垃圾发电项目大气污染特征及环境影响评价——以江苏省张家港市某垃圾发电项目为例

[目的]研究垃圾发电项目的大气污染特征及其对大气环境质量的影响。[方法]以江苏省张家港市某垃圾发电项目为案例,在分析其工艺流程、排污环节和前期污染的基础上,采用AERMOD模型定量模拟评价该垃圾发电项目对区域大气环境质量的影响程度。[结果]SO_2、NO_2、HCl、HF、H_2S和NH_3的小时平均最大落地浓度分别为7.84、16.53、0.16、0.17、21.23和3.61μg/m^3;PM_(10)、SO_2、NO_2、HCl和HF污染物日均最大落地浓度分别为6.52、0.11、2.84、0.28和0.30μg/m^3,相应占标率分别为4.35%、0.07%、3.54%、0.19%和0.43%;PM_(10)、SO_2和NO_2年平均最大落地浓度分别为0.78、0.21和0.44μg/m^3,占标率分别为1.12%、0.35%和1.10%。[结论]该项目总排放的各污染物对区域年均浓度最大贡献值均可达标。

南京1月不同气象条件对大气环境影响比对研究

随着经济的快速发展和城市群的迅速增加,长三角地区大气污染愈发严重。该研究利用大气污染和卫星观测资料,并结合气象资料,对长三角西部典型城市南京两年1月份的大气污染特征和典型污染日进行比对分析。结果表明,风向、风速、相对湿度等气象条件是影响2 a重污染日频次不同的重要原因;除了冷空气南下型,冷锋前型、冷高压后部型、冷高压控制型、均压场型和倒槽暖区型均有利于重污染天气的形成。相对于2014年1月,2013年受冷高压影响更加深入,在冷高压控制下达到的严重污染日更多。高空大气环流形势、地面风场、近地面垂直速度ω、逆温层高度与厚度的不同,以及近地面是否有湿层出现,均是造成不同污染过程程度差异的主要原因;冬季1月污染爆发时,混合层高度与PM_(2.5)的质量浓度呈现负相关关系。

江苏省大气复合污染特征与相关气象驱动

基于2014～2017年江苏省13个市的PM_(2.5)浓度和O_3_8h_max数据,探讨了其时空分布特征.在此基础上,研究了日益升高的近地层O_3浓度与气象因子的关系.结果表明:江苏省2014～2017年PM_(2.5)浓度整体上呈下降的趋势,年均浓度减少率为6.06μg/m^3,而O_3_8h_max整体上呈上升趋势,年均浓度增长率为3.84μg/m^3.总体上,PM_(2.5)浓度呈现冬春高、夏秋低的V型月变化特征,O_3_8h_max则基本呈现不规则的M型,在5月份达到峰值后逐渐降低,又在7～9月份保持平缓,而后又逐渐下降.空间上,江苏省PM_(2.5)浓度呈现"内陆高,沿海低"的状态,而O_3_8h_max却呈现"沿海高,内陆低"的状态.与气象因子的相关性表明,O3浓度与气温和太阳辐射呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系,太阳辐射对O_3浓度的影响最大,其次是温度和相对湿度.当日平均气温在20～30℃、相对湿度在50%～70%、太阳辐射强度高于150w/m^2时O_3浓度容易出现超标.

固定式燃气内燃机排放特性与大气环境影响研究

燃气内燃机冷热电联供机组由于其特性在城市楼宇型建筑中得到一定的运用,虽然它发电效率高,在建筑规模较小时,其经济性能也优于燃气轮机发电机组,但是其NOx的排放水平较高,噪声较大,因此有必要对其排放特性及污染控制进行研究和探讨。以某城区燃气内燃机冷热电联供项目为例,采用AERMOD烟羽扩散模式首次模拟了该燃气内燃机NOx等污染物排放对周边建筑物不同楼层的影响。结果表明,对近距离高于排气筒高度一定范围内的楼层,NOx的排放影响较大。

