民用燃煤排放分级颗粒物中重金属排放因子

作     者：严沁 孔少飞 刘海彪 王伟 吴剑 郑明明 郑淑睿 杨国威 吴方琪 YAN Qin1, KONG Shao-fei1,2 , LIU Hai-biao1, WANG Wei1, WU Jian2, ZHENG Ming-ming2, ZHENG Shu- rui2 , YANG Guo-wei2 , WU Fang-qi2

作者机构：南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国地质大学(武汉)环境学院大气科学系武汉430074 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2018年第39卷第4期

页      面：1502-1511页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2016YFA0602002) 国家自然科学基金青年科学基金项目(41305119) 

主　　题：民用煤燃烧 颗粒物 重金属 排放因子 粒径分布 

摘      要：基于室内模拟燃烧和稀释通道采样,采用FA-3型9级撞击采样器采集了3种蜂窝煤(考虑明烧和闷烧)和4种块煤燃烧排放的不同粒径颗粒物,并分析其中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb等11种重金属含量,计算得到分级颗粒中重金属的排放因子.结果如下:(1)Zn和Pb是民用煤燃烧排放颗粒物中主要的重金属成分,4种块煤燃烧排放Zn和Pb共占重金属总量的53.16%~65.76%;3蜂窝煤明烧排放Zn和Pb所占重金属含量最高可达96.08%(0.43μm);蜂窝煤闷烧使得Ni排放因子大幅度增加,Ni成为主要成分之一,共占重金属总量30.70%~52.36%.因此燃烧方式影响颗粒物中重金属组分含量.(2)蜂窝煤明烧与块煤重金属排放因子最高的粒径段都分布在1.1μm以下,而蜂窝煤闷烧排放的重金属则主要分布在5.8~10μm粒径段,因此在低温闷烧燃烧方式下,重金属多富集于粗颗粒物上,而在高温明烧状态下重金属多富集于细颗粒物上.(3)根据重金属富集粒径段的不同,可以将11种重金属分为三类,各自对应的峰值粒径段分别为5.8~10μm(As和V),1.1~2.1μm(Cr、Mn、Cu、Ni和Co)和≤0.43μm(Pb、Sb、Cd和Zn),其中第二类元素均属于第四周期过渡金属元素,表现出相似的燃烧释放特征.(4)蜂窝煤使用会降低颗粒物的排放,但添加剂、氧化剂、黏合剂等的使用,在不同燃烧条件下,使颗粒物富集不同有毒物质,因此蜂窝煤可能不利于某些重金属的减排,蜂窝煤对多污染物的减排效果(尤其重金属)有待系统评估.