薪柴燃烧源和燃煤源中多环芳烃的成分谱研究

采集了薪柴燃烧源、燃煤源产生的PM10颗粒物样品,采用超声萃取、硅胶-氧化铝柱层析分离、气相色谱/质谱联用技术,对美国环保总局推荐的优控多环芳烃进行了定量分析。薪柴源、燃煤源产生的多环芳烃单体质量浓度分别在0.81～199.52、9.86～591.95ng/m3之间;对结果进行归一化处理,从而确定了薪柴源、燃煤源产生的多环芳烃成分谱。对比两种污染源发现,薪柴源产生的多环芳烃以荧蒽和芘为主,燃煤源以荧蒽、苯并苝的含量最高。薪柴源产生的多环芳烃中,4环芳烃含量非常高,归一化含量达到60%,其他环数芳烃的含量很低;燃煤源中,3、4环芳烃含量较高,5、6环芳烃次之,它们之间的差别不如薪柴源各环芳烃之间的差别大。

我国典型燃煤源和工业过程源排放PM2.5成分谱特征

鉴于我国本地化源谱(源成分谱)数量不足的现状,采用稀释通道系统对燃煤源和工业过程源进行采样,建立了4类燃煤锅炉(链条炉、流化床、往复炉和煤粉炉)和6类工业过程源(炼铁、铝焙烧、铝煅烧、砖瓦炉、水泥窑头和窑尾)的PM_(2.5)成分谱,并对源谱特征进行研究.结果表明:(1)不同源谱组分特征差异明显.水泥窑炉排放的PM_(2.5)中,w(Ca)、w(Si)、w(OC)、w(SO_4(2-))较高,分别为8.51%~14.18%、5.69%~11.80%、3.47%~15.56%、8.67%~16.85%;燃煤锅炉中Al(4.50%~8.67%,质量分数,余同)、OC(6.44%~15.33%)、SO42-(9.85%~22.87%)组分贡献较大;炼铁和铝冶炼工艺源谱中主导化学组分分别为Fe(8.57%~9.88%)和Al(11.81%~16.58%);砖瓦炉颗粒物源谱中主要组分为SO42-、NH4+、Si等.(2)不同污染源PM2.5成分谱的分歧系数结果显示,流化床和煤粉炉、水泥窑头和窑尾源谱较为相似,其分歧系数分别为0.26和0.28,其余源谱间均存在一定差异.进一步计算组分差异权重(R/U)发现,往复炉源谱中组分Zn、Sn与其他3类锅炉有明显不同.流化床/煤粉炉源谱中的Si、Ni,窑头/窑尾源谱中的K、Mn、OC组分差异显著,可以作为区分相似源谱的标识组分.与其他研究建立的源谱相比,燃煤源谱中w(EC)和w(SO_4(2-))偏高.钢铁源谱中w(EC)和w(NH4+)较其他地区偏高,w(Pb)偏低;工业过程源谱中,w(Cl-)较SPECIATE相关源谱偏低,而w(Ⅴ)和w(Cr)偏高.鉴于颗粒物源谱受到不同燃料种类、燃烧方式和烟气控制设施等影响而存在差异,源谱的准确性和代表性还需进一步测试和验证.

