我国东部地区硫沉降模拟研究──模式开发和性能分析

为满足管理和决策的需要,研究了一个可用于模拟硫化物远距离输送和沉降的二维欧拉统计箱模式。分析结果表明：湿沉降模式计算值和监测值之间具有较好的对应关系,两者的相关系数大于0.7;尽管SO₂、SO²₄－浓度和沉降量对一些参数的变化较为敏感,但模式的主要输出结果硫沉降对参数的变化不敏感,只要参数在适宜的范围内取值,计算结果是合理的。对气象场的年际变化影响分析表明,采用多年统计平均气象场代替单气象场切实可行。     

我国东部地区硫沉降模拟研究──模式应用

利用作者研究的统计箱模式,模拟分析了1990年的硫沉降及其来源。结果表明,SO₂浓度分布与排放源有着密切的关系,而SO^2－₄浓度分布受气象场的影响较明显;干沉降作用对大气中的SO₂是一个重要的清除过程,SO^2－₄在大气中的清除主要通过湿沉降过程实现;硫沉降污染主要集中在华北大部,长江中下游的江浙地区、川贵部分地区和华中地区的武汉、长沙等地附近;直辖市的排硫大部分传输沉降到相邻的省份,其它省份的排硫一半左右沉降在本省,大约三分之一的排硫输送到相邻的省份。     

汽车排放污染物浓度的预测

为了预测汽车排放污染物的浓度,应用简化的高斯烟团模式得到静风条件下的线源扩散预测模式。并结合高斯烟流扩散模式,建立了预测汽车污染物在任意风向下和年平均浓度的预测模式,考虑车道上存在车辆行驶的强烈机械扰动湍流和把繁忙的公路视为线源两个因素,提出了计算初始扩散参数的方法。然后,运用Turner和Pasquill扩散参数,建立了线源扩散参数的确定方法。该模式应用于预测高速公路沿途汽车污染物的浓度表明,计算值与监测值吻合较好,可用于我国公路环境影响的评价。     

一种纳米气溶胶发生系统的设计及性能测试

气溶胶发生系统是校准大气颗粒物测量仪器、研究纳米颗粒物特性和开展烟雾箱模拟实验的必备仪器之一.针对现有气溶胶发生仪器稳定性差和不利于外场监测等缺点,本研究设计了一款新型纳米气溶胶发生系统(包括气溶胶发生器和扩散干燥管),并通过搭建实验系统对该仪器的工作性能进行了测试.在性能测试中使用氯化钠(NaCl)-水溶液和癸二酸二辛酯(DOS)-异丙醇溶液分别产生固态NaCl和液态DOS气溶胶,利用扫描电迁移率粒径谱仪测试生成气溶胶的粒径分布.测试结果表明,通过调节溶液浓度(0.01～0.50 g·L-1)和载气流量(1.64～3.67 L·min-1),生成不同大小(几何平均粒径:25～51nm)和不同数浓度(106～107个·cm-3)的气溶胶.对仪器稳定性能测试发现,在3 h的测试时间里生成的气溶胶几何平均粒径变化小于6%,数浓度变化小于12%.     

基于16S rRNA基因测序法分析北京霾污染过程中PM2.5和PM10细菌群落特征

2013年1月8~14日,北京出现了严重的霾污染.霾污染时高浓度的大气颗粒物增加了暴露人群的健康风险,而大气中的微生物也可能带来一些风险,但目前对霾污染时大气中微生物组成了解较少.本研究选取了2013年1月8~14日北京7d的PM2.5和PM10采样样本,通过对细菌16S rRNA基因V3区扩增和Mi Seq测序,得到PM2.5和PM10中的细菌群落结构特征,并将结果与相同采样样本的宏基因组测序结果及三项国外基于16S rRNA基因测序方法的大气中细菌研究结果进行了比较.研究发现7 d连续采样条件下,PM2.5中细菌群落结构在门和属的水平上均差别不大.在属级别上,节杆菌属(Arthrobacter)和弗兰克氏菌属(Frankia)是北京冬季大气中细菌群落的主要类群.16S rRNA基因测序与宏基因组测序结果对比分析发现,在属级别上,两种分析方法中有39个相同的属类群(两种分析方法丰度前50的细菌类群合并所得),弗兰克氏菌属(Frankia)和副球菌属(Paracoccus)在16S rRNA基因测序分析结果中相对含量较多,而考克氏菌属(Kocuria)和地嗜皮菌属(Geodermatophilus)在宏基因组测序结果中相对含量较高.在门和属的水平上,PM2.5和PM10中细菌群落结构特征呈现出相似的规律.在门水平上,放线菌门(Actinobacteria)在PM2.5中的相对百分比较大,而厚壁菌门(Firmicutes)在PM10中的相对百分比较大.在属水平上,梭菌属(Clostridium)在PM10中的相对百分比较大.与三项国外基于16S rRNA基因测序研究结果对比发现,尽管在采样地点和采样时间上有较大差异,大气中普遍存在一些相同的细菌类群,且近地面大气细菌群落结构特征相似度较高,区别于高空对流层中细菌群落结构特征.     

