大叶女贞叶面结构对滞留颗粒物粒径的影响

为分析叶面微结构对滞留颗粒物粒径的影响,以分布较广的常绿植物——大叶女贞为研究对象,用激光粒度分析仪(湿法)测定叶面尘的粒径分布,用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察叶面微结构;并用图像处理软件(图像法)分析叶面颗粒物的粒径特征,探讨不同测定方法对叶面颗粒物粒径分布的可能影响.结果表明,大叶女贞叶面滞留颗粒物粒径呈双峰分布,湿法测定的颗粒物粒径范围为0.4～ 52.6μm,粒径峰值为18.9 μm、36.2 μm,粒径均值为8.8 μm;图像法测定的颗粒物粒径范围为0.4～27.8 μm,粒径峰值为17.5μm、27.8μm,粒径均值为7.2μm.叶表面分布有大量的突起和凹陷,凹陷直径介于0.6～ 30 μm,直径小于2.5μm和10 μm的凹陷约占到总量的50％和80％.可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)主要滞留在叶表的凹陷结构中,有少量粒径大于10 μm的颗粒物滞留在突起之上.PM2.5和PM10的体积分数仅占滞尘总量的17.9％和50.4％(湿法)、16.8％和45.9％(图像法),但数量多于大粒径颗粒物,这与小粒径的颗粒在个数上占优势、但大粒径的颗粒则对叶面滞留颗粒物的质量(或体积)贡献较大有关.叶背面颗粒物附着密度较正面小,PM2.5等颗粒物多分布在气孔周围,有少量颗粒物沉积在气孔上,从而堵塞气孔.     

地铁颗粒物在区间隧道内运动的受力特征分析

为了对地铁颗粒物进行数值模拟,讨论了不同粒径颗粒物的密度均值,重点分析了地铁颗粒物在区间隧道内运动的受力情况,计算和对比了各主要作用力。结果表明,地铁颗粒物的密度随粒径变化较大,采用平均值表示更为合适,其中PM1、PM2.5和PM10的密度均值分别为2.562 g/cm~3、3.766 g/cm~3和4.043 g/cm~3。由于地铁颗粒物独特的密度属性及区间隧道内特殊的流场环境,颗粒受力情况不能一概而论,当颗粒粒径为1μm时,主要作用力呈现明显的分化,仅需考虑Brownian力和曳力;当颗粒粒径为2.5μm时,重力占据了足够的份额而不能被忽略,需要考虑Brownian力、曳力和重力;当颗粒粒径为10μm时,Saffman力明显增大而不能被忽略,因此需要考虑Brownian力、曳力、重力和Saffman力。     

湿电除尘器PM2.5现场实测与特征变化研究

基于稀释通道原理自设固定源PM2.5稀释采集系统,应用该系统对陕西省关中地区某燃煤电厂湿式电除尘器(WESP)进出口烟气中的PM2.5、PM10和颗粒物开展了现场实测,并在实验室对采集样品进行了化学源组分分析。结果表明:WESP对PM2.5、PM10和颗粒物的脱除效率分别为67.85%、43.57%、40.88%;WESP前后质量浓度峰值均出现在积聚模态,但由双峰(1.764μm、0.649μm)变成单峰(1.764μm),峰值移至大粒径段,数浓度峰值出现在爱根核模态和积聚模态,但由多峰(0.017μm、0.129μm、0.384μm、1.764μm)变成双峰(0.017μm、0.073μm),峰值移至小粒径段;经WESP,PM2.5积聚模态大多粒径段颗粒物的质量浓度与数浓度均在下降,爱根核模态大多粒径段颗粒物的质量浓度与数浓度均在上升,无论是WESP前或后,PM2.5的主要质量浓度均集中在大粒径段、主要数浓度均集中在小粒径段;WESP对PM2.5中大粒径段颗粒物的去除效果要优于小粒径段颗粒物;WESP对PM2.5中全部已检出离子和大部分主要无机元素均具有去除作用,占离子总质量比重最高的SO42-和占元素总质量比重第5位的Mg去除率均最高(64.75%,接近100%);经WESP处理后,各检出离子的质量浓度大小排序未受任何影响(由大到小为SO4^2-、Na^+、Ca^2+、Cl^-、NO3^-、F^-、Mg^2+、NO2^-、NH4^+、K^+)。     

