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秸秆燃烧中KCl逸出的原位共熔蒸发模型

中国电机工程学报 2022年第6期42卷 2268-2274页

作者：苏现强何芳李秀华高振强李成宇史俊瑞山东理工大学交通与车辆工程学院山东省淄博市255000

为研究秸秆燃烧中KCl的逸出规律,对KCl,KCl和SiO_(2),KCl和K_(2)SO_(4),KCl、K_(2)SO_(4)和SiO_(2),纯秸秆灰(玉米秸/麦秸/稻秸)进行了热重实验。发现秸秆燃烧中KCl共熔后的蒸发是钾逸出的主要方式之一。结合KCl饱和蒸气压规律、拉瓦尔... 详细信息

为研究秸秆燃烧中KCl的逸出规律,对KCl,KCl和SiO_(2),KCl和K_(2)SO_(4),KCl、K_(2)SO_(4)和SiO_(2),纯秸秆灰(玉米秸/麦秸/稻秸)进行了热重实验。发现秸秆燃烧中KCl共熔后的蒸发是钾逸出的主要方式之一。结合KCl饱和蒸气压规律、拉瓦尔定律等,建立了秸秆燃烧中KCl逸出的原位共熔蒸发模型。应用气相区解析解和气液共存区隐式数值求解,编程对KCl逸出过程进行了分析。结果表明:固相温度控制在700℃以下可有效控制KCl的逸出。原位共熔蒸发模型可描述KCl逸出特性和趋势(多数情况下相对误差<15%),获得物性数据可进一步提高模型精度。

关键词：秸秆燃烧氯化钾逸出原位共熔蒸发模型

利用激光诱导击穿光谱技术原位在线探测秸秆燃烧烟尘

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光谱学与光谱分析 2020年第10期40卷 3292-3297页

作者：丁鹏飞刘玉柱张启航颜逸辉尹文怡陈宇江苏省大气海洋光电探测重点实验室(南京信息工程大学) 江苏南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

焚烧秸秆对大气环境具有很大的危害,燃烧过程中重金属元素会随着烟尘飘散到空气中,严重污染大气环境,探测随秸秆燃烧烟尘扩散到空气中的重金属元素具有重要意义。采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对秸秆燃烧烟尘进行原位在线探测,对其中... 详细信息

焚烧秸秆对大气环境具有很大的危害,燃烧过程中重金属元素会随着烟尘飘散到空气中,严重污染大气环境,探测随秸秆燃烧烟尘扩散到空气中的重金属元素具有重要意义。采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对秸秆燃烧烟尘进行原位在线探测,对其中的重金属元素进行在线分析。实验仪器由Nd∶YAG单脉冲激光器(波长1064 nm,激光能量为290 mJ·pulse^-1,重复频率10 Hz),Avantes光谱仪(AvasSpec-ULS2048-4Channel-usb2.0,光谱检测范围200~890 nm,分辨率0.13 nm)、反射镜、聚焦透镜(焦距为150 mm)、时序发生器组成,光谱仪的延迟时间设定为6μs。激光器发射出的激光经反射镜与聚焦透镜聚集到烟尘中,并产生高温等离子体,经光谱仪采集信号获得LIBS光谱。实验样品为华东地区成熟水稻茎叶。首先对空气进行LIBS探测,可以从光谱图中观察到N,O,Hα和Hβ等元素,同一实验条件下再对烟尘进行LIBS探测并得到光谱图,观察到秸秆燃烧产生的烟尘中含有C,Mg,Ca,Mn,Na和K等元素,其中Mn为重金属元素,验证了LIBS探测秸秆燃烧烟尘中重金属元素的可行性。在烟尘光谱图中同时观察到CN分子(自由基)谱线的存在,秸秆燃烧过程中产生的CO 2分子在激光的辐射下与空气中的N 2发生反应生成CN分子(自由基),在同一条件下对激光焦点进行人工吹气,得到的光谱图中同样探测到了CN分子谱线。利用LIFEBASE软件拟合烟尘中的CN分子谱线,获得拟合数据,同时得到CN分子的振动温度为8000 K,转动温度为7700 K。制备含铅的秸秆样品,将相同质量的两份样品分别浸泡在不同浓度的乙酸铅溶液中,并进行烘干处理。对两种样品进行LIBS探测并得到光谱图,通过对比含铅秸秆样品与原始秸秆样品,含铅秸秆样品的光谱图中多出波长为357.261,363.898,368.370,373.945和405.747 nm的五条谱线,与NIST数据库对比发现五条谱线都为铅元素的光谱线。以CaⅡ(393.329 nm)谱线为参考线对含铅样品的光谱图进行归一化处理,观察到含铅浓度高的样品光谱图中铅的特征峰值强度比含铅浓度低的样品光谱图中铅的特征峰值强度高,验证了激光诱导击穿光谱技术对秸秆燃烧烟尘中重金属元素的半定量分析的可行性。

