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我国目前的大气污染很大比例上是颗粒物污染,总悬浮颗粒TSP和PM10,这些颗粒物对环境和人体健康都非常有害。70年代初,我国开始重视对颗粒物污染源的控制。在实践的工作中不断总结经验,从开始的扩散模型转为后来的受体模型CMB。源解析技术原理是通过化学平衡模型和已经测得的源和受体的一些成分谱计算出各个污染源的贡献率。所以源和受体的成分谱的准确性就成为该模型结果准确与否的前提条件。
燃煤在我国是一个重大的污染源,它的成分谱的准确建立至关重要。燃煤成分谱的建立有一定的难度,主要是燃煤所释放的污染物受到许多因素的影响,再有就是采样方式。国外的燃煤采集方式都是烟道稀释采样,而我国在实际工作中大多采集除尘器下载灰,这就出现了问题,除尘器下载灰并不是进入大气的实际的颗粒物,因此开始应用烟道稀释采样器,那么这两种成分谱到底有没有差别,烟道稀释采样器应用是否有必要,这正是本论文研究的内容。
本文立足于《郑州市大气颗粒物来源解析》项目,在此项目中分别用两种采样方法采集郑州市内几个采样点不同除尘方式,不同吨位的锅炉的PMi0和TSP样品,我们通过实验方法测定这些样品中的各种成分(包括碳成分、元素成分和离子成分),并且比较了两种采样方法的采集到的样品的成分谱的差别。
元素的分析结果表明,烟道气样品和除尘器下载灰样品的元素含量有很大的差别。元素的比较包括主量元素Al、Si、Ca、Fe的比较和一些痕量元素的比较。对于主量元素,基本的趋势为元素含量随着飞灰颗粒粒径的增大而增大。而大部分痕量元素倾向于富集在粒径较细的飞灰颗粒上。PM10烟道气样品明显的高于其他的样品中的痕量元素含量,Cu、Zn、Cr、As、Pb、Ni的含量明显的符合这个趋势。Hg元素的含量相当低,大部分进入到了气相中。K、Mn、Ti元素与大部分的痕量元素趋势相反,含量随飞灰颗粒物粒径的增大而增大。Na和Mg没有明显的趋势。
PM10样品中的碳成分在烟道气的含量高于下载灰中的含量,均值分别为19.36%和16.09%。由于称量和分析的误差,对于TSP样品,同一个采样点位出现了较大的差别。但是从其中三个较为合适的点位的情况来看,TSP的总碳的含量应该低于PM10,而且下载灰样品低于烟道气样品。
对于TSP和PM10的结果我们可以看出,SO42-在TSP的含量高于PM1O样品。对SO42-的结果进行比较,本文分别对不同的采样方式的结果进行了比较,结果发现湿式除尘方式比干式除尘方式的样品SO42-的含量高,可能是由于低温和增加的湿度增加了SOx向SO42-的转化。对于TSP样品,湿式除尘下的下载灰和烟道气样品的均值分别是11.15%和8.64%,而干式除尘相应的均值分别是2.79%和3.15%。而对于PM10样品,湿式除尘的下载灰和烟道气样品的均值分别为8.06%和6.16%,干式除尘的下载灰和烟道气样品的均值分别为2.63%和2.32%,干式和湿式的总均值分别为5.35%和4.24%。
总之,从本文的实验结果来看,两种采样方法采集到的煤烟尘的成分具有一定的差别。而实际上直接进入大气环境的颗粒物是烟道中排放出来的,所以烟道稀释混合湍流采样器通过等速采样采集的样品与实际的情况比较符合,所以本文建议在以后的源解析工作中,对煤烟尘这类污染源应该进行烟道稀释采样,从而建立煤烟尘的成分谱。