空调通风管道中细颗粒物凝并规律研究

基于颗粒群平衡模型和布朗扩散作用对空调通风管道中细颗粒物的凝并规律进行了研究。通过对不同入口处细颗粒物的体积分数和入口风速对细颗粒物凝并现象的数值模拟分析,得到的主要结论为细颗粒物的体积分数和入口风速对于管道中细颗粒物的凝并具有显著影响。在布朗扩散作用下的细颗粒物凝并现象主要发生在粒径小于1μm的颗粒,当粒径大于1μm时,布朗扩散作用对于颗粒的凝并无明显影响。     

西安市城市主干道路面径流颗粒物沉降性能及粒径分布研究

在西安市城市主干道南二环路建立路面径流采样站,利用自制流量等比例采样装置,采集2009年4-9月的16场降雨路面径流,采用累积曲线法试验研究路面径流中颗粒物的沉降性能和粒径分布,并就降雨特征对径流中颗粒物粒径分布影响进行分析.结果表明,沉降可有效去除颗粒物,沉降60 min和2 h平均去除率分别为78.4%和86.3%. 要达到45%、60%和80%的沉淀去除率,表面负荷应分别为1.1～9.3 cm/min、0.6～5.9 cm/min和0.1～2.7 cm/min.沉淀去除率每提高10%,表面负荷相应减少1.3～3倍. 径流中颗粒物粒径分布呈宽幅变化,d10、d50、d90分别为3～23 μm、17～56 μm和40～65 μm,表明径流中颗粒物以粒径3～65 μm的细颗粒为主. 最大降雨强度与颗粒物粒径相关性较强,其他因子与颗粒物粒径相关性不强,降雨强度是影响径流中颗粒物粒径分布的主要因素.     

不同粒径的大气细颗粒物对A549细胞的毒性研究

研究了不同粒径的大气细颗粒物对人肺癌上皮细胞A549的生物学效应,探讨了大气中细颗粒物粒径与细胞毒性的关系。采集杭州市大气中不同粒径的细颗粒物,制备成不同粒径的颗粒物总悬浮液,将A549细胞暴露于该制备液24 h后,测定细胞活力(MTT法)和培养液上清液中的LDH含量;并选择最佳浓度为后续暴露剂量,测定ROS生成量,评价不同粒径大气细颗粒物对细胞损伤效应。此外,还采用RTPCR测定凋亡基因P50、BAX、BCL-2表达情况。不同粒径的细颗粒物均显著抑制A549细胞活力,LDH显著增多,并存在剂量-效应关系;最佳染毒质量浓度为10μg/m L;ROS的生成量和各个凋亡基因的mRNA表达量均高于对照组。大气中不同粒径的细颗粒物均能对A549细胞产生毒性,并且随粒径增加,颗粒物对细胞的毒性呈降低趋势。     

电焊烟尘防护口罩过滤模式研究

为了研发过滤效果好、呼吸阻力低的电焊烟尘防护口罩烟尘过滤模式,以电焊烟尘为研究对象,利用扫描电镜分析了电焊烟尘的微观结构和元素构成,利用激光粒子计数器检测并统计分析了电焊烟尘的粒径分布,发现电焊烟尘中的颗粒物99%以上均为对人体危害严重的呼尘;直径0. 1～0. 3μm颗粒物粒子占粒子总数的68%以上,直径2μm以上颗粒物虽然粒子数所占比例仅为1%,但体积分数高达20%。在设计防护口罩时,上述二者均应充分考虑。利用CAD建立了a(3层过滤孔径分别为2μm、1μm、0. 1μm)、b(3层过滤孔径分别为1μm、0. 2μm、0. 1μm)、c(3层过滤孔径分别为0. 3μm、0. 2μm、0. 1μm) 3种由滤料最外层至最内层不同孔径的过滤模式,利用Fluent对3种过滤模式下速度场、压力差和电焊烟尘浓度分布等进行了数值模拟与对比分析,结果发现a模式吸气阻力最小,但粉尘过滤效果最差;c模式吸气阻力最大,但粉尘过滤效果最好,b模式居于a和c模式之间,并得出不同孔径滤料组合方案对于吸气阻力和过滤效率具有较大影响的结论。     