基于CALPUFF-CMB复合模型的燃煤源精细化来源解析

为了反映燃煤源对环境受体的影响情况,利用扩散模式(CALPUFF模式)对燃煤源多种子源类的排放、扩散过程进行模拟,得到燃煤源各子源类对环境受体中PM_(10)的影响权重,进而构建更具代表性的燃煤源成分谱.然后将受体颗粒物化学成分和两套源成分谱(基于环境影响构建的燃煤源成分谱和基于各子源类煤烟尘排放量加权平均的传统源成分谱),分别纳入CMB模型进行乌鲁木齐市采暖季环境受体中PM_(10)的来源解析.结果表明:基于CALPUFF模拟结果,得到燃煤源的3类子源类-电厂、供热、工业燃煤源的影响权重分别为0.02、0.39和0.59.基于传统方法构建的源成分谱进行源解析的结果显示,各源类的贡献大小依次为:集中燃煤(27.2%)>城市扬尘(19.1%)>二次硫酸盐(15.7%)>民用散煤(9.9%)>二次硝酸盐(9.5%)>机动车尾气尘(7.6%)>钢铁尘(1.2%)>建筑水泥尘(0.2%);而基于环境影响构建的源成分谱获得的结果显示:二次硫酸盐(20.1%)>城市扬尘(20%)>集中燃煤(18.9%)>民用散煤(11.5%)二次硝酸盐(10.5%)>机动车尾气尘(9%)>钢铁尘(1.7%)>建筑水泥尘(1.4%).基于不同燃煤源子源类对受体环境的影响权重,将乌鲁木齐市颗粒物来源解析结果进一步细分,得到相对精细化的来源解析结果.结果显示,民用散煤的贡献为11.5%,电厂燃煤源为0.4%,供热燃煤源为7.4%,工业燃煤源为11.1%.

北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益评估

为分析北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益,基于MEIC(中国多尺度排放清单模型),采用情景分析法,评估了北京市电厂能源清洁化与末端治理、燃煤锅炉改造和城区平房区居民采暖改造等措施的污染物减排效益.结果表明,相对于无控情景,2013年北京市电厂能源清洁化与末端治理减少PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2和NO_x排放量为1.28×10~4、2.10×10~4、5.13×10~4和4.98×10~4t,分别占无控情景的85%、86%、87%、74%;北京市燃煤锅炉改造减少PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_x排放量为1.09×10~4、2.68×10~4、11.64×10~4和5.81×10~4t,分别占无煤改气情景的83%、89%、83%、83%;北京市老旧平房区的居民采暖改造减少PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2和NO_x排放量分别为630、870、2 070和790 t,均占无煤改电情景的8%.研究显示,北京市从1998年开始采取的各种减排措施有效地减少了污染物的排放,对北京市空气质量改善具有重要意义.

安阳市燃煤源颗粒物及碳组分排放特征

为探究安阳市燃煤源排放特征,基于实地调研、抽样调查和部门座谈等方法,利用排放因子法自下而上的估算了2016年安阳市燃煤源颗粒物和碳组分排放清单,利用经纬度坐标和所属乡镇信息,进行了全市PM10、PM2.5、PM1、EC和OC排放空间分配,并通过对2017年燃煤源相关政策的搜集整理,结合2016年调研情况,对2017年安阳市主要燃煤相关政策颗粒物减排效果进行了估算。结果表明:安阳市2016年燃煤源PM10、PM2.5、PM1、EC和OC排放总量分别为5 735.03、2 986.61、1 049.40、718.05和385.29 t;散煤燃烧源是PM10、PM2.5、PM1、EC和OC的主要贡献源,分别贡献了各污染物的70.71%、76.98%、91.81%、85.14%和71.83%;从空间分布来看,排放主要集中在林州市的河顺镇、龙安区的东风乡以及殷都区的纱厂路街道,而排放强度较高的乡镇(街道)主要集中在市区的纱厂路街道、北大街街道、洹北街道、豆腐营街道和东风乡;通过对2017年燃煤源相关政策的搜集整理,结合2016年调研情况,估算2017年燃煤源PM10、PM2.5和PM1减排量分别为2 735.15、1 410.08和457.61 t,分别占2016年燃煤源排放总量的47.69%、47.21%和43.61%。研究显示,2016年安阳市燃煤源颗粒物排放量较大,2017年安阳市采取的燃煤相关政策措施对安阳市燃煤源颗粒物减排效果显著。

