秸秆燃烧排放PM2.5特征及影响因素研究

王玉珏 胡敏 王渝 秦艳红 陈红阳 曾立民 雷建容 黄晓锋 何凌燕 张瑞芹 吴志军

引用本文: 王玉珏, 胡敏, 王渝, 秦艳红, 陈红阳, 曾立民, 雷建容, 黄晓锋, 何凌燕, 张瑞芹, 吴志军. 秸秆燃烧排放PM2.5特征及影响因素研究[J]. 化学学报, 2016, 74(4): 356-362. doi: 10.6023/A16010008 shu
Citation:  Wang Yujue, Hu Min, Wang Yu, Qin Yanhong, Chen Hongyang, Zeng Limin, Lei Jianrong, Huang Xiaofeng, He Lingyan, Zhang Ruiqin, Wu Zhijun. Characterization and Influence Factors of PM2.5 Emitted from Crop Straw Burning[J]. Acta Chimica Sinica, 2016, 74(4): 356-362. doi: 10.6023/A16010008 shu

秸秆燃烧排放PM2.5特征及影响因素研究

    通讯作者: 胡敏
  • 基金项目:

    项目受环保部公益性行业科研专项(No. 201409010) (No. 201409010)

    国家自然科学基金重大项目(Nos. 91544214, 21190052) (Nos. 91544214, 21190052)

    中国科学院战略性先导科技专项(No. XDB05010500)资助. (No. XDB05010500)

摘要: 生物质燃烧向大气中排放大量颗粒污染物, 在中国, 收获季节大量秸秆被直接露天燃烧处理, 对区域环境质量和人体健康造成严重影响. 对我国最主要的两种粮食作物玉米和小麦秸秆的露天燃烧进行模拟, 分析颗粒物排放水平, 特征及影响因素. 玉米和小麦秸秆燃烧PM2.5排放因子分别为1082.8和835.7~897.3 mg/kg. 有机物是颗粒物最主要组分, 总量占PM2.5质量的42%~66%. Cl-和K+分别占PM2.5总质量的4%~15%和2%~14%, K+/EC值为0.5~3.8. 各物种在颗粒物中所占比例与之前研究结果一致. 秸秆含水量和燃烧温度影响PM2.5排放水平和组成特征. 随秸秆含水量增加, PM2.5和OC的排放因子增加; 秸秆含水量增加, 燃烧温度逐渐降低, 由生物质燃料释放进入烟气中的K+和Cl-比例逐渐减小导致二者在颗粒物中的比例降低. 我国每年由玉米和小麦秸秆露天燃烧排放的PM2.5和OC分别为92.7 Gg和47.5 Gg, 在总量中占重要比例.

English

  • 
    1. [1] Simoneit, B. R. T. Appl. Geochem. 2002, 17, 129.[1] Simoneit, B. R. T. Appl. Geochem. 2002, 17, 129.

    2. [2] Anderson, B. E.; Grant, W. B.; Gregory, G. L.; Browell, E. V.; Collins, J. E.; Sachse, G. W.; Bagwell, D. R.; Hudgins, C. H.; Blake, D. R.; Blake, N. J. J. Geophys. Res. 1996, 101, 24117.[2] Anderson, B. E.; Grant, W. B.; Gregory, G. L.; Browell, E. V.; Collins, J. E.; Sachse, G. W.; Bagwell, D. R.; Hudgins, C. H.; Blake, D. R.; Blake, N. J. J. Geophys. Res. 1996, 101, 24117.

    3. [3] Cheng, Y.; Engling, G.; He, K. B.; Duan, F. K.; Ma, Y. L.; Du, Z. Y.; Liu, J. M.; Zheng, M.; Weber, R. J. Atmos. Chem. Phys. 2013, 13, 7765.[3] Cheng, Y.; Engling, G.; He, K. B.; Duan, F. K.; Ma, Y. L.; Du, Z. Y.; Liu, J. M.; Zheng, M.; Weber, R. J. Atmos. Chem. Phys. 2013, 13, 7765.

    4. [4] Khan, A. A.; de Jong, W.; Jansens, P. J.; Spliethoff, H. Fuel Process. Technol. 2009, 90, 21.[4] Khan, A. A.; de Jong, W.; Jansens, P. J.; Spliethoff, H. Fuel Process. Technol. 2009, 90, 21.

    5. [5] Radzi bin Abas, M.; Oros, D. R.; Simoneit, B. R. Chemosphere 2004, 55, 1089.[5] Radzi bin Abas, M.; Oros, D. R.; Simoneit, B. R. Chemosphere 2004, 55, 1089.

    6. [6] Andreae, M. O.; Merlet, P. Global Biogeochem. Cycles 2001, 15, 955.[6] Andreae, M. O.; Merlet, P. Global Biogeochem. Cycles 2001, 15, 955.