长沙市冬季某商场建筑室内外细颗粒物浓度的实测与分析

对长沙市冬季某商场建筑室内餐饮区、化妆品区、鞋包区、服饰区和室外同步进行了细颗粒物(PM2.5)质量浓度的实测.分析了室内不同功能区、室外PM2.5质量浓度随时间的变化特征,并分析了温度、相对湿度、风速、大气压力对PM2.5质量浓度的影响.结果表明:室外PM2.5质量浓度高于室内;室内餐饮区PM2.5质量浓度最高,其次是化妆品区和服装区,鞋包区最低;室内人为活动和室外污染共同影响着室内颗粒物质量浓度;风速与PM2.5质量浓度相关性较弱,温度、相对湿度、大气压力与PM2.5质量浓度具有较强的相关性.     

上海市夏季高架道路边颗粒物垂直分布研究

为研究夏季高架路边颗粒物浓度的垂直分布规律,以上海市南北高架交叉处路边垂直区域为研究对象,通过Fluke 985粒子计数器采集颗粒物数量浓度数据。分析了6种直径范围颗粒物(0.3~0.49μm、0.5~0.99μm、1~1.99μm、2~4.99μm、5~9.99μm、≥10μm)在高架路垂直区域的分布规律,并结合微观尺度下的交通、气象、高度等数据建立了逐步回归和SVM神经网络预测模型。结果表明:在高架路边的垂直方向上,随高度增加,6种颗粒物浓度整体呈现下降的趋势;0.3~0.49μm、0.5~0.99μm、1~1.99μm三种颗粒物浓度受高架桥带来的"盖子效应"影响,在距离地面约21 m高的7楼达到最大值;总体上早高峰颗粒物浓度大于晚高峰,工作日颗粒物浓度高于非工作日;SVM神经网络模型比线性逐步回归模型能更好地预测高架路边颗粒物的垂直分布规律,可作为上海市夏季非降水天气高架桥面附近颗粒物浓度预测的方法。     

防爆柴油机排气颗粒物的微观结构研究

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope, SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。其中,丁醇的质量分数为20%。结果显示：经过废气水洗箱后,颗粒物内吸附质含量增多,密集程度升高,在多数工况下,颗粒物支链减少,且BD20有利于减少颗粒物碳烟粒子含量;颗粒物的计盒维数分布在1.70～1.85,且经过废气水洗箱的颗粒物结构更紧密,计盒维数更大,D100的计盒维数大于BD20的计盒维数;颗粒物基础碳粒子粒径分布在10～90 nm,废气水洗箱对颗粒物有沉降作用,使颗粒物平均粒径减小,BD20的平均粒径小于D100平均粒径。     

齐齐哈尔市大气细粒子PM_(2.5)单颗粒研究

为了了解齐齐哈尔市大气细粒子PM2.5单颗粒的形貌、组成及粒度分布特征,选取齐齐哈尔市大学校园和商业市中心两个采样点,针对春季和秋季大气中PM2.5单颗粒,应用场发射扫描电镜(FESEM)和配带X射线能谱的扫描电镜(SEM-EDX)对其微观形貌和元素组成进行了研究。利用图像分析系统对其粒径分布进行统计。结果表明,此地区PM2.5颗粒分为4种类型,即烟尘集合体、飞灰、矿物颗粒和未知颗粒,分别来源于机动车尾气排放、煤炭等燃料燃烧及地壳扬尘。其中春季烟尘集合体数量最多,秋季由于燃煤以飞灰为主。来源于地壳扬尘的矿物颗粒以硅铝酸盐类和碳酸盐类矿物为主。此地区大气中PM2.5颗粒空气动力学直径约90%小于1.0μm,属大气细粒子。其中烟尘集合体平均粒径大于矿物颗粒,飞灰平均粒径最小。     

地板送风系统室内可吸入颗粒物沉降特性的试验研究

分析地板送风系统停机后影响室内可吸入颗粒物浓度变化的因素,建立颗粒物浓度的沉降模型并求出分析解,得出颗粒物浓度随时间的变化规律.通过颗粒物浓度的沉降模型计算颗粒物的沉降损失率和沉降速度.结果表明,当室内颗粒物的粒径大于1 μm时,其沉降损失率与粒径呈线性正相关; 粒径小于1 μm时,其沉降损失率和衰减率低于前者,但沉降稳定后的颗粒物浓度远大于前者.研究进一步证明了大粒径颗粒物的沉降主要由重力决定而小粒径的由布朗扩散力决定.     