西安市PM_(2.5)燃煤源谱特征研究

针对西安本地源谱缺乏的现状,总结统计了西安目前灰霾特征和主要成因,对西安市燃煤源进行了测定。研究发现,在煤烟尘PM_(2.5)中SO_4^(2-)的含量最高(25%),其次为OC(12%)、NH_4^+(7%)、Cl^-(5%)。对固定源燃煤与民用散烧煤,不同脱硫方式、脱硝方式和锅炉类型的固定源成分谱分析得出:1.SO_4^(2-)及Al、Si、Ca在固定源煤烟尘PM_(2.5)中含量大于民用燃煤,OC与之相反;2.炉内喷钙法PM_(2.5)中SO_4^(2-)明显高于其它脱硫法含量;双碱法PM_(2.5)中Na的含量显著高于其它脱硫工艺流程的含量;氧化镁法PM_(2.5)中Mg含量为各类脱硫工艺中最高;石灰石膏法颗粒物中Mg、Al、Si、Ca等元素含量均高于大多数工艺;3.不同的脱硝工艺中NO_3^-离子在各类成分谱中的含量极低;4.链条炉与层燃炉PM_(2.5)中OC、EC含量高于循环流化床炉、煤粉炉。

基于在线监测的江苏省大型固定燃煤源排放清单及其时空分布特征

大气污染物排放清单是了解各地区大气污染物排放及其时空分布,精确模拟该地区环境空气质量的最基础资料.现有大气污染物排放清单的粗时空分辨率,极大地限制了空气质量数值预报的准确性.本研究以江苏省大型固定燃煤源为例,以2012年为基准年,收集江苏省电力企业在线监控系统数据及江苏省大气核查核算表数据,结合相关文献的排放因子,分析了江苏省大型固定燃煤源主要污染物的总排放量和月变化特征.分析结果表明:1 SO2、NOx、TSP、PM10、PM2.5、CO、EC、OC、NMVOC、NH3等大气污染物的排放总量分别达到106.0、278.3、40.9、32.7、21.7、582.0、3.6、2.5、17.3、2.2 kt.2呈现2~3、7~8、12月排放量高,9~10月排放量低的月变化特征,可能原因是2~3月处于春节阶段,为保证节日供应,在此期间居民取暖、用电等都有可能增加;7~8月高温天气用电量增加,12月北方城市冬季燃煤取暖导致的煤炭消耗量增加.另外,由于部分污染物排放因子取自国内外相关文献,是本研究清单不确定性的主要因素.今后的工作可以在排放因子实测更新以及将排放清单纳入空气质量预报模式等方面进行更为深入的研究.

北京市大气颗粒物及其铅的来源识别和解析

2005年9月—2006年9月,在北京的北郊(昌平区)、城区和南郊(房山区)3个采样点位共采集总悬浮颗粒物(TSP)样品166个.用ICP-AES和ICP-MS方法测量Pb等29个无机元素.应用正矩阵因子分析方法识别的TSP的3组主要来源为土壤扬尘源、建筑源和燃煤源;2组次要来源为有色冶金源和燃油源.北京市大气颗粒物中Pb的2个主要来源为燃煤源和有色冶金源,分别占总量的19%～39%和49%～62%;次要来源有土壤扬尘源和建筑源,分别占总量的2%～4%和7%～8%.北京市北郊、城区和南郊的ρ(Pb)年均值分别为102,142和179ng/m3.燃煤源排放的铅分布比较均衡,在3个采样点位ρ(Pb)大体持平;而有色冶金源排放的铅有明显的采样点位差异,具有南高北低的趋势,这提示有色冶金源的主要方位是在北京的南边.北京市大气ρ(Pb)有可观的下降空间.铅排放削减和有关环境管理措施的主要对象应为涉铅的有色冶金行业.对原料煤中铅含量的监测、控制和管理也应予以重视.

