颗粒粒径范文

颗粒粒径范文（精选7篇）

颗粒粒径 第1篇

1实验材料与方法

挑选粗砂、中砂和细砂三种不同粒径土样进行对比实验( 土样颗粒级配数据见表1) 。土样经20天风干后,在121 ℃下烘半小时,称取20 g放入250 m L锥形瓶中,分别加入配制好的100 mg / L氯化铵溶液和100 mg /L硝酸钾溶液分别进行硝化和反硝化反应。溶液分别用去离子水与分析纯NH4Cl和分析纯KNO3配制。进行硝化反应时,锥形瓶敞口, 模拟有氧反应; 进行反硝化反应时,锥形瓶用保鲜膜密封,在保鲜膜上扎几个眼,模拟无氧环境。

不少学者认为,生物的硝化反应适宜温度为20 ~ 30 ℃ ,硝化过程形成的亚硝酸可完全被氧化成硝酸[14,15]。当温度超过25 ℃,硝化反应速率降低,而亚硝化反应速率增大[16]。反硝化反应适应温度25 ℃ 左右[17]。适合硝化反应的最佳p H值范围为6. 0 ~ 7. 5,适合亚硝化反应的最佳p H值范围为7. 0 ~ 8. 5[18,19],反硝化反应最佳p H范围为7 ~ 8。因此本次实验为尽量避免温度和p H变化对实验的影响, 选择在25 ℃恒温培养箱中进行实验,并控制p H值为7 ~ 7. 5,同时也可抑制NH4+水解。

实验过程中,样品静置,分别在0. 5 d、1 d、2 d、 3 d、…、30 d( 反硝化实验因在25 d内数据稳定,所以取样时间为25 d。) 取5 m L水样测量p H、氨氮、硝态氮、亚硝态氮在水中的浓度。

2实验结果及分析

2.1不同介质中三氮硝化反应特征

分别考虑了细砂、中砂和粗砂三种不同粒径的介质对三氮硝化反应的影响,从同种介质中三氮浓度随时间的变化( 见图1) 和不同介质中同种物质随时间变化( 见图2) 两种情况分别进行比较。图1中,氨氮浓度对应左侧坐标轴标示浓度,硝氮和亚硝氮浓度对应右侧坐标轴标示浓度。

从图1看出,三种介质中三氮整体变化规律: 氨氮都呈减少趋势,亚硝态氮呈先增加后减少趋势,硝态氮呈“S”型累加趋势,符合三氮硝化过程[20]。三种介质在第0. 5 d时溶液中氨氮浓度都在75 mg /L左右,实验得出氨氮动力学吸附解吸平衡时间皆为20 min( 数据未列出) ,判断0. 5 d内各介质已达到吸附平衡,吸附量25 mg /L,去除率25% 。从0. 5 d到30 d,经硝化反应氨氮去除率细砂7. 7% ,中砂34. 4% ,粗砂32. 4% 。硝氮积累率细砂7. 4% ,中砂48. 9% ,粗砂30. 8% 。亚硝态氮是中间反应产物, 先增加后减少到0,从整个过程看无积累。

三种介质变化规律不同之处: 细砂氨氮浓度从第20天有明显降低,亚硝态氮在第20天有增加,在第30天接近0,硝态氮在第20天有增加,在第29天稳定变化,说明细砂硝化反应从第20天开始,第30天结束,历经10 d。中砂氨氮从第10天有明显降低,亚硝态氮在第10天增加,第29天接近0,硝态氮从第10天增加,第29天达到稳定变化,说明中砂硝化反应在第10天开始,第29天结束,历经19 d。 粗砂氨氮从第20天有明显降低,但受到在第5天左右氨氮波动的影响,亚硝态氮在第12天开始就有增加,第29天接近0,硝态氮在第12天开始就有增加,第24天后变化慢,判断粗砂硝化反应从第12天开始,第29天结束,历经17 d。因此,硝化反应开始时间: 细砂在第20天,晚于粗砂在第12天,晚于中砂在第10天。硝化反应结束时间: 三种介质均在第29 ~ 30天,时间相差不大。硝化反应持续时间长短: 中砂 > 粗砂 > 细砂。

从图2看出,细砂中氨氮减少缓慢,中砂粗砂中氨氮减少幅度大,中砂减少速率较均匀,粗砂在25 d后减少速率加快。因此,三种介质中氨氮变化幅度: 中砂 > 粗砂 > 细砂。三种介质中亚硝态氮都从第0. 5天开始有少量增加,细砂从第20天开始明显增加到第26天达最大值1. 9 mg /L后下降到接近0, 虽在第16天有个峰值,但在前20 d整体值偏小; 中砂从第10天开始明显增加到第17天达最大值13 mg / L后下降接近0; 粗砂从第12天开始明显增加到第22天达最大值10 mg /L后下降到接近0。因此,亚硝态氮的变化幅度: 中砂 > 粗砂 > 细砂,达到最大浓度用时长短: 细砂 > 粗砂 > 中砂,能达到的最大浓度值: 中砂 > 粗砂 > 细砂。三种介质中硝态氮都从第6天开始有缓慢增加,滞后于亚硝态氮增加约5 d。细砂从第26天后明显增加到第30天5. 7 mg / L,前26 d浓度都在1 mg / L左右波动,后5 d平均硝化反应速率0. 82 mg /( L·d) 。中砂和粗砂都从第12天开始迅速增加到第29天的46. 8 mg /L和第24天的20. 8 mg /L后稳定缓慢增长,平均硝化反应速率中砂1. 9 mg /( L·d) ,粗砂1. 15 mg /( L· d) 。因此,硝态氮硝化反应速率: 中砂 > 粗砂 > 细砂。