北京市区秋季气溶胶粒子浓度与特性参数的观测研究

对2010年10月和11月北京市区粒径小于2.5μm(PM2.5)和2.5~10μm之间(PM2.5-10)的气溶胶粒子质量浓度进行了观测和分析,同时研究了同期的Angstrom指数和散射系数等气溶胶特性参数的变化。结果表明,不同粒径颗粒物的质量浓度与气溶胶特性参数的逐时日变化明显。PM2.5质量浓度在凌晨5时至6时取得最小值,夜间20时至21时取得最大值;PM2.5-10质量浓度则在9时至10时和20时至21时出现双峰。气溶胶Angstrom指数在下午明显高于上午,最大值出现在16时左右;散射系数高峰出现在17时至18时。2010年10月7—9日出现了显著的灰霾天气,灰霾天气下PM2.5和PM2.5-10质量浓度均有明显增加。细粒子增多是导致PM2.5增加和Angstrom指数增大的主要原因。另外,灰霾天气期间散射系数迅速增大,非灰霾天(10月11日)的散射系数只有灰霾天(10月8日)的1.27%。     

2种铀矿井下常用口罩对气溶胶粒子的过滤特性研究

为探究铀矿井下常用的2种口罩对气溶胶粒子的过滤特性,在我国南方某铀矿山,利用APS3321型空气动力学粒径谱仪对井下工作人员常用纱布口罩和KN95型口罩的过滤特性进行了研究.井下气溶胶监测数据显示,该铀矿井下典型作业场所PM10的质量浓度介于0.069～ 9.800 mg/m3,个数浓度介于173.918 ～2 561.600个/cm3;PM2.5的质量浓度介于0.039～0.479 mg/m3之间,个数浓度介于173.100～2 556.382个/cm3之间.口罩过滤特性试验结果表明:1)KN95型口罩和纱布口罩对PM10的平均过滤效率分别为95％和76％,对PM2.5的平均过滤效率分别为93％和61％,可见KN95型口罩过滤效率明显高于纱布口罩;2)在0.5～3.5 μm粒径范围内,2种口罩对颗粒物的过滤效率均随粒径增大而增大,在3.5～ 10μm粒径范围内,2种口罩对不同粒径颗粒物的过滤效率均接近100％;3)无论从质量浓度还是个数浓度来看,经口罩过滤后的气溶胶粒子大多数分布在2.5μm粒径范围内,表明PM2.5是主要的气溶胶污染物.     

烟煤颗粒燃烧生成PM_(10)粒径分布研究

为了对流化床炉燃烧产生细颗粒物的排放加以控制,本实验采用烟煤,在马弗炉静态燃烧条件下,改变燃烧时间、燃烧温度、煤颗粒的尺寸,对收集到的煤灰进行粒度分析,得出不同燃烧工况对细颗粒物生成的影响。实验结果显示:随着燃烧时间越长,在煤完全燃尽之前,产生细颗粒物粒度呈二次多项式分布,先逐渐减小,达到最小值后,又缓慢增大;采用较高的温度,有助于降低可吸入颗粒物的产生;不同粒径原煤对产生PM10粒度影响较大。     

城市污水处理厂初沉系统沉淀分离特性模拟

利用COMSOL软件模拟和分析了城市污水处理厂辐流式初沉系统三维流态及悬浮颗粒浓度分布状况,并探究颗粒物不同粒径(0.5×10-4m、1×10-4m、2 × 10-4m、3 × 10-4 m)、挡板不同位置(2.5 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m)和挡板不同长度(1 m、2 m、3 m),对初沉系统沉淀效果的影响.研究结果表明:1)悬浮颗粒粒径大小对初沉系统内流场和浓度场影响较大,平均粒径愈大,相应的沉淀效果愈好;2)挡板与进水口中心的距离L和挡板长度H对系统的沉淀效果影响明显,当L=2.5 m,H=2 m时,模拟沉淀效果为最优.通过研究掌握初沉系统沉淀和分离特性,并指出可通过优化挡板的位置及长度,构建更为合理的初沉系统运行工况,对进一步指导和优化初沉系统设计革新和建造运行具有一定的实际意义.     