南京城区夏季大气VOCs的来源及对SOA的生成研究——以亚青和青奥期间为例

运用大气挥发性有机物快速在线连续自动监测系统,于2013年和2014年的8月对南京市区大气中VOCs进行观测,结果表明,VOCs的浓度分别为51.73×10^(-9)和77.47×10^(-9).利用OH消耗速率(L^(OH))有效评估VOCs的大气化学反应活性.烯烃和芳香烃是这2年夏季南京市大气VOCs中对L^(OH)贡献最大的关键活性组分.用FAC法估算南京SOA生成潜势,得到2013和2014年夏季SOA浓度分别为1.95μg/m^3和1.01μg/m^3;烷烃和芳香烃对SOA的生成潜势分别占4.01%、94.8%和4.46%、94.57%.用PMF模型对南京VOCs进行来源解析,结果表明,2013年夏季南京大气VOCs的最大来源为燃料挥发(22.7%)、其次为天然气和液化石油气泄漏(19.5%)、石油化工业(13.5%)、汽车尾气排放(17.7%)、天然源排放(13.4%)和涂料/溶剂的使用(13.2%),而2014年夏季南京大气VOCs的最大来源为天然气和液化石油气泄漏(35.2%)、其次为石油化工业(20.6%)、不完全燃烧(20.5%)、燃料挥发(15.7%)和汽车尾气排放(8.1%).

南京北郊大气气溶胶中水溶性有机碳(WSOC)的污染特征

对南京北郊2014年1~11月的大气气溶胶进行采样分析,研究了其中水溶性有机碳(WSOC)的污染特征.WSOC在PM_(2.5),PM_10和TSP中的年平均浓度分别为5.90±3.38、6.93±3.79、7.34±3.91μg/m^3,80%以上的WSOC集中在PM_(2.5)中.PM_(2.5)中WSOC冬季浓度最高,夏季浓度次之,与冬夏季较强的二次转化过程有关;春季粗粒径段浓度较高,受到土壤来源颗粒物的影响;秋季浓度最低.春秋季PM_(2.5)中WSOC浓度夜晚高于白天,受夜间不利扩散条件的影响较大;但冬夏季却是白天高于夜晚,与白天较强的光化学反应有关.降水对各个粒径的WSOC都有清除作用,对PM_(2.5)的清除效率最高;四个季节比较,夏季清除效率最高,达到54.9%.霾发生时,随着霾污染等级的加重,PM_(2.5)中WSOC浓度逐渐增加,从非霾天的3.84μg/m^3升高到重度霾天的11.23μg/m^3,增加了近4倍,在细粒子中的比例也增大,霾天稳定的天气条件有利于二次有机污染物的生成.

南京春夏秸秆焚烧期间大气黑碳气溶胶来源解析

黑碳气溶胶(black carbon,BC)严重影响大气空气质量和气候效应。在中国,每逢农作物收获期间在因秸秆焚烧产生的烟羽中会观测到高浓度的BC。然而,定量解析BC的来源仍是一大难题。该研究运用七波段黑碳仪(Aethalometer)实时在线观测,结合Aethalometer模型,对春夏秸秆焚烧期间南京地区3个观测点(城市、郊区、乡村地区)的BC进行来源解析,分析化石燃料和生物质燃烧分别对BC的贡献。结果表明,BC在南京城区、郊区和乡村整个观测期间的平均质量浓度分别为4.28、5.10、4.56μg/m^3;其中,化石燃料和生物质燃烧排放的BC其平均占比分别是是82.5%和17.5%、82.9%和17.1%、85.5%和15.5%。可见观测期间化石燃料燃烧排放源是南京地区大气中BC的主要来源。而在高浓度BC时期(~19.46μg/m^3),化石燃料和生物质燃烧排放源对BC的贡献分别为69.0%~75.6%和24.4%~31.0%;同时结合潜在源贡献函数分析发现与生物质燃烧有关的潜在源主要分布在安徽南部地区并会对南京地区大气中高浓度的BC产生很大的贡献。

