多环芳烃的污染排放和控制趋势.ppt

多环芳烃(PAHs)的污染排放和控制趋势 背景介绍 在20世纪80年代初,国外就开始关注大气中的PAHs,20世纪90年代中期以来,我国对PAHs的研究逐渐深入,对北京、南京、天津、广州等城市和地区空气中的PAHs展开了全面研究。 我国大气已受到PAHs不同程度的污染。 北方大气中PAHs浓度：74.86-1970.40ng/m3 ； 南方大气中PAHs浓度：19.73-497.40 ng/m3。 我国国标《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中规定环境空气中BaP的日平均浓度和年平均浓度限值分别为2.5ng/m3和1.0ng/m3。 PHAs的简介 PAHs在环境中的存在形态主要与其本身的物理化学性质和环境温度等因素有关。小分子量(环数较低，两环到四环)的PAHs在气相和固相中均有分布，主要以气态为主,而大分子量的PAHs(五环、六环)较难挥发主要吸附在大气中的颗粒物上,外界条件改变时,二者可以相互转化。 70%-90%的PAHs吸附在粒径小于5μm的可吸入颗粒物上,绝大部分PAHs集中吸附在精细颗粒物(D粒径1μm)上;且在粒径小于0.12μm的特细颗粒中,PAHs及其衍生物的含量更高。而粒径小于0.12μm的大气颗粒中的PAHs极易进入人体呼吸道,从而造成更大的危害。 PAHs的危害 长三角城市群大气中多环芳烃的浓度 年平均值为96.3ng/m3低于上海市城郊大气中PAHs的浓度(城市:167ng/m3;郊区:216ng/m3)。 BaP年平均浓度高达2.25ng/m3，超出国标规定限值两倍多。 PAHs的时空分布特征 长三角城市群大气样品中PAHs总量与BaP量的相关性 控制趋势——从源头入手 从根本上解决 PAHs 的污染问题，就有必要进行源解析研究。广义上的源解析包括两种：一种只定性判断出主要的污染物来源类型，称之为源识别；另一种不仅判断出主要的污染源类型，还要定量计算各类排放源的贡献大小，称之为源解析（source apportionment）。也有将两者统称为源解析。 利用比值法进行PAHs污染来源的解析 比值法是目前PAHs源识别的最主要方法。 依据：PAHs 进入环境的途径主要有自然途径、来自石油、燃烧生成。每一种途径所产生的 PAHs 都有其独特的成分和比值，通过这些特定的成分和比值，可以粗略判断 PAHs 的来源，一般作为参考。 常用的比值：①轻重组分比例（H/L）。依据样品中的PAHs 轻重组分比例（H/L）可初步判定主要污染源。例如石油源PAHs中以低分子量为主和燃烧源以高分子量为主 ②同分异构体比例。如菲/蒽、荧蒽/芘等，来推断环境中PAH的来源。例如石油源中的菲/蒽大于燃烧源。 利用主成分分析法进行PAHs污染来源的解析 主成分分析法: 将包含所有来源信息的PAHs原始数据进行特征提取、信息集中和降低维数,推求出一个或若干个综合性的特征指标对环境样品进行分类识别,并通过对比各成分的矩阵载荷量推测有关污染源的信息。 由于不需要预先设定污染源的特点,已被广泛的用于不同环境基质的PAH来源解析。 利用主成分分析法进行PAHs污染来源的解析 针对燃煤电厂的PAHs的控制 燃煤过程中PAHs的生成机理 1）直接释放 含有微量多环芳烃的原煤在未充分燃烧的条件下，排出含有少量PAHs的烟气。 2）热解合成 煤在热解和不完全燃烧条件下具有形成多环芳烃的化学结构。因为煤的主要成分是由不饱和键连接而成的芳香族和非芳香族组成的三维网状结构。在加热条件下网状结构分解成小分子物质，这些物质经过环化反应形成多环化合物。 3）高温缩合 煤热解或燃烧不完全的条件下分解产生的低分子量碳氢化合物在高温条件下分解成自由基团，自由基团进一步脱氢重组成低级芳香环，从而聚合成多环芳烃。 影响多环芳烃生成的因素 1）煤品质 由于不同品种煤的PAHs含量和燃烧效率不同，导致烟气中PAHs浓度不同。相同温度下，高级煤产生的PAHs比低级煤要高。 2）过剩空气系数 在一定范围里，过剩空气量增加，PAHs可与氧反应生成二氧化碳和水，但系数过大，温度降低，利于PAHs产生。 3）温度 随着温度的升高PAHs呈现降低—升高—降低。提高燃烧温度可以导致PAHs分解，更有利于燃烧。但是在高温合成区，PAHs的产生是吸热反应，升温会促进其合成。PAHs主要是在120-330℃的再合成区形成，应减少烟气在此温度范围的停留时间。 4）停留时间 延长含灰烟气在高温炉膛区的停留时间,并缩短其在再合成区的停留时间，则能有效地遏制多环芳烃的生成。 5）一次风/二次风 过剩空气系数一定，增大