    7. [7] Iinuma, Y.; Brüggemann, E.; Gnauk, T.; Müller, K.; Andreae, M. O.; Helas, G.; Parmar, R.; Herrmann, H. J. Geophys. Res. 2007, 112.[7] Iinuma, Y.; Brüggemann, E.; Gnauk, T.; Müller, K.; Andreae, M. O.; Helas, G.; Parmar, R.; Herrmann, H. J. Geophys. Res. 2007, 112.

    8. [8] Streets, D. G.; Yarber, K. F.; Woo, J. H.; Carmichael, G. R. Global Biogeochem. Cycles 2003, 17, 1099.[8] Streets, D. G.; Yarber, K. F.; Woo, J. H.; Carmichael, G. R. Global Biogeochem. Cycles 2003, 17, 1099.

    9. [9] Cao, G. L.; Zhang, X. Y.; Zheng, F. C. Atmos. Environ. 2006, 40, 6516.[9] Cao, G. L.; Zhang, X. Y.; Zheng, F. C. Atmos. Environ. 2006, 40, 6516.

    10. [10] Yan, X. Y.; Ohara, T.; Akimoto, H. Atmos. Environ. 2006, 40, 5262.[10] Yan, X. Y.; Ohara, T.; Akimoto, H. Atmos. Environ. 2006, 40, 5262.

    11. [11] Li, X.; Wang, S.; Duan, L.; Hao, J.; Li, C.; Chen, Y.; Yang, L. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 6052.[11] Li, X.; Wang, S.; Duan, L.; Hao, J.; Li, C.; Chen, Y.; Yang, L. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 6052.

    12. [12] Hays, M. D.; Fine, P. M.; Geron, C. D.; Kleeman, M. J.; Gullett, B. K. Atmos. Environ. 2005, 39, 6747.[12] Hays, M. D.; Fine, P. M.; Geron, C. D.; Kleeman, M. J.; Gullett, B. K. Atmos. Environ. 2005, 39, 6747.

    13. [13] Turn, S. Q.; Jenkins, B. M.; Chow, J. C.; Pritchett, L. C.; Campbell, D.; Cahill, T.; Whalen, S. A. J. Geophys. Res.-Atmos. 1997, 102, 3683.[13] Turn, S. Q.; Jenkins, B. M.; Chow, J. C.; Pritchett, L. C.; Campbell, D.; Cahill, T.; Whalen, S. A. J. Geophys. Res.-Atmos. 1997, 102, 3683.

    14. [14] Li, J. F.; Song, Y.; Mao, Y.; Mao, Z. C.; Wu, Y. S.; Li, M. M.; Huang, X.; He, Q. C.; Hu, M. Atmos. Environ. 2014, 92, 442.[14] Li, J. F.; Song, Y.; Mao, Y.; Mao, Z. C.; Wu, Y. S.; Li, M. M.; Huang, X.; He, Q. C.; Hu, M. Atmos. Environ. 2014, 92, 442.

    15. [15] Sanchis, E.; Ferrer, M.; Calvet, S.; Coscollà, C.; Yusà, V.; Cambra-López, M. Atmos. Environ. 2014, 98, 25.[15] Sanchis, E.; Ferrer, M.; Calvet, S.; Coscollà, C.; Yusà, V.; Cambra-López, M. Atmos. Environ. 2014, 98, 25.

    16. [16] Shen, G.; Xue, M.; Wei, S.; Chen, Y.; Wang, B.; Wang, R.; Shen, H.; Li, W.; Zhang, Y.; Huang, Y.; Chen, H.; Wei, W.; Zhao, Q.; Li, B.; Wu, H.; Tao, S. J. Environ. Sci. 2013, 25, 511.[16] Shen, G.; Xue, M.; Wei, S.; Chen, Y.; Wang, B.; Wang, R.; Shen, H.; Li, W.; Zhang, Y.; Huang, Y.; Chen, H.; Wei, W.; Zhao, Q.; Li, B.; Wu, H.; Tao, S. J. Environ. Sci. 2013, 25, 511.

    17. [17] Lu, H.; Zhu, L.; Zhu, N. Atmos. Environ. 2009, 43, 978.[17] Lu, H.; Zhu, L.; Zhu, N. Atmos. Environ. 2009, 43, 978.

    18. [18] Ortiz de Zárate, I.; Ezcurra, A.; Lacaux, J. P.; Van Dinh, P. Atmos. Environ. 2000, 34, 3183.[18] Ortiz de Zárate, I.; Ezcurra, A.; Lacaux, J. P.; Van Dinh, P. Atmos. Environ. 2000, 34, 3183.

    19. [19] Nguyen, B. C.; Putaud, J. P.; Mihalopoulos, N.; Bonsang, B.; Doan, C. Environ. Monit. Assess. 1994, 31, 131.[19] Nguyen, B. C.; Putaud, J. P.; Mihalopoulos, N.; Bonsang, B.; Doan, C. Environ. Monit. Assess. 1994, 31, 131.

