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基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

环境科学研究 2017年第12期30卷 1934-1943页

作者：杨光俊丁力郭照冰南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 国电环境保护研究院国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室江苏南京210031 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对燃煤电厂烟气排放中污染物(包含气态污染物和固态颗粒物)的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔... 详细信息

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对燃煤电厂烟气排放中污染物(包含气态污染物和固态颗粒物)的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations,N-S equations)求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.

关键词：计算流体力学燃煤电厂烟塔合一烟囱烟气排放颗粒物

南京北郊冬夏季大气PM2.5中水溶性有机碳的研究

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环境科学学报 2019年第11期39卷 3659-3667页

作者：曾兆荷张海潇赵云卿郭照冰南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044

为研究南京北郊大气PM2.5中水溶性有机碳(WSOC)的浓度及来源特点,在冬、夏季分别采集PM2.5样品,还同步收集臭氧(O3)浓度与相对湿度(RH)数据,分析了PM2.5、有机碳(OC)、水溶性有机碳(WSOC)浓度特征,并对WSOC冬、夏季来源及其二次来源差... 详细信息

为研究南京北郊大气PM2.5中水溶性有机碳(WSOC)的浓度及来源特点,在冬、夏季分别采集PM2.5样品,还同步收集臭氧(O3)浓度与相对湿度(RH)数据,分析了PM2.5、有机碳(OC)、水溶性有机碳(WSOC)浓度特征,并对WSOC冬、夏季来源及其二次来源差异进行了探讨.结果显示,南京北郊冬季大气污染水平明显高于夏季且来源更复杂,与冬季静稳的天气条件及化石燃料和生物质燃烧排放较严重有关.冬季PM2.5平均值为(136.7±42.4)μg·m^-3,OC、WSOC浓度分别为(13.4±4.4)、(8.5±3.1)μg·m^-3;夏季PM2.5、OC、WSOC平均浓度分别为(61.5±14.6)、(6.7±2.1)、(4.6±1.7)μg·m^-3.冬、夏季WSOC/OC值分别为67%±20%、69%±13%,且二次有机碳(SOC)与WSOC显著正相关,说明二次来源对WSOC有显著影响.冬季WSOC与O3的负相关性不显著,与RH显著正相关;而夏季WSOC与O3、RH的相关性正好与冬季相反,说明冬、夏季二次WSOC形成途径存在差异.冬季二次WSOC可能主要来自液相氧化,夏季可能主要来自光化学氧化.通过主成分因子分析法进一步确定南京北郊冬、夏季WSOC分别主要来源于二次来源和生物质燃烧、汽车尾气和扬尘.

关键词：水溶性有机碳二次来源臭氧相对湿度源解析

基于隧道PM_(2.5)取样研究南京市机动车尾气颗粒物排放特征

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环境科学学报 2021年第11期41卷 4430-4438页

作者：何雨璇常运华张和艳郭仕祥白琰婧高硕郭照冰南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044

为研究南京地区机动车尾气颗粒物排放特征,于2020年8月对南京富贵山隧道内和隧道外进行PM_(2.5)采集,对样品中的水溶性离子、碳质组分的分布特征进行分析,综合总碳同位素(δ^(13)C)与主成分分析(PCA)探究隧道内PM_(2.5)来源,并使用质量... 详细信息

