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燃煤电厂和钢铁厂排放可凝结颗粒物中有机组分研究

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环境工程 2022年第3期40卷 13-17,31页

作者：邓建国王东滨刘通浩李雪杨书文段雷蒋靖坤清华大学环境学院北京100084 中国环境监测总站国家环境保护环境监测质量控制重点实验室北京100012 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室北京100084

目前我国燃煤电厂超低排放改造已基本完成,钢铁行业正在进行超低排放改造。固定源排放的可过滤颗粒物(filterable particulate matter,FPM)浓度越来越低,可凝结颗粒物(condensable particulate matter,CPM)排放逐渐引起广泛关注。揭示... 详细信息

目前我国燃煤电厂超低排放改造已基本完成,钢铁行业正在进行超低排放改造。固定源排放的可过滤颗粒物(filterable particulate matter,FPM)浓度越来越低,可凝结颗粒物(condensable particulate matter,CPM)排放逐渐引起广泛关注。揭示燃煤电厂和钢铁厂CPM中有机组分特征对于认识CPM成因及控制具有重要意义。采用稀释间接法收集了8个燃煤电厂和3个钢铁厂(2个烧结厂和1个焦化厂)烟气中的CPM,测试和分析了其中有机组分特征。结果表明:燃煤电厂CPM中有机组分含量较低,脱硫入口和总排口平均含量分别为0.082 mg/m^(3)(0~0.331 mg/m^(3))和0.060 mg/m^(3)(0~0.254 mg/m^(3)),占CPM的比例分别为4.95%和10.1%;钢铁厂CPM中有机组分含量和比例均高于电厂,脱硫入口CPM中有机组分平均含量为1.94 mg/m^(3)(0.408~3.98 mg/m^(3)),占比为22.2%,经过污控措施净化后总排口CPM中有机组分平均含量为0.382 mg/m^(3)(0.149~0.572 mg/m^(3)),占比为11.1%。燃煤电厂CPM中有机组分主要为酯类,钢铁厂CPM中有机组分主要为烷烃类和烷酸类。2类固定源CPM中有机组分占比均相对较低,其无机组分减排工作应予以更多重视。

关键词：钢铁厂燃煤电厂可凝结颗粒物(CPM) 稀释间接法有机组分

定量分析稻壳生物炭不同组分对水体中铅和镉的吸附贡献

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水处理技术 2024年第5期50卷 67-72页

作者：黄钞波钟玥骅何素飞李琬欣潘一茜邓玉四川农业大学水利水电学院四川雅安625014 四川省国土空间生态修复与地质灾害防治研究院四川成都610014

为了定量描述生物炭中有机与无机组分对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附贡献率,采用慢速热解法在不同温度下制备稻壳生物炭(Biochar,BC),并分别经水洗、酸洗处理去除水溶性组分(Water-soluble Matter,WM)和酸溶性组分(Acidsoluble Matter,AM),通... 详细信息

为了定量描述生物炭中有机与无机组分对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附贡献率,采用慢速热解法在不同温度下制备稻壳生物炭(Biochar,BC),并分别经水洗、酸洗处理去除水溶性组分(Water-soluble Matter,WM)和酸溶性组分(Acidsoluble Matter,AM),通过批量试验,定量计算不同组分对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附的贡献率。吸附动力学和等温吸附结果表明稻壳生物炭主要依靠化学吸附去除Pb^(2+)和Cd^(2+)。生物炭不同组分对Pb^(2+)的吸附贡献率大小依次为WM(44.0%~54.5%)>AM(28.5%~31.0%)>OM(14.5%~27.6%),对于Cd^(2+)则是WM(49.0%~61.0%)>AM(25.9%~29.0%)>OM(13.1%~22.0%),说明无机组分控制了Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附过程,其中离子交换和表面沉淀是稻壳生物炭吸附Pb^(2+)和Cd^(2+)的主要机制。

