我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一,民用燃煤虽然消耗的煤炭总量不高,但却是我国最大的黑炭排放源,从而对大气气候和人体健康产生巨大影响。以往对民用燃煤烟尘的研究主要集中在黑炭和毒害物多环芳烃的排放量方面,而且是对全颗粒进行分析。本项目将从单颗粒层面上,在烟雾箱中研究民用燃煤排放的颗粒物物化组成和光学效应。主要是利用ATOFMS与DMA和CPC等在线仪器的联用技术,实现对民用燃煤排放颗粒物的数浓度、粒径分布、单个颗粒物化学组成、混合状态、有效密度、吸湿性和折射率等性质的表征;研究民用燃煤不同煤种和不同燃烧方式的颗粒物特征;较为深入地探讨颗粒物的大小、混合状态和化学组成等与其有效密度、吸湿性和折射率的关系。实验结果将为进一步研究民用燃煤排放颗粒物的气候效应和辐射强迫奠定基础,为我国制定应对全球气候变化的政府决策提供科学支持。
coal combustion;single particle;source characteristics;toxic orgnaic compounds;optical property
我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一,民用燃煤虽然消耗的煤炭总量不高,但却是我国最大的黑碳排放源,从而对气候和人体健康产生巨大影响。本项目主要是研究了民用燃煤排放颗粒的全组分和单颗粒特征及其光学性质。选用五种不同成熟度的煤为模拟对象,利用各种离线和在线分析手段,研究了蜂窝煤燃烧这种方式排放的颗粒特征。结果表明,蜂窝煤燃烧排放的颗粒、有机物和元素碳EC量都随着成熟度的增加而降低。水溶性离子的排放与成熟度关系没有呈太明显的正相关。气溶胶飞行时间质谱仪分析结果显示无烟煤排放的单颗粒主要是含元素碳的颗粒,含铅颗粒也比较多;而烟煤排放的颗粒以有机物为主。颗粒在烟雾箱中老化12小时后,颗粒粒径分布向大颗粒方向偏移;硝酸盐的含量也明显增加。无烟煤和烟煤排放的新鲜颗粒散射截面比较接近,但是老化后,所有类型的颗粒散射截面都有所降低,特别是NH4-rich的颗粒降低最为明显。无烟煤排放的黑碳颗粒质量吸收系数高于烟煤。该项目的实施不仅丰富了我国在污染源成分谱研究方面的内容,实验结果将为进一步研究民用燃煤排放颗粒的气候效应和辐射强迫奠定基础,为我国制定应对全球气候变化的政府决策提供科学依据。在本项目资助下,共发表SCI论文8篇。