为研究南京地区机动车尾气颗粒物排放特征,于2020年8月对南京富贵山隧道内和隧道外进行PM_(2.5)采集,对样品中的水溶性离子、碳质组分的分布特征进行分析,综合总碳同位素(δ^(13)C)与主成分分析(PCA)探究隧道内PM_(2.5)来源,并使用质量平衡模型计算了污染物的平均排放因子.结果显示,隧道入口、出口及隧道外早晚高峰期内PM_(2.5)平均值分别为(69.25±24.19)、(116.67±28.70)和(60.87±16.08)μg·m-3,隧道内污染程度明显高于隧道外.隧道内外二次无机气溶胶(SNA)分布略有不同,隧道外NH_(4)^(+)主要以(NH_(4))_(2)SO_(4)的形式存在,其次为NH_(4)NO_(3);隧道内则主要以(NH_(4))_(2)SO_(4)和NH_(4)NO_(3)的形式存在.隧道内δ^(13)C存在着较小的分馏,平均值为-26.0‰±0.72‰,综合δ^(13)C与主成分分析,隧道内PM_(2.5)主要来源于机动车的一次排放、尾气颗粒物的二次转化和扬尘.富贵山隧道中PM_(2.5)、EC、OC的平均排放因子分别为82.86、24.22、7.07 mg·km^(-1)·veh^(-1),与国内外其他隧道实验排放因子的对比结果显示,通过柴油车比例为6%的富贵山隧道远低于柴油车比例较高的地区.

关键词：隧道实验水溶性离子碳质组分总碳同位素排放因子

基于硫氧同位素研究南京北郊夏季大气中硫酸盐来源及氧化途径

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环境科学 2018年第5期39卷 2010-2014页

作者：韩珣任杰陈善莉王瑾瑾沈潇雨魏英郭照冰朱彬南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

采用EA-IRMS联用技术对2014年夏季南京北郊大气PM_(2.5)中硫酸盐的硫和氧同位素组成进行了分析,计算了SO_2氧化为硫酸盐的异相和均相氧化过程的贡献率以及一次、二次硫酸盐的比例.结果表明,2014年夏季南京北郊大气中硫酸盐气溶胶的硫同... 详细信息

采用EA-IRMS联用技术对2014年夏季南京北郊大气PM_(2.5)中硫酸盐的硫和氧同位素组成进行了分析,计算了SO_2氧化为硫酸盐的异相和均相氧化过程的贡献率以及一次、二次硫酸盐的比例.结果表明,2014年夏季南京北郊大气中硫酸盐气溶胶的硫同位素组成(δ^(34)S)范围为1.7‰~4.8‰,平均值为3.2‰±1.0‰(n=15);氧同位素组成(δ^(18)O)值范围为7.5‰~12.9‰,平均值为9.3‰±1.7‰(n=15).通过比较气溶胶硫酸盐及可能污染源的δ^(34)S,该研究区域夏季大气中的硫源主要来自当地燃煤与尾气排放.大气气溶胶中的硫酸盐主要为二次硫酸盐,且SO_2的氧化途径以均相氧化为主,比例为59.3%.夏季大气中SO_2的异相氧化以过量O_2下的Fe^(3+)催化氧化为主,均相氧化的主要机制包括O_3氧化反应及NO_2氧化反应.

关键词： PM2.5 硫酸盐硫同位素氧同位素均相氧化异相氧化

南京北郊冬季PM_(2.5)中水溶性离子以及碳质组分特征分析

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环境化学 2017年第2期36卷 248-256页

作者：郭安可郭照冰张海潇冯星伟朱彬袁勋南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

2015年12月21日—2016年2月29日在南京北郊进行了大气细颗粒物PM_(2.5)的观测,并分析其中主要水溶性离子(Na^+、NH_4^+、K^+、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-))浓度以及碳质组分(OC、EC)含量.结果表明,观测期间南京北郊冬季... 详细信息

2015年12月21日—2016年2月29日在南京北郊进行了大气细颗粒物PM_(2.5)的观测,并分析其中主要水溶性离子(Na^+、NH_4^+、K^+、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-))浓度以及碳质组分(OC、EC)含量.结果表明,观测期间南京北郊冬季大气细颗粒物(PM_(2.5))污染较为严重,二次离子(NO_3^-+SO_4^(2-)+NH_4^+)为主要污染成分,占PM_(2.5)浓度的47%.对36个观测日进行SO_4^(2-)-NO_3^--NH_4^+三相聚类,发现3种离子在整个体系中的配比存在差异.排放源类型所造成的前体物的不同以及NH_4^+与SO_4^(2-)、NO_3^-的结合方式是造成这种差异的主要原因.OC与EC的变化趋势相似,OC含量较高,而且浓度波动幅度较大.OC/EC的值为2.63±0.90,说明普遍存在二次反应产生的SOC.K+/PM_(2.5)比值法表明,除燃煤与机动车尾气排放以外,生物质燃烧亦是PM_(2.5)污染的排放源.