关键词：稻壳生物炭重金属有机组分无机组分定量分析

基于有机组分与毒害组分的厨余垃圾水热炭应用机制研究

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基于有机组分与毒害组分的厨余垃圾水热炭应用机制研究

作者：杨广岩华中科技大学

学位级别：硕士

由于厨余垃圾含水量高、成分复杂,需采用预处理技术以提高后续处置效率。水热碳化可利用厨余特性,实现减量均质化并产生高值水热炭。厨余有机组分是决定水热炭应用性能的关键,毒害组分的水热转化也会对产物利用造成影响。基于此,本文以... 详细信息

由于厨余垃圾含水量高、成分复杂,需采用预处理技术以提高后续处置效率。水热碳化可利用厨余特性,实现减量均质化并产生高值水热炭。厨余有机组分是决定水热炭应用性能的关键,毒害组分的水热转化也会对产物利用造成影响。基于此,本文以水热炭高效利用为目标,研究了以下科学问题:(1)厨余有机组分与水热炭应用性能关联机制尚不明晰;(2)厨余盐分水热碳化迁移转化路径仍不明确;(3)厨余含毒组分水热降毒规律有待阐明。结论如下:首先,基于自测和文献统计共数百组数据,采用随机森林算法明确180～240 C下有机组分与水热炭应用性能的关联机制。对于热值、能量产率、燃料比、有机质、酸碱度和碳氮比,随机森林模型拟合度高于0.96。有机组分对水热炭应用性能的影响高于反应强度,关联程度依次为蛋白质、脂质、碳水化合物。富含蛋白质、脂质的厨余水热炭燃料和活化吸附性能参数更高。其次,通过实际厨余水热实验,揭示了Na、Cl在厨余水热过程的迁移转化规律。水溶态Na、无机Cl几乎全部以原始形态迁移至液相;非水溶态Na转化为水溶态,40～75%的有机Cl转化为无机Cl。水热炭Na含量低于0.003 g/kg,Cl高于0.02 g/kg,未转化的有机Cl含量约0.021～0.032 g/kg。添加碱性试剂及耦合高于300 C热解可提高有机Cl转化率15%以上。最后,通过分析水热前后含毒组分相关产物变化,探讨了典型含毒组分的水热降毒规律。Fe、Cr、Cu富集于水热炭中,水热固相Mn、Ni、Zn的潜在污染水平较高。黄曲霉素部分C-C键断裂、C-O键被氧化为毒性较弱的有机酸。亚硝酸根部分生成NO,也歧化为NO和氨氮,或取代芳香C,生成吡啶氮;亚硫酸根会生成SO、SO及砜和亚砜类有机物。综上所述,本文阐明了厨余有机组分与水热炭应用性能的关联机制及毒害组分的水热转化路径,为厨余垃圾的高效无害化资源化利用提供了理论基础。

关键词：厨余垃圾有机组分毒害组分水热碳化机器学习水热炭利用

污泥有机组分热解特性与产物潜能分配规律研究

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污泥有机组分热解特性与产物潜能分配规律研究

作者：马晓晗内蒙古师范大学

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城市污水处理厂剩余污泥是一种以有机物为主,掺杂各类无机组分构成的兼具有害性和可再利用性的固体废弃物,其中有机组分在污泥资源化利用过程中扮演了重要角色。为实现污泥的无害化和资源化处理,强化污泥中有机组分的可利用性,结合污泥... 详细信息