南京市秋季大气颗粒物中金属元素的粒径分布

在南京市仙林地区,采用ANDERSON八级撞击采样器,于2016年秋季采集了63个大气颗粒物有效样本,并利用ICP-MS分析了金属元素的含量.结合气象等资料,研究了大气颗粒物金属元素的粒径分布与富集特征,并对其来源进行了探讨.结果表明:南京秋季大气颗粒物质量浓度的粒径分布呈双峰型,峰值分别位于0.4～1.1和3.3～9μm;金属元素的粒径分布呈3种类型,一是粗粒子单峰型,峰值位于3.3～5.8μm,主要元素包括Na、Al、Ca、Mg、Co、Ce、Sr和Ba;二是细粒子单峰型,峰值位于0.4～1.1μm,主要元素包括Zn、As、Cd、Ag、Tl和Pb;三是粗细粒子双峰或多峰型,峰值位于1.1和5μm粒径段,主要元素包括K、Se、Li、Be、Mn、V、Cu、Cr、Ni和Fe.按富集因子的大小,可将元素分为3类,低富集元素包括Ba、Ca、Ce、Sr、Mg、Fe、Co、Mn、Be和V,中富集元素包括Li、Na、Ni、K和Cr,高富集元素包括Cu、Tl、Zn、As、Pb、Ag、Cd和Se.不同的粒径分布和富集水平反映了大气颗粒物的来源特征.研究结果可以为深入认识大气颗粒物金属元素的来源及其环境与健康效应提供科学依据.

近地层O3污染对作物产量与经济损失的影响-以江苏省冬小麦和水稻为例

利用2015年冬小麦和水稻主要生长季期间江苏省各城市逐时O_3浓度观测资料,分析了O_3浓度和AOT40的变化特征,评估了O_3对冬小麦和水稻产量的影响,并估算了其造成的经济损失.结果表明:(1)冬小麦和水稻主要生长季期间,江苏省平均O_3浓度分别为80.1μg/m^3和83.8μg/m^3,呈单峰型的日变化规律.空间上,O_3呈现南低北高,东部沿海地区高于西部内陆地区的特征.(2)冬小麦主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为3.08~14.47μL/L·h.水稻主要生长季期间,江苏省各市AOT40指数范围为10.79~21.67μL/L·h.(3)在当前O_3浓度水平下,近地层O_3对江苏省冬小麦和水稻平均相对产量的损失率分别为23.9%和16.5%,产量总损失分别为368.7万t和385.8万t,经济总损失分别为87.01亿元和106.48亿元.因此,急需采取有效控制措施,降低O_3污染造成的农业损失.

大气超级站网建设及在江苏区域的集成应用实践

当前全球大气环境问题趋于复杂化,区域性灰霾、酸雨和以臭氧、二次有机气溶胶生成为主的光化学污染问题成为大气环境保护领域关注的重点、热点问题。江苏省大气污染由过去单一的煤烟型污染逐步转变为多种污染物、多种作用机制同时存在且相互影响的复合型污染,成为影响广大人民群众身体健康和生态文明发展的重要因素。笔者对欧美和中国关于大气超级站网设计和建设进行了简要评述和比较分析,提出适合江苏省环境监测体系现状的大气复合型超级站网建设、区域数据综合集成及应用发展等方面的建设理论。

超净电袋复合除尘技术及其在超低排放工程中的应用

超净电袋是常规电袋复合除尘的技术升级,在电区袋区最优耦合匹配、颗粒荷电微粒凝并、高精过滤、高均匀多维流场等方面取得了技术突破,可实现除尘器出口烟尘浓度长期稳定的小于10(或5)mg/m3。检测结果表明:超净电袋的出口烟尘浓度非常稳定,满足超低排放要求,且投运一年后,出口烟尘浓度更加稳定,并有所下降;超净电袋不仅适用于燃用优质煤电厂的超低排放,更加适用于电除尘器难以实现的劣质高灰煤电厂的超低排放;超净电袋的运行阻力最大值小于800 Pa,大多稳定在450~500 Pa,阻力较小,能耗较低,与五电场的电除尘器大体相当;与干式电除尘器+湿式电除尘器实现颗粒物超低排放相比,具有投资省、占地少、运行费用低、不产生废水等优点。电力行业标准《燃煤电厂超净电袋复合除尘器》的颁布实施,有利于规范超净电袋的设计与使用,随着西部地区高灰劣质煤电厂超低排放的推进,超净电袋在超低排放改造工程中将发挥更大作用。

复杂环境下无人机集群运动一致性的群体熵度量

针对无人机集群在多障碍物或空间受限等复杂环境中协同飞行时无法实现群体自主的协同演化及适应环境、态势的变化,导致整个群体运动产生振荡、失控等一致性差的问题,提出一种无人机集群运动一致性的群体熵度量理论。通过建立群体运动行为稳定程度的熵度量函数,作为个体之间协同运动的适应度值指标,实现复杂环境下无人机集群运动一致性的自适应调节。最后进行仿真实验,相比传统无人机集群算法,引入群体熵度量的无人机运动集聚收敛速度提高30%,复杂环境中集群运动的熵值波动范围下降21.8%,有效证明群体熵度量对于无人机集群运动一致性的提高。