关键词：激光诱导击穿光谱秸秆燃烧重金属元素分析

广东省秸秆燃烧大气污染物及VOCs物种排放清单

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环境科学 2018年第9期39卷 3995-4001页

作者：孙西勃廖程浩曾武涛张永波梁小明叶代启广东省环境科学研究院广州510045 广东省环境保护大气环境管理与政策模拟重点实验室广州510045 广东省区域大气环境质量科学研究中心广州510045 中山大学工学院广州510006 华南理工大学环境与能源学院广州510006

基于广东省粮食产量的统计年鉴,建立了广东省2008~2016年秸秆燃烧污染物排放清单和2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种清单,并对VOCs臭氧生成潜势进行评估.结果表明,2013~2016年广东省秸秆燃烧各大气污染物排放量较2008~2012年有所降低.这主... 详细信息

基于广东省粮食产量的统计年鉴,建立了广东省2008~2016年秸秆燃烧污染物排放清单和2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种清单,并对VOCs臭氧生成潜势进行评估.结果表明,2013~2016年广东省秸秆燃烧各大气污染物排放量较2008~2012年有所降低.这主要是由于禁止秸秆露天燃烧政策的出台及农村生活水平的提高降低了秸秆燃烧比例.2016年各类大气污染物SO_2、NO_x、NH_3、CH_4、EC、OC、NMVOC、CO和PM_(2.5)的排放量依次为2 443.7、16 187.9、6 943.8、29 174.4、3 625.5、14 830.7、65 612.6、591 613.9和49 463.0 t.稻谷秸秆燃烧是最主要的秸秆燃烧污染物来源,占据了污染物总排放量的约68.55%.污染物贡献最大的5个市分别为湛江、茂名、梅州、肇庆和韶关,约占总排放量的58.63%.2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种排放清单中,排放量贡献前10的物种分别为:乙烯、乙醛、甲醛、苯、乙炔、丙烯、乙烷、甲苯、正丙烷和丙醛,占总VOCs量的67.91%.在VOCs物种清单的基础上估算了其臭氧生成潜势(OFP),OFP贡献前10 VOCs物种分别为:乙烯、甲醛、乙醛、丙烯、1-丁烯、丙醛、甲苯、丙烯醛、异戊二烯和丁烯醛,占总OFP量的80.83%.

关键词：广东省秸秆燃烧大气污染物挥发性有机物排放清单

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三种农作物秸秆燃烧颗粒态多环芳烃排放特征

中国环境科学 2015年第4期35卷 1065-1071页

作者：王真真谭吉华毕新慧何琴盛国英傅家谟中国科学院大学资源环境学院北京100049 湖南省长沙环境保护职业技术学院环境工程系湖南长沙410004 广东省广州市中国科学院地球化学研究所广东广州510640

收集3种农作物秸秆玉米,水稻和小麦露天燃烧排放的颗粒物样品,并利用气相色谱-质谱（GC-MS）对样品中的34种多环芳烃（PAHs）进行分析,研究颗粒态PAHs的排放因子及可用于源解析的诊断参数.结果表明,3种秸秆燃烧总PAHs的排放因子为644.18... 详细信息

收集3种农作物秸秆玉米,水稻和小麦露天燃烧排放的颗粒物样品,并利用气相色谱-质谱（GC-MS）对样品中的34种多环芳烃（PAHs）进行分析,研究颗粒态PAHs的排放因子及可用于源解析的诊断参数.结果表明,3种秸秆燃烧总PAHs的排放因子为644.18～1798.13μg/kg;其中4环PAHs在秸秆燃烧样品中含量最高,约占38.8%～58.8%,6环PAHs所占比例相对较小,约占5.72%～15.17%.PAHs中部分单体具有相对较强致癌性,对环境和人体健康的影响不可忽视.首次检测分子量为300的高分子多环芳烃二苯并[a,e]荧蒽.在玉米、水稻和小麦秸秆燃烧排放颗粒物中的排放因子分别为6.70,2.77和2.92μg/kg.此外,研究发现Ba P/Bghi P,Phe/Phe＋Ant和Flu/（Flu＋Pyr）比值可以作为较好的区分秸秆燃烧与其他来源的诊断参数。

关键词：秸秆燃烧颗粒物多环芳烃排放因子诊断参数

秸秆燃烧比例时空变化与影响因素——以江苏省为例

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自然资源学报 2011年第9期26卷 1535-1545页