城市污水处理厂剩余污泥是一种以有机物为主,掺杂各类无机组分构成的兼具有害性和可再利用性的固体废弃物,其中有机组分在污泥资源化利用过程中扮演了重要角色。为实现污泥的无害化和资源化处理,强化污泥中有机组分的可利用性,结合污泥热解技术,研究不同有机组分对污泥热解产物分布和潜在热值的影响,对揭示不同热解条件下有机组分的演化和热值回收,具有重要意义。本文在明确污泥组成及性质的基础上,首先对污泥组分在热解前后发生的变化进行探究,实验选用的污泥有机质含量为50.7%,主要由蛋白质、糖类、脂类等有机组分组成,分别占污泥组分的20.5%、7.3%和4.1%,各组分在经过较高温度和较长时间的热解反应后,基本实现完全裂解。选取热解温度、热解时间和升温速率三大热解因素并结合产物产率变化,对有机组分、蛋白质、多糖和脂类的影响进行具体分析,探索三相产物与各有机组分之间的关联性。结果表明,随着热解时间和热解温度的增加,固相产物产率降低而气相产物呈现上升的态势,且快速热解可促进气相产物的产出,液相产物在10℃/min的升温速率下产量较为优异。固相产物热解初期多糖的快速消耗是固相产物热值降低、气相产物的产率和固定碳含量增加的主要原因,液相产物的产率及性质则主要受脂类裂解和蛋白质转化的影响较大,在高温阶段对热解过程的影响不大,升温速率对三种主要有机物的裂解影响较为集中,各组分最高转化率均发生在10℃/min。为明确污泥中有机组分对热解产物潜能分布的影响,利用有机组分的转换系数与产物热值的相关性分析和DAEM动力学分析。结果表明:蛋白质、脂类和多糖与固相产物热值的相关性较强,且三大有机组分对产物热值的影响力呈现出总产物多糖>蛋白质,对应的产物热值变化量分别约为6500cal/g、5000cal/g和2000cal/g,从总产物热值角度分析可知,三大有机组分的影响力排序分别为脂类>蛋白质>多糖,对应热值变化量分别为2000cal/g、1500cal/g和1000cal/g,惰性有机组分对热解后的产物总热值同样具有一定影响力,随着其组分的含量变化可使得产物总热值产生1000cal/g的转变,但主要针对于气相和液相产物,与固相产物的联系较弱。本研究为污泥热解过程中有机组分的热裂解转化与产物潜在热值回收相关分析提供新的思路,为污泥热解工艺的优化提供技术支撑。

关键词：污泥热解有机组分潜能分布

亚热带森林不同生境米槠和杉木凋落叶分解过程中有机组分变化特征

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亚热带森林不同生境米槠和杉木凋落叶分解过程中有机组分变化特征

作者：魏文涛福建师范大学

学位级别：硕士

凋落物水溶性组分、有机溶性组分、酸溶性组分和酸不溶性组分等有机组分不仅是凋落物质量(Quality)的重要体现,而且可以指示凋落物的分解过程与程度,对于认识森林生态系统物质循环具有重要意义。然而,分解环境、分解者及凋落物质量均可... 详细信息