湘江长潭株段河床沉积物重金属污染源的铅同位素地球化学示踪

本次工作利用等离子质谱仪(ICP-MS)对湘江长沙-湘潭-株洲河段河床沉积物重金属含量和铅同位素组成进行了系统的分析。结果表明,河床沉积物富集V、Cr、Mn、Co、Ni、Th、U、Cu、Pb、Zn等多种重金属,其中Cu、Zn、Pb等重金属于株洲段沉积物中达高度至极度富集。沉积物重金属的富集特征暗示沉积物存在较严重的重金属污染。沉积物铅同位素组成以相对富Th铅为特征,具明显的人为源和自然源铅,其^(206)Pb/^(207)Pb值在1.1723至1.1855之间,^(206)Pb/^(208)Pb值在0.4760至0.4786之间。其中自然源铅主要为花岗岩铅,而人为源铅则为铅锌矿矿石铅和燃煤铅构成,即沉积物铅同位素组成为花岗岩铅、铅锌矿矿石铅、燃煤铅组成的三元混合铅。铅同位素比例估算显示,长沙、湘潭段沉积物铅锌矿矿石源铅比例平均依次为23%、32%,燃煤源铅比例平均依次为47%、23%,自然源铅比例平均依次为30%、45%;株洲段沉积物的自然源铅比例较低,平均为17%,而矿石铅和燃煤铅的比例较高,平均依次为34%和49%。V、Mn、Co、Cu、Zn、U等其他重金属与Pb一样,长沙、湘潭段沉积物人为源比例小于67%,株洲段沉积物人为源比例达70%。因此,湘江长潭株段河床沉积物重金属污染问题值得引起高度重视。

石家庄市冬防期细颗粒物污染特征及源解析

为了探究石家庄市冬防期细颗粒物(PM_(2.5))的主要污染来源,推动石家庄市环境空气质量持续改善,采用在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)捕集的PM_(2.5)粒子信息,结合自适应共振神经网络分类方法(ART-2a)和石家庄市污染源谱图信息,对2017年10月1日—2018年3月31日、2019年10月1日—2020年3月31日、2021年10月1日—2022年3月31日的石家庄市PM_(2.5)污染物来源进行解析。结果表明:1)石家庄市冬防期PM_(2.5)主要受燃煤源、机动车尾气源、工业工艺源共同作用的影响,3种污染源对PM_(2.5)浓度的贡献率超过60%;2)第3阶段与前2个阶段相比,在不同月份和污染时段机动车尾气源对PM_(2.5)贡献率占比均升高9个百分点以上,贡献占比最大,机动车尾气源逐渐取代工业工艺源成为PM_(2.5)首要污染源;3)受春节影响,2月份机动车尾气源对PM_(2.5)贡献率明显降低;4)第3阶段燃煤源和工业工艺源对PM_(2.5)浓度的影响降低,但2个污染源对PM_(2.5)浓度的贡献率仍然较大,贡献占比超过30%。研究结果为石家庄市进一步加强对机动车尾气源的管控提供了依据,同时对未来石家庄市提前采取针对性污染源管控,减缓大气污染的发生提供了数据支撑。

Effect of operating parameters on coal gasification

Coal combustion and gasification are the processes to utilize coal for production of electricity and many other applications. Global energy demand is increasing day by day. Coal is an abundant source of energy but not a reliable source as it results into high CO2 emissions. Energy industries are expected to decrease the CO2 emission to prevent global warming. Coal gasification is a process that reduces the CO2 emission and emerges as a clean coal technology. Coal gasification process is regulated by several operating parameters. A Number of investigations have been carried out in this direction. A critical review of the work done by several researchers in the field of coal gasification has been compiled in this paper. The effect of several operating parameters such as coal rank, temperature, pressure, porosity, reaction time and catalyst on gasification has been presented here.

多管齐下 全力打赢秋冬季大气污染防治攻坚战

今年秋冬季大气污染防治工作已经开始,打赢秋冬季大气污染防治攻坚战,关键在领导,重点在基层,必须进一步提高政治站位,多管齐下,压实责任,全力以赴。强化秋冬季大气污染防治。从调研情况看,有的县(区)秋冬季攻坚减排支撑项目明显不足,攻坚行动面临的形势非常严峻。市、县(区)两级生态环境部门必须进一步提高政治站位,强化秋冬季大气污染防治,要以秋冬季攻坚方案确定的任务措施为抓手,严控移动源、扬尘源、工业源、燃煤源和生活面源污染.