关键词：三相聚类水溶性离子碳质组分

生物质室内燃烧产物的碳质特征及EC同位素组成

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中国环境科学 2017年第10期37卷 3669-3674页

作者：沈潇雨郭照冰姜文娟王瑾瑾柏杨任杰南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室江苏南京210044

选取南京地区典型的生物质种类(水稻、芦苇、玉米、梧桐、桂花和白玉兰)进行室内模拟燃烧实验,同时采用Model 2001A热/光碳分析仪和元素分析-同位素质谱仪(EA/IRMS)分别对不同粒径段颗粒物中OC、EC的浓度和生物质燃烧的不同产物EC同位... 详细信息

选取南京地区典型的生物质种类(水稻、芦苇、玉米、梧桐、桂花和白玉兰)进行室内模拟燃烧实验,同时采用Model 2001A热/光碳分析仪和元素分析-同位素质谱仪(EA/IRMS)分别对不同粒径段颗粒物中OC、EC的浓度和生物质燃烧的不同产物EC同位素组成进行了测定.结果表明,除芦苇秸秆外,其他各类生物质燃烧产生的OC排放因子均在<0.43μm粒径段内达到最大;EC排放因子除梧桐和桂花树叶以外,最大值均分布在<0.43μm和0.43~0.65μm粒径段内,其中,玉米秸秆燃烧产生的OC、EC排放因子均为最高.6种生物质燃烧产物中的碳质(OC、EC)浓度最大值均主要集中在<0.43μm的亚微米粒径段上.玉米秸秆燃烧所产生的烟尘和烟灰中EC的同位素组成均高于其他生物质,除了生物质自身的组分会影响同位素分馏以外,燃烧过程的温度较高,也会促进秸秆和树叶发生热解从而形成碳同位素分馏.

关键词：生物质燃烧元素碳碳同位素

南京春季北郊地区大气PM_(2.5)中主要化学组分及碳同位素特征

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环境科学 2018年第10期39卷 4439-4445页

作者：周一鸣韩珣王瑾瑾陈善莉沈潇雨章炎麟朱彬郭照冰南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境研究中心南京210044

PM_(2.5)是大气的重要污染物之一,其成分复杂,为研究PM_(2.5)的污染特征及来源,于2016年3月采集南京北郊地区大气中的PM_(2.5),利用Dinoex ICS-3000和ICS-2000型离子色谱和DRI Model 2001A热/光碳分析仪分别测定了PM_(2.5)中的阴阳离子... 详细信息

PM_(2.5)是大气的重要污染物之一,其成分复杂,为研究PM_(2.5)的污染特征及来源,于2016年3月采集南京北郊地区大气中的PM_(2.5),利用Dinoex ICS-3000和ICS-2000型离子色谱和DRI Model 2001A热/光碳分析仪分别测定了PM_(2.5)中的阴阳离子和碳质组分,利用元素分析仪-同位素质谱仪测定大气PM_(2.5)中的总碳同位素(δ^(13)CTC)组成特征.结果表明,2016年3月期间南京北郊地区PM_(2.5)污染严重,平均浓度达(106.16±48.70)μg·m^(-3),且88%观测天中存在明显的二次有机污染,SOC平均浓度为(3.58±2.78)μg·m^(-3),且在晴天条件下高浓度的二次有机碳(SOC)与紫外线作用下的O_3具有较强的相关性.大气PM_(2.5)中δ^(13)CTC值范围是-26.56‰^-23.75‰,平均值为(-25.47‰±0.63‰),结合化学组分的三相聚类分析结果可知,大气PM_(2.5)主要来源于燃煤过程、机动车排放,此外还受地质源和生物质燃烧源的影响.