凋落物水溶性组分、有机溶性组分、酸溶性组分和酸不溶性组分等有机组分不仅是凋落物质量(Quality)的重要体现,而且可以指示凋落物的分解过程与程度,对于认识森林生态系统物质循环具有重要意义。然而,分解环境、分解者及凋落物质量均可显著影响凋落物分解过程中的有机组分变化,这使得当前的相关研究结果还缺乏一致的认识。亚热带森林较高的初级生产力通常伴随着大量的凋落物产量,由于复杂的林冠结构以及风力和降水等作用,大量的凋落物分布于冠层、溪流和间歇性溪流。相对于地表,这些环境中的凋落物分解过程缺乏必要关注,极大地限制了对森林生态系统物质循环的整体认识。因此,为充分认识亚热带森林凋落叶分解及其质量变化过程,采用凋落物袋法,对照森林地表,研究了亚热带森林米槠(Castanopsis carlesii)(常绿阔叶林主要建群种)和杉木(Cunninghamia lanceolata)(主要人工林树种)凋落叶在冠层、溪流和间歇性溪流分解过程中有机组分的降解与动态规律。结果表明:1、分解时间、生境类型以及凋落叶物种显著影响凋落叶水溶性组分的降解。米槠和杉木凋落叶水溶性组分浓度和残留率呈显著降低的趋势,并伴随着水溶性有机碳和水溶性磷的损失。经过385 d的分解,次生林和人工林地表的米槠凋落叶水溶性组分残留率分别为5.52%和1.96%,冠层为14.66%;溪流和间歇性溪流中的米槠凋落叶约119 d完全分解,天然林地表的米槠凋落叶约294 d完全分解。经过385 d的分解,地表的杉木凋落叶水溶性组分残留率为13.60%,冠层为31.88%,间歇性溪流为6.33%,溪流中的杉木凋落叶约294 d完全分解。米槠凋落叶水溶性组分残留率在各生境均低于杉木。相对于地表的凋落叶水溶性组分损失率主要与温度和降水相关,溪流中的凋落叶水溶性组分损失率受到空气湿度和溪流电导率的显著影响,而冠层和间歇性溪流的凋落叶水溶性组分损失率与环境因子的相关性并不显著。2、分解时间、生境类型以及凋落叶物种显著影响凋落叶有机溶性组分。米槠和杉木凋落叶有机溶性组分浓度和残留率整体呈显著降低的趋势,并伴随着总酚浓度和残留率的显著降低。经过385 d的分解,次生林和人工林地表的米槠凋落叶有机溶性组分残留分别为15.83%和20.04%,冠层为26.02%。地表的杉木凋落叶有机溶性组分残留率为33.28%,冠层为49.09%,间歇性溪流为24.70%。就不同物种而言,杉木凋落叶有机溶性组分残留率在各生境均高于米槠。地表的凋落叶有机溶性组分损失率与温度呈显著负相关关系,与降水呈显著正相关关系;溪流中的凋落叶有机溶性组分损失率受到空气湿度的显著影响,间歇性溪流的凋落叶有机溶性组分主要受到降水的显著影响。3、分解时间、生境类型以及物种显著影响凋落叶酸溶性组分。米槠和杉木凋落叶酸溶性组分和纤维素随分解时间逐渐降解,冠层的凋落叶酸溶性组分降解最为缓慢,尤其是杉木凋落叶。分解至385 d,次生林和人工林地表的米槠凋落叶酸溶性组分残留率分别为37.08%和29.91%,冠层为41.43%。地表的杉木凋落叶酸溶性组分残留率为70.93%,冠层为92.66%,间歇性溪流为36.72%。米槠和杉木凋落叶酸溶性组分残留率表现为冠层>地表>间歇性溪流>溪流。就不同物种而言,米槠凋落叶酸溶性组分残留率在各生境均低于杉木凋落叶。相对于地表和冠层的凋落叶酸溶性组分损失率与温度和降水的正相关关系,溪流中的凋落叶酸溶性组分损失率与大气压和溶解氧呈显著负相关关系,与气温和溪流的流速呈显著正相关关系;在间歇性溪流中,凋落叶酸溶性组分损失率与降水呈显著正相关关系。4、分解时间、生境类型以及物种显著影响凋落叶酸不溶性组分的降解。米槠和杉木凋落叶酸不溶性组分和木质素浓度呈显著增加的趋势。各生境的米槠凋落叶酸不溶性组分残留率呈显著降低的趋势,并伴随着木质素的降解。地表和冠层的杉木凋落叶酸不溶性组分并未显著降解,冠层的杉木凋落叶木质素降解也不显著。分解至385 d,次生林和人工林地表的米槠凋落叶酸不溶性组分残留率分别为91.86%和68.90%,冠层为64.36%。地表和冠层的杉木凋落叶酸不溶性组分残留率分别为119.04%和108.93%,间歇性溪流为74.94%。米槠凋落叶酸不溶性组分残留率在各生境均低于杉木。地表的凋落叶酸不溶性组分损失率与温度呈显著正相关关系,与降水呈显著负相关关系;冠层和间歇性溪流的凋落叶酸不溶性组分损失率与空气湿度呈显著正相关关系。5、随着凋落叶的分解,米槠和杉木凋落叶水溶性组分和有机溶性组分比例逐渐降低,酸溶性组分和酸不溶性组分比例逐渐增加,这表明凋落叶易降解组分含量随着分解逐渐降低,而难降解组分在凋落叶中占据主导地位。表征凋落叶质量的木质纤维指数(Lignocellulose index,LCI)呈显著增加的趋势。分解至385 d,次生林和人工林地表的米槠凋落叶LCI分别为0.64和0.62,冠层为0.53;

关键词：凋落物分解亚热带森林有机组分不同生境凋落叶质量

不同炭化条件制备油茶果壳生物质炭的理化性质比较研究

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土壤通报 2024年第2期55卷 383-390页

作者：侯建伟邢存芳杨莉琳杨枣童罗应内蒙古自治区农牧业科学院呼和浩特010031 铜仁学院农林工程与规划学院/贵州省梵净山地区生物多样性保护与利用重点实验室铜仁554300