南京市大气细颗粒物二次组分的时空变化特征

在南京市六个典型点位,于2014~2015年的四个季节,开展了PM_(2.5)化学组分的监测.基于513个有效样本资料,分析了包括硫酸根(SO_4^(2-))、硝酸根(NO_3^-)、铵根(NH_4^+)和二次有机物(SOA)的二次组分的时空分布特征.结果表明:南京市PM_(2.5)以二次组分为主,约占57.7%,其中SO_4^(2-)、NO_3^-、NH_4^+和SOA年均浓度分别为11.9,12.5,7.7,8.7μg/m^3,所占PM_(2.5)的比例分别是17.2%、16.9%、10.5%、13.1%,其中98.8%的SO_4^(2-)为非海盐成分;近年来,[NO_3^-]/[SO_4^(2-)]快速增加,2015年约达到1.0,表明机动车的贡献日益突出;南京市二次组分季节差异较显著,NO_3^-、NH_4^+和SOA占比秋冬季节大于春夏季节,SO_4^(2-)占比春夏季节大于秋冬季节;空间分布上,二次组分的占比在远郊区最高(73.5%),其次是近郊新城区(59.0%),城市中心区和工业区最小(57.3%,57.4%),这反映了不同区域PM_(2.5)来源的差异;随着污染水平的上升,NO_3^-的占比显著增加,这表明机动车对于重污染过程具有更加重要的影响.研究结果深化了关于南京PM_(2.5)来源的认识,可以为更有效地控制灰霾污染提供科学依据.

可穿戴生理信息监测的自供电系统研究

设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,收集到的能量存储在超级电容中,同时设计了一套能够定时、按需供电的能量管理控制电路,控制生理信息监测系统每隔20 min上电一次,并且测量结束即刻断电。经测试,光电能量收集装置在室内从早上7点至晚上7点的平均输出功率达到590μW,压电能量收集装置在1.2 m/s的匀速步行状态驱动下的平均输出功率达540μW以上,复合能量输出功率能够稳定在1.124 mW以上,即20 min产电1.349 J。对系统各单元进行数据采集测试以及功耗测试,得出系统一个工作周期耗能1.04 J。从能量收支平衡来看,利用运动机械能与光能复合供电的生理信息采集系统可实现自我维持定时工作,具有一定的应用参考价值。

江苏省种植业碳排放的测算及达峰分析

在实现“碳达峰、碳中和”的目标背景下,明确农业温室气体排放现状,模拟预测峰值,为促进江苏省农业低碳减排提供科学依据。基于农业物资投入和农田土壤利用2类碳源,采用IPCC碳排放系数法和清单法综合测算江苏省1990—2020年间种植业碳排放量,运用Tapio脱钩模型对农业碳排放量与农业经济增长的脱钩关系进行分析,并根据灰色预测模型GM(1,1)对2021—2060年碳排放量进行预测。结果表明:(1)2020年江苏省种植业碳排放为1999.53万t,1990—2020年间呈现先增加后降低再增加然后趋于平稳的趋势;种植业碳排放主要来源于农田土壤利用,农田土壤利用碳排放占比为77.73%~86.95%,农资投入碳排放占比为13.05%~22.27%;(2)化肥是农资投入碳排放源中最主要的排放源,其占比为69.15%~79.20%,其次是农药和农膜,农机、灌溉、翻耕占比均较低;(3)水稻是农田土壤利用排放源中最主要的排放源,其占农田土壤利用碳排放的79.76%~87.23%,其次是小麦和蔬菜,大豆、玉米、棉花占比均较低;(4)脱钩关系以弱脱钩和强脱钩为主,表明随着种植业生产总值的提高,农业种植碳排放呈缓慢增长或递减的趋势;(5)分别以1990—2020(近30年)和1999—2020(近20年)年农业种植碳排放量数据为样本,预测2021—2060年江苏省农业种植碳排放呈持续增长趋势,2060年仍未达峰;以2010—2020(近10年)年农业种植碳排放量数据为样本预测,2021—2060年江苏省农业种植碳排放呈持续降低趋势,种植业碳排放已于2020年达到峰值,表明近年来江苏省在低碳绿色农业发展已初见成效。