关键词：大气PM2.5 有机碳(OC) 元素碳(EC) 碳同位素来源

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UV-B对紫球藻生长抑制及生理特性的影响

水生态学杂志 2018年第6期39卷 114-120页

作者：王静郭照冰王瑾瑾韩珣南京信息工程大学环境科学与工程学院

为了探究紫外线B波段(UV-B)辐照对紫球藻(Porphyridium purpureum)细胞的作用机理,量化胁迫抑制剂量,通过考察紫球藻细胞生长对不同辐照剂量、pH值及培养基的响应,结合紫球藻细胞叶绿素a(Chl-a)、藻红蛋白(PE)、多糖、多不饱和脂肪酸-... 详细信息

为了探究紫外线B波段(UV-B)辐照对紫球藻(Porphyridium purpureum)细胞的作用机理,量化胁迫抑制剂量,通过考察紫球藻细胞生长对不同辐照剂量、pH值及培养基的响应,结合紫球藻细胞叶绿素a(Chl-a)、藻红蛋白(PE)、多糖、多不饱和脂肪酸-二十碳五烯酸(EPA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及丙二醛(MDA)生成量的变化情况,对比分析了其对紫球藻细胞内含物及细胞代谢活性的持续性影响。结果表明,高剂量的UV-B辐照对紫球藻细胞生长有更为明显的抑制作用,辐照剂量大于300mJ/cm^2时会直接导致藻细胞群体的大量死亡,抑制并破坏紫球藻细胞内光合色素和藻红蛋白的合成。碱性环境和培养基本身对UV-B辐照抑制紫球藻细胞的生长有一定阻碍。紫球藻细胞内抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性随UV-B辐照剂量的增加先升高后降低,MDA则持续增加。EPA的生成量随UV-B辐照剂量的增大而减少,低剂量的UV-B辐照(75~150mJ/cm^2)可促进紫球藻胞外多糖的合成。研究结果可为紫球藻生物活性物质及其衍生物的生产应用提供理论依据,也在一定程度上确立了利用UV-B辐照技术控制紫球藻藻华的工艺条件。

关键词： UV-B 紫球藻抑制作用生理特性

南京北郊冬夏季大气PM_(2.5)中碳质组分浓度及同位素组成研究

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环境科学学报 2018年第9期38卷 3424-3429页

作者：张海潇郭照冰陈善莉章炎麟朱彬南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境研究中心南京210044

为研究南京北郊不同季节PM_(2.5)中碳质组分的主要来源,分别在2014年1月1—23日和2014年7月3—22日进行PM_(2.5)样品采集,并分析其中有机碳(OC)、元素碳(EC)浓度及总碳同位素组成.结果表明,冬季PM_(2.5)浓度高于夏季,平均值为(146.69±6... 详细信息

为研究南京北郊不同季节PM_(2.5)中碳质组分的主要来源,分别在2014年1月1—23日和2014年7月3—22日进行PM_(2.5)样品采集,并分析其中有机碳(OC)、元素碳(EC)浓度及总碳同位素组成.结果表明,冬季PM_(2.5)浓度高于夏季,平均值为(146.69±64.67)μg·m-3,OC、EC浓度较高,分别为(14.77±5.58)μg·m-3与(9.01±4.74)μg·m-3;而夏季PM_(2.5)浓度为(57.69±23.80)μg·m-3,OC、EC浓度分别为(5.94±2.20)μg·m-3和(2.78±1.25)μg·m-3.二次有机碳(SOC)占OC比重较小,冬、夏两季分别为36.99%与27.37%,这与采样点紧邻公路主干道使颗粒物未得到充分的二次反应有关.南京北郊冬季δ13C平均值为-25.38‰±0.36‰,夏季为-26.50‰±0.58‰,通过与潜在污染源的δ13C值对比,推断出采样期间冬季主要的潜在碳质污染源为煤炭燃烧及机动车尾气,夏季主要的潜在碳质污染源为生物质燃烧及汽车尾气.

关键词： PM2.5 有机碳元素碳碳同位素组成