[目的]比较不同炭化条件制备的油茶果壳生物质炭的理化性质,为生物质炭的制取和应用提供参考依据。[方法]在不同炭化温度(T:400℃、500℃和600℃)、恒温时间(t:2 h、4 h和6 h)和升温速率(v:150℃h^(-1))条件下将油茶果壳制成了9种生物质... 详细信息

[目的]比较不同炭化条件制备的油茶果壳生物质炭的理化性质,为生物质炭的制取和应用提供参考依据。[方法]在不同炭化温度(T:400℃、500℃和600℃)、恒温时间(t:2 h、4 h和6 h)和升温速率(v:150℃h^(-1))条件下将油茶果壳制成了9种生物质炭,借鉴材料科学的方法,研究其热失重特征、形貌结构、表面官能团种类和有机组分含量等内容。[结果]随着炭化温度的升高,纤维素、半纤维素和木质素组分相继分解,600℃以后进入热失重稳定阶段。400℃→600℃升温炭化过程中,油茶果壳生物质炭的氮气吸附-脱附等温线由IV型转为Ⅲ型;400℃时,中孔丰富,总孔容积0.00309~0.00351 cm g^(-1);500℃和600℃时,大孔丰富,平均总孔容积分别为0.00352 cm g^(-1)和0.00390 cm g^(-1)。随着炭化温度的升高和恒温时间的延长,C=O和C-O-C消失,-OH、-CH_(2)、C=C、C=O、O-H和Si-O-Si的伸缩振动峰逐渐缩窄;同时由于C=O、-OH、C-O-C等基团的逐渐分解或重组导致油茶果壳生物质炭中H、O元素减少,C元素富集,H/C、O/C和(N+O)/C也明显降低。[结论]油茶果壳炭化过程是芳香性增强,亲水性和极性减弱的富C脱挥发分过程。炭化温度是影响油茶果壳生物质炭C、H、O、N元素含量、微观特征、氮气吸附-脱附等温线构型的主要因素,而恒温时间是影响油茶果壳生物质炭孔径分布的主要因素。其中,T_(400)t_(4)V_(150)处理的微孔、中孔和大孔结构在体系中大量分布,尤其是中孔结构最为丰富且孔径分布范围更窄。

关键词：油茶果壳生物质炭热重分析微观特征孔隙结构有机组分

基于肺上皮细胞和交叉验证多模型识别大气细颗粒物中多环芳香类效应组分

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科学通报 2024年

作者：柳金明史咲頔钟沛文李艾霖邱兴华北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室和国家环境保护大气环境暴露与健康风险管理重点实验室

化学组成是大气细颗粒物(atmospheric fine particulate matter, PM2.5)健康危害的重要因素,但目前缺乏对于PM2.5效应组分尤其是复杂有机污染物的系统认识.效应导向是系统识别效应组分的关键策略,这亟需稳健可靠的筛选方法.研究针对2016... 详细信息

化学组成是大气细颗粒物(atmospheric fine particulate matter, PM2.5)健康危害的重要因素,但目前缺乏对于PM2.5效应组分尤其是复杂有机污染物的系统认识.效应导向是系统识别效应组分的关键策略,这亟需稳健可靠的筛选方法.研究针对2016～2018年北京PM2.5样品,采用人肺上皮细胞模型,以暴露后的活性氧和5种细胞因子为效应指标开展研究.针对有机组分间的多重共线性,组分与效应指标之间复杂的线性、非线性或交互关联,研究建立了以单污染物模型为基础、结合偏最小二乘回归和贝叶斯核机器回归的复合筛选策略,以兼容高维有机组分与细胞效应间的广义回归关联,从61种多环芳香组分识别出10种稳健的PM2.5效应组分,包括优先控制的高环多环芳烃（PAHs）和具有湾区结构的烷基PAHs,并从模型和效应层面交互验证,验证了复合筛选策略的模型稳定性、外延性及结果可靠性,降低假阳性的概率.本研究针对真实的PM2.5样品,在高维有机组分与效应的广义关联特征下,解决稳健筛选的难题,为科学识别PM2.5中关键效应组分提供了关键的模型方案.