一种气溶胶测量仪器标定系统的设计及性能评估

对气溶胶测量仪器进行准确标定是保证大气环境及污染源颗粒物测量数据质量的重要前提.本研究搭建了一套多分散在线标定气溶胶测量仪器的系统,该系统采用超声气溶胶发生装置产生多分散颗粒物,并用空气动力学粒径谱仪对颗粒物粒径分布进行测量.评测结果表明该系统干燥腔室内气溶胶稳定、均匀,且符合对数正态分布.以采样器为例,已有研究多使用单分散离线标定方法对采样器切割性能进行标定,该方法操作繁琐、实验周期长.利用多分散在线标定系统对PM_(2.5)和PM_(10)双级虚拟撞击采样器进行标定,并与单分散离线标定方法进行了对比,两套系统的标定结果呈现较好的一致性,但多分散在线方法大大缩短了标定实验周期.     

光散射原理的大气PM2.5小型传感器监测性能评估研究

随着大气污染治理的不断深入,精细化、精准化和智能化的环境管理需求不断增加,迫切需要在特定区域开展高密度的监测,以弥补现有传统监测的不足.在此背景下,PM_2.5传感器监测方法在国内迅速发展,为研究光散射原理的大气PM_2.5小型传感器监测性能,于2018年7月—2019年7月在北京市建立了比对测试平台,对不同原理、不同品牌的PM_2.5传感器设备进行为期1年的测试与分析.结果表明：(1)激光粒子计数法PM_2.5传感器性能优于红外法PM_2.5传感器,激光粒子计数法PM_2.5传感器设备与自动标准设备比对的相关系数(R²)均大于0.45,红外法PM_2.5传感器设备与自动标准设备比对的R²均小于0.40.采用激光粒子计数法的工业级PM_2.5传感器数据有效率均在95%以上,更适用于业务化PM_2.5监测.(2)多数激光粒子计数法的工业级传感器设备与标准设备有较好的一...     

固定污染源可凝结颗粒物测量方法

随着燃煤电厂以及钢铁等非电行业超低排放改造的进行,固定污染源可过滤颗粒物(FPM)排放浓度逐渐降低,可凝结颗粒物(CPM)的排放逐步引起关注.然而目前对CPM的认识不足,尚没有国际统一的标准测量方法.本研究分析了可用于固定源CPM测量的3种方法,包括冷凝法、稀释间接法和稀释直接法,并在燃煤电厂、钢铁焦化厂和钢铁烧结厂等固定源进行了CPM现场测量.结果表明,8个电厂和钢铁厂冷凝法测得的CPM质量浓度均显著高于稀释间接法和稀释直接法测量结果.冷凝法测得的CPM中含有大量的SO_24-、Cl-等水溶性离子,其浓度显著高于稀释间接法和稀释直接法测量结果.稀释直接法测量的CPM浓度相对较低.冷凝法测量过程中由于水蒸气过饱和冷凝成水吸收SO_2和HCl等易溶于水的气体,进而显著高估了CPM实际排放浓度.稀释间接法能模拟实际大气环境中CPM的形成过程,且不存在冷凝水吸收等问题.     

火电厂对城市空气质量的影响模拟

运用美国ISC3复合工业源模型模拟高井发电厂大气环境影响 ,结果表明 :该厂大气污染物排放的主要影响地区在石景山西北部和门头沟东部 ,丰台西北部和海淀西北部也受到一定影响 ,对老城区影响较小。SO2 、PM1 0 和NOX 年均浓度最大值分别为 2 4 36、1 35、10 30 μg m3,分别占空气质量二级标准的 4 1%、1 35 %、13%。可见 ,高井发电厂对周边区域SO2 浓度影响较大 ,对NOX 也有一定影响 ,对PM1 0 的影响较小。     

电厂除尘设施对PM10排放特征影响研究

在5个不同燃煤电厂除尘器进、出口进行了现场测试,对除尘器性能以及振打时对PM10排放特征的影响进行了研究.试验系统由低压荷电捕集器(ELPI)、等速采样系统、稀释系统组成.结果表明:该试验系统可对燃煤排放的可吸入颗粒物进行在线测量,获得可吸入颗粒物的瞬时浓度、平均浓度和浓度分布,最小粒径达0.03μm,可广泛用于固定源采样;除尘器进口和出口的PM10粒数浓度均呈明显的双模态对数正态分布,峰值均分别出现在0.07～0.12μm和0.76～1.23μm;电除尘器和布袋除尘器对粗颗粒态的颗粒物去除效率均较好,最大穿透率均出现在0.1～1μm范围内,但布袋除尘器在该粒径区间的穿透率低于电除尘器,降低该区间颗粒物的穿透率有利于控制可吸入颗粒物的排放;PM10的粒数浓度主要取决于亚微米态的颗粒,针对粒数浓度而言,电除尘器对PM1和PM2.5的去除效率同样低于PM10;除尘器的运行和操作条件对PM10排放影响较大,电除尘器末电场振打清灰时,出口PM10的质量和粒数浓度均明显增加;振打时电除尘器基于粒数和质量浓度的2种除尘效率均有不同程度的下降,下降幅度最大的是PM1.