不同时序植被指数重构方法的江苏省冬小麦物候期提取的影响

基于2009~2010年MODIS数据,以江苏省为研究区域,比较两种常见的重构植被指数序列方法的重构能力以及应用到冬小麦物候期提取上的效果;并且用观测数据对提取结果进行了验证。结果表明,两种重构方法都能较好的去除噪声,但Savitzky-Golay滤波方法在保持原始数据的真实性方面要优于HANTS(harmonic anazysis of time series)方法,而HANTS方法在呈现原始数据的周期性方面更有优势。通过动态阈值法提取冬小麦物候期时,经两种重构方法处理后的植被指数时间序列,在返青期和成熟期提取上均方根误差均在8 d之内,抽穗期效果较差。S-G滤波重构后的植被指数时间序列提取结果要优于HANTS方法。总体来说,经两种方法滤波后提取的江苏全省冬小麦关键物候期,都能够体现全省范围分布的变化性。

南京仙林地区大气PM2.5中金属化学形态分析及其风险评估

采用四步连续提取法提取不同季节南京仙林地区PM2.5中不同化学形态的金属组分。结果显示:(1)PM2.5日均值平均为84.93μg/m3,75%的样品超过了《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中PM2.5日均值二级标准值(75μg/m3)。(2)PM2.5中Fe、Zn和Pb浓度最高,As和Cd浓度最低。(3)Zn、Cd和Mn主要以弱酸提取态(F1)存在,Pb以可还原态(F2)为主,As主要以F1和F2存在,Ni和Cr以F1和可氧化态(F3)为主,Cu主要为F1、F2、F3,Fe和Ti大部分以残渣态(F4)存在。(4)Zn具有非常高的环境风险,Cd、As、Cu和Mn均表现出高风险,Pb、Ni和Cr具有中等风险,Fe、Ti具有低风险。(5)对于儿童,Cr具有潜在致癌风险;对于成人,As和Cr具有潜在致癌风险。

基于红外通信的环境监测系统

针对某些场景比如温室大棚或者婴儿房等需要间歇地去采集实时环境信息,而且人工采集的环境信息存在不方便以及错误率高的问题,研究了一种基于红外通信的环境监测系统。该系统以STC89C52单片机为控制核心,主要由红外收发模块、温湿度传感器、蜂鸣器、按键、LCD1602显示屏等外部模块组成,采用常见的NEC红外通信协议。该系统可以实现数据采集,数据调制解调,红外通信,数据显示,报警等功能,可以协助人们更好地查看环境信息。实验验证了该系统低成本、通信稳定,实时传输、抗干扰能力强等特点。

我国微生物农药环境风险评价标准体系构建方法与内容解析

微生物农药作为最具潜力和价值的化学农药替代产品,开发应用前景广阔,但微生物农药进入环境后,在杀灭靶标生物的同时,对环境非靶标生物和人类健康也存在潜在风险。针对我国微生物农药环境安全管理的迫切需求,以风险控制为指导思想,通过开展相应的标准技术方法研究,构建了我国微生物农药环境风险评价标准体系,涵盖环境生物毒性评价和环境繁衍能力评价,以及基于2者的环境风险评估,拟填补我国微生物农药环境风险管理技术标准空白,对防控微生物农药环境风险,保护生态环境,促进微生物农药产业的健康发展具有重要意义。

基于特征增强的双重注意力去雾网络

针对现有去雾方法处理的图像细节模糊和色彩偏差等问题,提出了一种基于特征增强的双重注意力去雾网络。该网络采用编码器-解码器结构,设计了一个双重注意力特征增强模块,其中,利用Ghost模块替代非线性卷积,实现模型轻量化处理,通过RFB充分融合不同尺度的特征,实现均匀去雾,引入双重注意力实现信息跨通道与空间交互,保证模型性能和抑制噪声特征。使用RESIDE数据集对网络进行训练和测试。实验结果表明,所提算法在主观视觉和客观评价指标上均有优异表现,能有效地提升网络的特征提取能力,实现对不同场景雾图的色彩恢复,增强图像的对比度和清晰度。