关键词：细颗粒物有机组分筛选策略细胞效应效应导向分析

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松花江吉林段土壤有机组分的雄激素干扰效应

环境科学研究 2014年第8期27卷 898-903页

作者：李剑李沫蕊孔东东韩绍伦北京师范大学水科学研究院地下水污染控制与修复教育部工程研究中心北京100875

利用重组AR（雄激素受体）基因酵母,结合土壤样品索氏提取、富集和净化方法,开展松花江流域吉林段土壤有机组分雄激素干扰效应及其分布特征研究.结果表明：所有样品均未检测出显著的AR诱导活性;部分样品检测出AR抑制活性,检出率为62.50%... 详细信息

利用重组AR（雄激素受体）基因酵母,结合土壤样品索氏提取、富集和净化方法,开展松花江流域吉林段土壤有机组分雄激素干扰效应及其分布特征研究.结果表明：所有样品均未检测出显著的AR诱导活性;部分样品检测出AR抑制活性,检出率为62.50%,最大抑制率为61.74%;采用RIC20（抑制率为20.00%时,96孔板每孔所需要的土壤当量,单位为mgwell）表征样品的抑制活性,RIC20在1.01-9.03 mgwell之间,表明松花江吉林段土壤中存在AR抑制活性物质,可能具有潜在的环境危害.研究区土壤雄激素干扰效应的分布特征表明,干扰效应分布与产业布局呈一定的相关性;工业区的AR抑制活性明显高于农田区,表明化工原料及产品的生产和使用及工业废水的排放可能是该地区土壤中AR抑制活性的重要来源.

关键词：雄激素受体重组基因酵母土壤有机组分雄激素干扰效应

川西高海拔增温和加氮对红杉凋落物有机组分释放的影响

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应用生态学报 2017年第6期28卷 1753-1760页

作者：陈玥希陈蓓孙辉马丽红沈丹杰刘堰杨四川大学环境科学与工程系成都610065

对川西高山树线红杉新鲜凋落物中有机组分于11月进行自然条件(对照)、加氮(2g N·m^(-2))、增温(顶开式培养室)、加氮+增温4个处理的原位培养,并监测凋落物中有机组分的分解动态.结果表明:在试验开始后4个月内,增温、加氮以及加氮+增温... 详细信息

对川西高山树线红杉新鲜凋落物中有机组分于11月进行自然条件(对照)、加氮(2g N·m^(-2))、增温(顶开式培养室)、加氮+增温4个处理的原位培养,并监测凋落物中有机组分的分解动态.结果表明:在试验开始后4个月内,增温、加氮以及加氮+增温处理比对照显著促进了红杉凋落物中水溶性糖、水溶性酚和多酚的分解,但随着培养时间的延长,累积分解量的差异逐渐缩小.与对照相比,增温、加氮和增温+加氮处理均抑制红杉凋落物中CH_2Cl_2提取组分、酸溶碳水化合物、酸溶木质素和非酸溶木质素分解,其中增温处理抑制作用最强,加氮处理抑制效果最弱,增温+加氮处理介于二者之间;增温处理对非酸溶木质素和CH_2Cl_2提取组分的半分解周期延长1倍以上,热水溶组分的半分解周期延长50%以上.在原位培养条件下,红杉新鲜凋落物中水溶性糖、水溶性酚、多酚、酸溶碳水化合物、酸溶木质素是较容易分解的有机组分,半分解周期分别为182、159、127、154和190 d;热水溶组分、CH_2Cl_2提取组分和非酸溶木质素是较难分解的有机组分,半分解周期分别是209、302和318 d;尽管低温季节(11月至次年3月)极其寒冷,气温均低于0℃,常被认为是微生物活性最弱、有机物分解最慢的时期,但结果显示低温季节期间红杉凋落物各有机组分却分解最快.因此,氮沉降和升温将迟滞该区域高寒红杉林凋落物的分解.这将有利于高寒森林生态系统的土壤碳固持.

关键词：高山树线红杉凋落物分解有机组分