作者：刘丽华蒋静艳宗良纲南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

通过对江苏省47个县(市)农户的实地问卷调查,分析了江苏省不同地区4个研究阶段(1990—1995年、1996—2000年、2001—2005年和2006—2008年)的秸秆利用状况及影响秸秆田间燃烧的因素。结果表明,全省秸秆作为家用燃料比例在上述4个研究阶... 详细信息

通过对江苏省47个县(市)农户的实地问卷调查,分析了江苏省不同地区4个研究阶段(1990—1995年、1996—2000年、2001—2005年和2006—2008年)的秸秆利用状况及影响秸秆田间燃烧的因素。结果表明,全省秸秆作为家用燃料比例在上述4个研究阶段均值分别为62.81%、59.76%、27.55%和24.13%,田间燃烧比例分别为21.16%、23.93%、53.29%和47.87%,两者逐阶段变化趋势正好相反,显著变化皆出现在第二与第三研究阶段之间,在第三阶段(2001—2005年)家用燃料比例较之前明显下降,而田间燃烧比例显著上升。苏北地区(淮安、连云港、宿迁、徐州和盐城)秸秆作为家用燃料比例(54.22%)较苏中苏南(南通、扬州、泰州、镇江、无锡和苏州)地区(34.68%)高,而秸秆田间燃烧比例(29.60%)较苏中苏南地区(42.37%)低。秸秆田间燃烧比例与农户兼业比例、年均收入、家庭炊事活动用电量及务农人员年龄呈极显著正线性相关(P燃烧意愿选择有显著影响的因子主要是4个,按影响程度由大到小依次为农户家庭兼业比例、家庭种植面积、农户年均收入和秸秆用作家用燃料比例。

关键词：秸秆燃烧问卷调查江苏

秸秆燃烧对北京秋季气溶胶浓度和短波辐射影响的模拟研究

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气候与环境研究 2019年第3期24卷 369-382页

作者：何一滢韩志伟刘瑞婷李嘉伟成都信息工程大学成都610225 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室北京100029 中国气象局北京城市气象研究所北京100089

利用地面细颗粒物(PM2.5)浓度和气象常规观测资料、地基 AERONET观测资料、GFED生物质燃烧排放清单和大气化学-天气耦合模式WRF-Chem,模拟研究了华北地区2014年10月气象要素和大气污染物的时空演变,重点关注北京10月7~11日的一次重霾事... 详细信息

利用地面细颗粒物(PM2.5)浓度和气象常规观测资料、地基 AERONET观测资料、GFED生物质燃烧排放清单和大气化学-天气耦合模式WRF-Chem,模拟研究了华北地区2014年10月气象要素和大气污染物的时空演变,重点关注北京10月7~11日的一次重霾事件及其天气形势、边界层气象特征、输送路径、PM2.5及其化学成分浓度变化等特征,以及秸秆燃烧对华北和北京地区细颗粒物浓度和地面短波辐射的影响。与观测资料的对比结果显示,模式可以很好地模拟北京地区地面气象要素和PM2.5质量浓度,考虑秸秆燃烧排放源可以明显改进北京PM2.5浓度模拟的准确性,但在重度污染情况下,模式总体上低估气溶胶光学厚度和高估地面短波辐射。10月7~11日北京地区重霾事件主要是不利气象条件下人为污染物累积和区域输送造成,也受到华北地区南部秸秆燃烧的影响。河南北部、河北南部和山东西部大面积秸秆燃烧释放的气态污染物和颗粒物在南风的作用下输送至北京,秸秆燃烧对北京地区地面PM2.5、有机碳(OC)、硝酸盐、铵盐、硫酸盐和黑碳(BC)的平均贡献率分别为24.6%、36.8%、23.2%、22.6%、7.1%和19.8%,秸秆燃烧产生的气溶胶可以导致北京地面平均短波辐射最大减小超过20 W m^-2,约占总气溶胶导致地表短波辐射变化的24%。

关键词：秸秆燃烧 GFED生物质燃烧排放清单 WRF-Chem模式细颗粒物(PM2.5) 气溶胶化学组分短波辐射

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山东省秸秆燃烧遥感监测研究

地球物理学进展 2021年

作者：黄洁慧金华山东理工大学

近年来环境污染问题日益严重，其中农民燃烧秸秆问题已成为产生环境污染的一个重要组成部分。由于秸秆燃烧现象通常发生在乡镇，不容易被查证、且难以统计，因此对秸秆燃烧现象的治理难以取得较好效果。随着遥感技术的发展，可以远距离... 详细信息

