秸秆燃烧对灰霾天气的影响分析及其排放因子与颗粒物成分谱

【摘要】：为了研究生物质燃烧对长三角地区灰霾形成的影响,本研究从秸秆燃烧引起的污染天气分析,再追溯到秸秆燃烧排放特征研究。基于上述结果分析计算了秸秆燃烧对大气的贡献。研究结果表明： 1.秸秆燃烧污染期间,城市大气颗粒物、及其OC、EC、K+、Cl以及SO42-、NO3-、NH4+等二次离子浓度显著增长,钾离子与PM10、PM2.5的相关系数分别为0.59和0.68,说明秸秆燃烧对此段时间的颗粒物污染起主要作用,且对细颗粒物贡献更为显著,还促使了大量二次污染物的生成。并且发现颗粒物中SO42-、NO3-与NH4+以NH4NO3和(NH4)2SO4形态共存。 2.露天燃烧各类秸秆的CO, NO。和PM2.5平均排放因子约为28.7g·kg-1、1.2g·kg-1和2.65g.kg-1,由于炉灶氧含量相对较低,燃烧不充分,其污染物排放因子总体高于露天燃烧,分别为1、2.7g·kg-1和8.5g·kg-1。各类秸秆中,油菜的排放水平相对较高。含碳组分(OC和EC)是生物质秸秆燃烧产生PM2.5的主要组成,在露天燃烧中OC和EC的质量分数分别占(38.92±13.93)%和(5.66±1.54)%；炉灶燃烧中OC和EC分别为(26.37±10.14%)和(18.97±10.76)%。Cl-、K+等水溶性离子也有较大贡献,在露天燃烧中分别为(13.27±6.82)%和(12.41±3.02)%；在炉灶燃烧中分别为(16.25±9.34)%和(13.62+7.91)%。小麦、水稻、油菜和豆秸等作物秸秆露天燃烧排放颗粒物的K+／OC值分别为0.30、0.52、0.49和0.15,这些特征值可用于判断长三角区域空气质量受秸秆燃烧排放影响的程度,为大气污染来源解析提供直接的判断依据。 3.通过对观测期间的各种污染物数据利用因子分析进行来源解析,最终得到四类主要来源,秸秆燃烧源(42%)、二次离子(22%)、机动污染源(12%)、土壤扬尘与化石燃料的混合污染源(10%)。这四类来源的累计成因率高达85.29%,说明这四类来源足以代表秸秆燃烧时段当地的污染源。最后定量计算了秸秆燃烧排放对大气细颗粒物中有机碳的贡献,其贡献率在30.9～56.3%范围内。 【关键词】：秸秆燃烧 灰霾 排放因子 化学组分 来源解析
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X513
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-22
• 1.1 生物质燃烧背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 生物质燃烧污染物排放特征研究12-17
• 1.2.2 生物质燃烧污染物排放清单研究17-18
• 1.2.3 生物质燃烧对环境空气质量的影响研究18-19
• 1.3 本研究的目的与意义19-20
• 1.4 本研究的主要内容20
• 1.5 本研究的创新点20-22
• 第2章 研究方法22-28
• 2.1 采样点基本介绍22
• 2.2 采样仪器22-28
• 2.2.1 颗粒物在线监测仪器22-23
• 2.2.2 可溶性无机离子在线监测23
• 2.2.3 碳组分分析23-24
• 2.2.4 气体在线分析仪器24-26
• 2.2.5 MODIS中分辨率成像光谱仪与NOAA HYSPLIT轨迹线模型26-28
• 第3章 一次秸秆燃烧引起的灰霾污染天气分析28-39
• 3.1 前言28-29
• 3.2 一次秸秆燃烧污染过程描述29-32
• 3.3 颗粒物浓度及气态污染物的变化32-34
• 3.4 PM_(2.5)颗粒物中有机碳(OC)和元素碳(EC)的变化特征34-35
• 3.5 PM_(2.5)颗粒物中水溶性无机离子的变化特征35-36
• 3.6 秸秆燃烧污染期颗粒物的酸碱性36-37
• 3.7 秸秆燃烧期细颗粒中主要离子的形态分析37-38
• 3.8 本章小结38-39
• 第4章 秸秆燃烧排放因子与颗粒物成分谱研究39-50
• 4.1 前言39
• 4.2 材料与炉灶的选取39-41
• 4.2.1 秸秆的选取39-40
• 4.2.2 炉灶的选取40-41
• 4.3 开放式燃烧源排放测试系统41
• 4.4 测试方法41-42
• 4.4.1 露天秸秆焚烧测试41-42
• 4.4.2 家用炉灶秸秆燃烧测试42
• 4.5 实验的质量保证与控制42
• 4.5.1 采样前的准备42
• 4.5.2 采样后样品的存储42
• 4.6 排放因子的计算方法42-43
• 4.7 结果与讨论43-48
• 4.7.1 生物质秸秆露天和炉灶燃烧的气态污染物排放因子43-44
• 4.7.2 气态污染物排放因子与其它研究的比较44-45
• 4.7.3 PM_(2.5)及OC、EC的排放因子45-46
• 4.7.4 生物质露天和炉灶燃烧PM_(2.5)及OC、EC的排放因子与其它文献的比较46-47
• 4.7.5 不同秸秆燃烧排放的PM_(2.5)化学成分谱特征47-48
• 4.8 本章小结48-50
• 第5章 定量估算秸秆燃烧贡献与来源解析50-63
• 5.1 概要50
• 5.2 基于因子分析法在秸秆对大气的影响的研究50-60
• 5.2.1 因子分析的基本概念50
• 5.2.2 因子分析的模型50-53
• 5.2.3 SPSS软件的简介53
• 5.2.4 SPSS软件因子分析与结果53-60
• 5.3 定量计算秸秆燃烧对大气中细颗粒物中有机碳(OC)的贡献60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 结论与建议63-65
• 6.1 研究结论63-64
• 6.2 不足与建议64-65
• 参考文献65-77
• 致谢77

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