空气净化器去除颗粒污染物的试验性能研究

便携式空气净化设备已经广泛应用于建筑物颗粒污染物的去除,然而大部分空气净化器名义过滤效率很高,实际净化效果却不太理想,针对造成二者差异的主要原因进行了试验研究,为空气净化器的优化提供理论依据。建立了一个标准实验室,利用推荐的香烟尘作为测试气溶胶对市场上存在的5种主流空气净化器的单通净化效率及实际房间的净化效率进行试验比较,并利用Lighthouse 2016激光粒子计数器及Dustrak 8530气溶胶采样仪分别对空气净化器净化悬浮粒子的计数效率(粒径≥0.3μm)及计重效率(PM_(2.5))进行了测量。通过理论分析发现,空气净化器的安装气密性及室内气流组织形式是影响空气净化器净化效果的2个主要因素。结果表明,过滤器安装气密性对粒径≥0.3μm颗粒物及PM_(2.5)净化效果的影响程度分别超过了8%和2%,室内气流组织形式对粒径≥0.3μm颗粒物及PM_(2.5)净化效果的影响程度约为30%和20%,二者对小颗粒物净化效果的影响程度均超过了大颗粒物。研究表明,室内气流组织形式对空气净化器净化效果的影响程度要高于安装气密性。     

2010年中国东部PM2.5空间分布及沉降模拟研究

结合我国目前面临的PM2.5污染严重问题,采用CMAQ 4.7.1模式模拟我国东部各省PM2.5浓度分布,并探索了其输送、沉降规律.结果表明:综合空气质量模式CMAQ模拟结果与观测结果较为一致,可以较好地模拟PM2.5质量浓度变化特征;我国东部PM2.5呈现明显的季节分布特征,且PM2.5质量浓度分布与污染源的位置分布有较好的对应,呈现由城市边缘向城市中心推移递增的趋势,区域性PM25高值中心可达120 μg/m3以上;湿沉降是细颗粒物的主要去除方式,且湿沉降量至少为干沉降量5倍以上;PM2.5夏季沉降通量最大,冬季最小,我国东部地区沉降通量高值中心可达30 mg/(m2·d)以上;模拟区域湿沉降量占总沉降量的91％以上,模拟计算区域的总沉降量为4.67×106 t/a,其中京津冀地区细颗粒物总沉降量为1.65 × 106 t/a.     

气流速度对地板送风房间颗粒污染物分布的影响

对于地板送风系统,空气从架空地板下直接送入人员呼吸区,送风气流卷吸地板附近颗粒物对室内颗粒污染物浓度有重要影响.为了研究气流速度对颗粒浓度的影响特性,建立了模拟空气流动和颗粒运动轨迹的模型,并且在4种不同气流速度下在一间全尺寸小室内进行试验,测试了不同粒径颗粒浓度的衰减.试验结果表明,随送风气流速度增大,室内较大颗粒浓度衰减比较小颗粒更快;另一方面,计算结果也表明,气流速度对不同尺寸颗粒的分布影响不同,特别是大于3 μm的颗粒随着气流速度增加,其悬浮寿命衰减比1μm以下的颗粒显著得多.计算与试验结果的趋势非常一致.结果对室内颗粒污染物的治理研究有一定意义.     

天津市PM_(2.5)分布特征及重金属化学形态分析

通过采集天津市大气颗粒物样品,研究了颗粒物浓度及粒径分布随时间变化的特征,并采用改进BCR法对PM2.5中重金属的形态进行了分析。结果表明:PM2.5浓度冬季明显高于其他季节;PM2.5与PM10的比例冬季最高,夏季次之,春、秋季节基本持平;PM2.5中Cu、Zn、Pb、Cd主要以弱酸提取态存在,Cr以可还原态、残渣态为主要形态,Ni主要以可氧化态、残渣态形态存在;6种元素中,Cd、Zn生物有效性最高,Pb、Cu生物有效性居中,Ni、Cr生物有效性最小。