近年来环境污染问题日益严重，其中农民燃烧秸秆问题已成为产生环境污染的一个重要组成部分。由于秸秆燃烧现象通常发生在乡镇，不容易被查证、且难以统计，因此对秸秆燃烧现象的治理难以取得较好效果。随着遥感技术的发展，可以远距离、大范围、实时地监测秸秆燃烧情况，准确地获取秸秆燃烧火点的位置以及各区县的火点数量，大大提高了秸秆燃烧现象督查的工作效率。本文以Modis数据为数据源，采用遥感监测方法获得山东省的秸秆燃烧火点在时间和空间上的分布情况，从2009年、2012年、2015年、2018年每个时间段秸秆燃烧火点个数和总数来看,山东省秸秆燃烧火点整体发展趋势为减少，这与山东省“秸秆禁烧”工作全面的发展以及进一步的增加监督力度息息相关。说明山东省“秸秆禁烧”措施实施后，秸秆燃烧火点数量大大减少，整体干预效果明显。

关键词： Modis数据山东省秸秆燃烧遥感监测

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同方期刊数据库

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秸秆燃烧产生颗粒物化学组分及排放特征

环境科学与技术 2016年第11期39卷 150-155页

作者：王真真谭吉华毕新慧段菁春盛国英傅家谟中国科学院大学资源环境学院北京100049 长沙环境保护职业技术学院环境工程系湖南长沙410004 中国科学院地球化学研究所广东广州510640 中国环境科学研究院北京100012

收集玉米、水稻和小麦秸秆模拟露天燃烧排放的颗粒物,分析样品中碳质组分、水溶性离子(共9种)和无机元素(共17种),研究其排放因子及特征比值。结果表明:秸秆燃烧OC的排放因子远高于EC,二者范围分别为169~1 707和91~300 mg/kg。总水溶性... 详细信息

收集玉米、水稻和小麦秸秆模拟露天燃烧排放的颗粒物,分析样品中碳质组分、水溶性离子(共9种)和无机元素(共17种),研究其排放因子及特征比值。结果表明:秸秆燃烧OC的排放因子远高于EC,二者范围分别为169~1 707和91~300 mg/kg。总水溶性离子排放因子范围为162~840 mg/kg。K^+、Na^+、NH_4^+和Cl^-是水溶性离子的主要组分,占水溶性离子总排放因子的80%~92%。K、Ca、P和Mg 4种生长元素排放因子之和占秸秆燃烧排放颗粒物中无机元素的98%~99%。Zn、Pb、Cu为秸秆燃烧排放颗粒物中排放因子较高的重金属元素,这些重金属对人体健康的影响不可忽视。此外,研究发现OC/EC可以用来区分秸秆燃烧与香烟燃烧、重型柴油车和草类燃烧源,K^+/OC可以用来区分秸秆燃烧与居民燃木取暖,K/Ca可以用来区分秸秆燃烧与交通污染源。

关键词：秸秆燃烧颗粒物化学组分排放特征

秸秆燃烧排放对北京及其周边地区PM2.5浓度影响的数值模拟

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气候与环境研究 2018年第5期23卷 587-595页

作者：徐敬寇星霞李梓铭中国气象局北京城市气象研究所北京100089 京津冀环境气象预报预警中心北京100089

采用卫星监测的火点燃烧排放数据,利用区域化学传输模式WRF-Chem模拟分析了2017年5月华北地区细颗粒物(PM2.5)质量浓度分布,通过生物质燃烧排放源(华北区域以秸秆燃烧为主)开关的敏感性试验定量计算了燃烧排放对北京及其周边地区PM2.5... 详细信息

采用卫星监测的火点燃烧排放数据,利用区域化学传输模式WRF-Chem模拟分析了2017年5月华北地区细颗粒物(PM2.5)质量浓度分布,通过生物质燃烧排放源(华北区域以秸秆燃烧为主)开关的敏感性试验定量计算了燃烧排放对北京及其周边地区PM2.5质量浓度的影响。卫星监测结果显示,2017年5月华北地区有大量的秸秆焚烧现象,对该地区空气质量造成一定影响的燃烧天数为20 d,占全月总日数的65%左右。数值模拟结果表明:该地区秸秆燃烧排放导致PM2.5浓度升高的区域集中在华北平原农作物产区,其分布位置与卫星监测的火点分布吻合。秸秆燃烧导致这些地区PM2.5浓度月平均值上升幅度普遍超过3 μg/m^3,高值区超过了11 μg/m^3,上升比例可达10%以上;此外,来自华北平原及长三角地区的燃烧排放对北京(特别是东南部地区)污染物浓度的影响是不容忽视的,其中河南、山东、天津等地的秸秆燃烧在合适风场的作用下会严重影响北京,可导致丰台及通州等地PM2.5小时浓度上升超过17 μg/m^3,上升幅度超过40%。

关键词：秸秆燃烧北京细颗粒物(PM2.5)数值模拟