大气碳黑气溶胶检测仪的研制

根据大气中碳黑气溶胶在可见光及近红外波段具有较强的吸光特性,研制了可检测碳黑气溶胶的专用仪器。本文介绍了该仪器的检测原理、硬件系统设计和软件系统设计。仪器采用单片机控制信号的采集、处理和显示,能实时快捷地检测大气中碳黑气溶胶的浓度。对比实验表明,该仪器设计合理,可满足碳黑气溶胶在线检测的要求。

珠三角夏秋季节大气颗粒物与碳黑气溶胶污染特征的研究

以珠三角地区4个区域监测站2012年夏秋季节监测结果为例,分析该地区不同粒径大气颗粒物(PM10/PM2.5/PM1)和碳黑气溶胶(BC)质量浓度的变化特征。结果显示,区域内不同站点之间或站点不同粒径颗粒物之间均有显著的相关性,该地区PM1和BC质量浓度约占PM2.5的70%和8.2%,PM2.5约占PM10的68%。秋季污染天气中,PM1质量浓度的增长量大于其他粒径颗粒物的增长量。颗粒物浓度与大气能见度的影响分析显示,碳黑气溶胶质量浓度增大与能见度降低关系密切。

北京奥运期间的碳黑气溶胶观测研究

2008年7～8月在北京市奥体中心的遥感所站点连续实时监测碳黑气溶胶(BC),研究其在北京奥运期间的变化特征和来源。奥运会前BC平均质量浓度约为4.58μg/m^3,而奥运会期间其平均浓度约为3.07μg/m^3,下降比约为33.0%,这说明减排措施有效降低了BC的排放总量。同步监测的可吸入颗粒物(PM_(10))与BC一致性较好,相关系数为0.86,BC约占PM_(10)的1.9%。比对2007年同期BC浓度数据,也证实了北京地区在实行各项减排措施后,BC的污染情况有较大好转。

2005年夏季北京大气中碳黑气溶胶的观测研究

2005年8～9月在北京市丰台区站点通过碳黑测量仪(aethalometer)来连续实时观测碳黑气溶胶,获得了北京大气中每5min的碳黑气溶胶(BC)质量浓度。由这些实时数据分析可得到北京2005年夏季碳黑的日平均浓度为11．1±3．4μg·m^(-3),变化范围为3．7～16．7μg·m^(-3)。BC质量浓度与TEOM监测的PM10质量浓度和空气污染指数(API)的变化具有良好的一致性(相关系数分别为0．908和0．702),表明BC是可吸入颗粒物污染的重要组成部分。

固定床煤热解碳黑气溶胶化学结构随温度变化的研究

中国工业锅炉的总蒸发量超过120万吨/时,每年消耗原煤超过4亿吨;针对工业锅炉层燃炉煤不完全燃烧生成碳黑气溶胶,研究碳黑气溶胶化学结构随温度的变化。在可移动式-固定床实验台上,炉膛温度控制在1100K、1400K和1600K,热解气停留时间为1.76s,所用煤种为神木煤,热解气载气为氩气;使用型号为IR Prestige-21的傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析碳黑气溶胶化学结构。研究结果显示:随着炉膛温度的升高,碳黑气溶胶中-O-H、-N-H键含量升高,-C≡C、-C≡N含量降低,苯环(C=C)含量增加,分别增加了16.98%、降低了34.78%和增加了285.18%。

悬浮液喷雾法产生大气碳黑气溶胶标准源的研究

通过悬浮液超声喷雾法建立了大气碳黑标准源系统,以乙醇∶水(4∶1)的混合液作为溶剂,加入定量十二烷基磺酸钠作为表面活性剂配制成一定浓度的碳黑悬浮液,通过蠕动泵的控制使悬浮液以一定的流量进入超声喷嘴,在其作用下形成喷雾,碳黑喷雾在混合腔中与纯净的稀释气体混合均匀,最终在空气混合腔中得到浓度可变的大气碳黑标准样品。膜采样实验验证了其在大气碳黑目标浓度40~140 mg/m^3时具有很好的工作能力,MAAP实验则证实在蠕动泵不同进液流量下,其对于0.5~20 mg/m^3的低浓度大气碳黑气溶胶也具有较高的可行性。

秸秆焚烧期的碳黑气溶胶观测及研究

2007年5--6月在合肥市郊3个站点连续实时监测碳黑气溶胶,研究其在秸秆焚烧期的变化特征和来源.正常时期碳黑气溶胶平均质量浓度约为4.85μg/m^3,而秸秆焚烧期其平均浓度约为8.38μg/m^3,这说明秸秆焚烧是碳黑气溶胶的重要来源.同步监测的PM10与BC一致性较好,相关系数为0.74,一般情况下BC约占PM10的4.7%,而秸秆焚烧期BC/PM10的统计平均值较高,约为7.9%.比对2004年秸秆焚烧期BC浓度数据,证实了合肥市在实行农作物秸秆禁烧后,碳黑气溶胶的污染情况有较大好转.

北京市碳黑气溶胶排放清单估算及预测

碳黑气溶胶是含碳燃料不完全燃烧的产物,能够改变大气辐射性质,并能危害人体健康.北京是以煤炭为主要能源的特大城市,目前正在调整能源结构、减少污染排放以达到绿色奥运的目标.使用2000年的北京市能源统计数据,结合碳黑排放因子,计算北京市的碳黑气溶胶排放清单,排放总量估算为7.77Gg.焦炭、原煤、非商品能源秸秆是北京碳黑排放清单中最重要的排放源.根据北京奥运能源规划,预计2008年北京排放碳黑气溶胶2.97Gg(不包括非商品能源).如果2008年农村非商品能源的碳黑排放量保持2004年水平不变,农村非商品能源将是2008年北京碳黑的最大排放源.