Ti、Sc、Cr、Fe主要存在于粗粒子(PM2.5~10)中,而元素S、Cu、Zn、As、Br、Pb主要存在于细粒子(PM2.5)中.富集因子分析表明,元素K、Ca、Ti、V、Mn、Ni主要为地壳来源,元素S、Cl、Cu、Zn、As、Br、Pb主要来自于人为源.SO2-4、NO-3、NH+43种可溶性离子总质量浓度占PM2.5浓度的43.5%,占PM10浓度的25.4%.     

室内PM10对DNA氧化性损伤及其与微量元素组成关系

使用质粒DNA评价法(plasmid DNA assay)和电感偶合等离子体质谱(ICP-MS)研究了北京市室内外PM10(可吸入颗粒物)的生物活性及与微量元素的关系.选择了4组样品分别代表吸烟室内(1),非吸烟室内(2)和相应室外(1)进行质粒DNA评价研究.结果表明,室内PM10对超螺旋DNA的氧化性损伤高于室外;吸烟室内PM10的TD50(引起50%DNA损伤所需的颗粒物剂量)低达100μg·mL-1,对DNA氧化性损伤最大,说明吸烟室内PM10的生物活性最大.结合微量元素分析发现,吸烟室内PM10的水溶性Zn与TD50负相关性较其他元素强,说明水溶性Zn可能对DNA的氧化性损伤起重要作用.Fe元素虽然被认为是最具生物活性的元素之一,但是在所分析样品中Fe元素多是以不可溶状态存在,因此对DNA损伤较弱.     

上湾电厂有害痕量元素的迁移释放行为研究

应用原子荧光光谱（AFS）和电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）对我国西北部上湾电厂的原煤、底灰以及飞灰中Hg，As，Se，Pb，Cr，CA，Mo，Ni，Co，U和Th等11种有害痕量元素的含量进行了测定．根据燃煤过程中底灰和飞灰的产率，结合痕量元素在底灰和飞灰中的含量计算了电厂燃煤过程中痕量元素的挥发性．在实验室内通过对底灰和飞灰在酸性介质下的淋滤实验，研究了底灰和飞灰中痕量元素在60h内4个时间段的迁移释放行为．根据痕量元素的挥发和淋滤释放特性建立了元素的释放分配模型，研究结果表明，煤燃烧过程中痕量元素的挥发是导致环境污染的主要因素．     

应用蒸汽相变机理脱除燃烧源PM2.5试验研究

对应用蒸汽相交原理作为脱除燃烧源PM2.5预调节措施的效果进行了试验研究.结果表明,蒸汽相变与常规除尘技术结合可有效脱除PM2.5,对燃煤、燃油PM2.5的脱除效率可分别提高80%,60%以上;相交核化室壁面性能,颗粒物化性质及蒸汽过饱和度对PM2.5凝并长大效果均有重要影响,采用低表面能的核化室壁面材料可明显改善蒸汽相变预调节的效果;强疏水性的燃油PM2.5颗粒凝并长大效果明显不及燃煤PM2.5颗粒,适当提高蒸汽添加量有助于增进相交效果.     

贵阳市大气PM10中水溶性金属元素的污染特征

2008年7月到2009年4月对贵阳市三个采样点(贵州大学蔡家关校区、市中心和甘荫塘水泥厂附近)的PM10进行了系统采样,运用ICP-AES对PM10中Al、As、Fe、Mn、Pb、Cd、Co、Cu、Zn、Sb、Ti、V等元素进行分析.研究表明,Al、As、Fe、Mn、Zn的含量很高,最高值分别是5809 ng/m3、...     

湘西花垣铅锌矿田闪锌矿痕量元素地球化学特征

以湘西花垣铅锌矿田内不同矿床不同阶段的闪锌矿为研究对象,进行LA-ICP-MS原位点测试分析,旨在揭示闪锌矿中不同痕量元素的特征,为矿床成因提供新的约束.矿田内闪锌矿所含痕量元素种类较少且含量偏低,较富集Cd、Ga、Ge等元素,Fe、Mn、Cu、Pb、Ag、Co、Tl、Se、In等元素含量低,闪锌矿的Ga/In、Ge/...     

声波与其他方法联合作用脱除细颗粒物的研究进展

声波团聚可作为一种有效降低可吸入颗粒物污染的预处理措施.针对现有声源条件下,单一的声波团聚作用对细颗粒物的清除效率较低且能耗较大的缺点,分析采用声波团聚联合其他方法共同作用来高效脱除细颗粒物.分别阐述种子颗粒、喷雾、蒸汽相变联合声波团聚作用的团聚机理及实验装置,具体分析了3种联合作用提高声波团聚效率的理论依据及影响因素,对比了3种联合作用的优缺点及适用范围,丰富了声波团聚理论,并彰显了联合声波团聚的优势.此外,提出联合声波团聚的研究方向,为高效脱除细颗粒物、降低环境污染提供了更好的途径.     