    20. [20] Levin, E. J. T.; McMeeking, G. R.; Carrico, C. M.; Mack, L. E.; Kreidenweis, S. M.; Wold, C. E.; Moosmüller, H.; Arnott, W. P.; Hao, W. M.; Collett, J. L.; Malm, W. C. J. Geophys. Res. 2010, 115.[20] Levin, E. J. T.; McMeeking, G. R.; Carrico, C. M.; Mack, L. E.; Kreidenweis, S. M.; Wold, C. E.; Moosmüller, H.; Arnott, W. P.; Hao, W. M.; Collett, J. L.; Malm, W. C. J. Geophys. Res. 2010, 115.

    21. [21] Dhammapala, R.; Claiborn, C.; Corkill, J.; Gullett, B. Atmos. Environ. 2006, 40, 1007.[21] Dhammapala, R.; Claiborn, C.; Corkill, J.; Gullett, B. Atmos. Environ. 2006, 40, 1007.

    22. [22] Guo, S.; Hu, M.; Guo, Q.; Shang, D. Acta Chim. Sinica 2014, 72, 658. (郭松, 胡敏, 郭庆丰, 尚冬杰, 化学学报, 2014, 72, 658.)[22] Guo, S.; Hu, M.; Guo, Q.; Shang, D. Acta Chim. Sinica 2014, 72, 658. (郭松, 胡敏, 郭庆丰, 尚冬杰, 化学学报, 2014, 72, 658.)

    23. [23] Bae, M.-S.; Park, S.-S. Asian J. Atmos. Environ. 2013, 7, 95.[23] Bae, M.-S.; Park, S.-S. Asian J. Atmos. Environ. 2013, 7, 95.

    24. [24] Chen, L. W. A.; Verburg, P.; Shackelford, A.; Zhu, D.; Susfalk, R.; Chow, J. C.; Watson, J. G. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 6617.[24] Chen, L. W. A.; Verburg, P.; Shackelford, A.; Zhu, D.; Susfalk, R.; Chow, J. C.; Watson, J. G. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 6617.

    25. [25] Bjorkman, E.; Stromberg, B. Energy Fuels 1997, 11, 1026.[25] Bjorkman, E.; Stromberg, B. Energy Fuels 1997, 11, 1026.

    26. [26] Jensen, P. A.; Frandsen, F. J.; Dam-Johansen, K.; Sander, B. Energy Fuels 2000, 14, 1280.[26] Jensen, P. A.; Frandsen, F. J.; Dam-Johansen, K.; Sander, B. Energy Fuels 2000, 14, 1280.

    27. [27] Knudsen, J. N.; Jensen, P. A.; Dam-Johansen, K. Energy Fuels 2004, 18, 1385.[27] Knudsen, J. N.; Jensen, P. A.; Dam-Johansen, K. Energy Fuels 2004, 18, 1385.

    28. [28] He, L. Y.; Lin, Y.; Huang, X. F.; Guo, S.; Xue, L.; Su, Q.; Hu, M.; Luan, S. J.; Zhang, Y. H. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 11535.[28] He, L. Y.; Lin, Y.; Huang, X. F.; Guo, S.; Xue, L.; Su, Q.; Hu, M.; Luan, S. J.; Zhang, Y. H. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 11535.

    29. [29] Guo, S.; Hu, M.; Wang, Z. B.; Slanina, J.; Zhao, Y. L. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 947.[29] Guo, S.; Hu, M.; Wang, Z. B.; Slanina, J.; Zhao, Y. L. Atmos. Chem. Phys. 2010, 10, 947.

    30. [30] Huan, N.; Zeng, L. M.; Shao, M.; Cui, L.; Mao, J. T.; Zhou, N.; Dong, H. B.; Yu, Z. Y.; Luo, Z. M. Acta Sci. Nat. Univ. Pekinensis 2006, 42, 265 (in Chinese). (郇宁, 曾立民, 邵敏, 崔良, 毛节泰, 周楠, 董华斌, 俞仲英, 罗志明, 北京大学学报(自然科学版), 2006, 42, 265.)[30] Huan, N.; Zeng, L. M.; Shao, M.; Cui, L.; Mao, J. T.; Zhou, N.; Dong, H. B.; Yu, Z. Y.; Luo, Z. M. Acta Sci. Nat. Univ. Pekinensis 2006, 42, 265 (in Chinese). (郇宁, 曾立民, 邵敏, 崔良, 毛节泰, 周楠, 董华斌, 俞仲英, 罗志明, 北京大学学报(自然科学版), 2006, 42, 265.)

    31. [31] Koopmans, A.; Koppejan, J. Regional Consultation on Modern Applications of Biomass Energy 1997, 6.[31] Koopmans, A.; Koppejan, J. Regional Consultation on Modern Applications of Biomass Energy 1997, 6.

    32. [32] Hao, W. M.; Liu, M. H. Global Biogeochem. Cycles 1994, 8, 495.[32] Hao, W. M.; Liu, M. H. Global Biogeochem. Cycles 1994, 8, 495.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  990
  • HTML全文浏览量:  138
文章相关
  • 发布日期:  2016-02-29
  • 收稿日期:  2016-01-05
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章