燃煤排放PM_(10)的氧化性损伤能力

使用质粒DNA评价法和ICP-MS研究贵州织金地区海陆过渡相的晚二叠世煤及大同地区陆相的侏罗纪煤在实验燃烧炉中燃烧排放PM10对质粒DNA的氧化性损伤能力及其与重金属元素组成的关系。选择2种煤的蜂窝型煤进行燃烧实验,以木炭作为对照组进行研究。对比各种燃料燃烧产生的PM10的DNA损伤实验结果发现:全样和水溶性组分所产生的DNA损伤率相似,说明水溶性组分是造成氧化性损伤的主要来源;海陆过渡相的织金煤燃烧排放PM10的氧化性损伤能力明显比陆相大同煤燃烧产生的PM10的高,2种煤的燃烧排放PM10对DNA损伤能力均比木炭本底的高。对3种PM10中的水溶性微量元素进行分析,水溶性的As,Cd,Cu,Ge,Hg,Mo,Pb,Sb,Se,V和Zn在海陆过渡相的织金煤燃烧排放的PM10中含量较高,在陆相的大同煤燃烧排放的PM10中较低,在木炭本底燃烧排放的PM10中最低。PM10中较高的水溶性Zn和Pb含量,说明环境大气PM10中的Zn和Pb可能与燃煤排放相关,而Hg元素因为较强的挥发性而在PM10中未得到富集。水溶性的微量元素总量及大部分水溶性的单个微量元素均表现出与颗粒物对DNA损伤率一致的变化规律,说明燃煤产生的PM10与其中的水溶性组分密切相关。     

以螯合树脂(YPA4)ETV-ICP-AES测定痕量Au,Pd和Pt

在环境和地质样品中,贵金属的含量极低,且基体组成复杂,因此,测定前对其中的痕量贵金属进行分离/预富集很有必要.将进样效率高、检出限低和可直接固体进样的电热蒸发ICP-AES技术与高选择性的分离/预富集技术相结合是实现不同复杂样品中痕量/超痕量贵金属灵敏检测的有效方法.贵金属是典型的难熔元素,在石墨炉中直接蒸发和测定存在困难.一些研究表明,加入适当的化学改进剂可以有效改善难熔元素测定的检出限和降低基体元素的干扰.     

油团聚加煤系黄铁矿抑制剂脱除煤中黄铁矿硫的研究

油团聚是以脱除煤中灰分为主的团聚技术,脱硫的效率很低,采用山西介休的高硫煤,探索在油团聚过程中加入不同的黄铁矿抑制剂(巯基乙酸、重铬酸钾、高锰酸钾)对脱除煤中黄铁矿硫的影响.结果表明加入黄铁矿抑制剂对脱硫效率有一定程度的影响.     

广州夏季大气中碳气溶胶浓度水平及污染特征

2002年6-7月于广州市3个采样点采集PM10和PM25样品,测定了PM10,PM25以及元素碳(EC)和有机碳(OC)的浓度.PM10和PM2.5平均浓度分别为124.77μg@m-3及78.13μg@m-3.PM10和PM2.5中的OC浓度分别为22.3μg@m-3和15.80μg@m-3,EC浓度分别为7.78和5.90μg@m-3,其中73.8%的OC和77.7%的EC存在于PM25中.在3个采样点PM10和PM25中,OC/EC比值均大于2.0,表明广州夏季大气存在二次污染.各种气象条件对OC、EC浓度及其比值的变化都有不同程度的影响,其中降水和风速是OC、EC浓度变化的主要气象因素.     

浅析降低原子荧光空白值的方法

原子荧光法测痕量元素时,空白值的高低直接影响元素的测量结果.介绍了原子荧光法测痕量元素时的空白影响因素,并就降低空白值的方法做了详尽的探讨和研究.     

烟花爆竹燃放期间大气颗粒物的化学成分特征

为研究烟花爆竹燃放期间大气颗粒物的化学成分特征,于2011年12月和2012年1月对北京市大气颗粒物进行样品采集与测试,分析了2012年春节期间主要污染物的浓度变化特征,以及烟花爆竹燃放时段与非燃放时段PM2.5和PM10的化学成分变化特征.研究表明,受烟花爆竹燃放影响,春节期间的主要污染物浓度有所上升,其中大气颗粒物的增幅最为显著,除夕和年初五通常会到达污染高峰.烟花爆竹燃放时段的PM2.5与PM10中主要化学成分较为相似,但与非燃放时段明显不同,其中烟花爆竹主要成分对应的特征元素和离子在燃放时段增加较为明显,与工矿交通等在春节期间停工的行业相关的元素和离子在燃放期有所减少.