以上规律可得出: 硝态氮与氨氮呈反比例变化, 亚硝态氮作为硝化反应的中间产物,在硝化过程初期,氨氮在亚硝酸菌作用下生成亚硝酸氮,而后很快会在硝酸菌作用下反应生成硝酸氮,整个过程中亚硝氮的生成速度几乎与其进一步氧化速度一样快, 没有积累。氮的硝化反应速率、开始时间、持续时间,浓度变化幅度,氨氮去除率,硝氮积累率都与颗粒粒径大小有关。粒径越大,硝化反应效率越高。 因为粒径越大,微生物絮体能接触的颗粒表面越多, 培养的微生物数量越多,参与硝化反应的微生物越多,微生物硝化能力越强,所以可以理解为微生物絮体的硝化能力会随着颗粒大小的增加而提高。

2.2不同介质中氮反硝化反应特征

从图3中看出,三种介质中硝态氮在第1天浓度在90 mg /L左右,实验得出硝氮动力学吸附平衡时间为30 min( 数据未列出) ,所以0 ~ 1 d硝态氮迅速降低可判断为吸附阶段且已达到吸附平衡,同时进行微生物培养阶段。1 d后进入反硝化反应阶段,此阶段主要考虑反硝化反应使硝氮浓度降低。 三种介质中硝氮反硝化反应都遵循一级动力学反应,反应速率分别为细砂0. 863 mg /( L·d) ,中砂1. 96 mg / ( L·d) ,粗砂1. 718 mg / ( L·d) 。三种介质相比,细砂反硝化反应速率相比中砂粗砂明显偏慢,硝氮减少量16. 89 mg /L; 中砂反硝化速率最快, 硝氮减少量35. 16 mg /L; 粗砂反硝化速率居中,但与中砂相差不大,硝氮减少量30. 05 mg /L。反硝化结束阶段表现为硝氮浓度变化稳定,减少量接近0。 此时,三种介质反硝化反应结束时间分别为: 细砂第23天,中砂第20天,粗砂第16天。三种介质在25 d内就可完成完整反硝化反应的四个阶段: 吸附阶段、微生物培养阶段、反硝化反应阶段和反硝化结束阶段。说明介质颗粒越大,反硝化速率越快,反硝化反应持续时间越短。

3结论

( 1) 介质颗粒大小也是影响三氮硝化反硝化能力的因素之一,当粒径以毫米计时,随着粒径的增大,硝化反硝化能力增加,即随着粒径的增加,介质对氮的净化能力增加。

( 2) 硝化过程中,氨氮、亚硝态氮、硝态氮浓度的变化与颗粒粒径的关系: 随着介质颗粒粒径增大, 硝化能力增强,可表现在硝化速率增快,硝化反应持续时间长,氨氮去除率高,三氮浓度变化幅度大等特征。

( 3) 反硝化过程中,随着介质颗粒粒径增大,反硝化反应持续时间变短,反硝化速率变大,硝氮减少率变大。

摘要：为了探索自然条件下毫米级砂颗粒粒径大小对三氮硝化反硝化的影响,分别用细砂、中砂和粗砂进行了室内静态实验,分析了粒径对氮硝化反硝化的影响规律。结果发现:三氮的硝化反硝化能力与介质颗粒粒径大小有关。随着颗粒粒径的增大,硝化反应开始时间越早、持续时间越长和反应速率越快;对应的氮浓度变化幅度越大,表现为氨氮去除率增高和硝氮积累率增大。而且反硝化反应持续时间和反硝化速率也会随着颗粒粒径的增大而增加。该规律对自然条件下不同粒径的含水系统对氮的自净能力的大小有一定的指导意义。

颗粒粒径 第2篇

海南近海海域浊度与悬浮颗粒物粒径的分布特征

利用8 ～9月在海南西部近海海域底质调查获得的水体浊度、悬浮颗粒物粒径的`数据和资料,探讨了该区浊度和悬浮颗粒物粒径的分布规律,结果表明:(1)研究区表层水体浊度与悬浮颗粒物的总体积浓度由岸向外海方向逐渐减小,底部水体浊度与悬浮颗粒物的体积浓度高值区呈斑状分布;(2)研究区的水体浊度和悬浮颗粒物体积浓度随着水深增大而增大,部分调查站位出现异常现象;(3)研究区表层和底部水体浊度与悬浮颗粒物各粒级的体积浓度相关性较好,相关系数在0.85以上.

作 者：杨海丽 郑玉龙 黄稚 YANG Hai-li ZHENG Yu-long HUANG Zhi  作者单位：杨海丽,郑玉龙,YANG Hai-li,ZHENG Yu-long(国家海洋局,第二海洋研究所,国家海洋局,海底科学重点实验室,浙江,杭州,310012)

黄稚,HUANG Zhi(中石油辽河油田,兴隆台采油厂,辽宁,盘锦,124000)

刊 名：海洋学研究  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF MARINE SCIENCES 年，卷(期)： 25(1) 分类号：P736.21 关键词：海南近海海域   悬浮颗粒物   浊度   粒径   分布特征  

颗粒粒径 第3篇

近年来,杨宝柱等[3]对气相流化床内乙烯聚合颗粒粒径分布进行研究,建立了流化床内乙烯聚合颗粒粒径分布预测模型。任苏孟等[4]采用双欧拉模型对环管反应器内液固相流动行为进行描述,得到反应器内固相体积分数分布情况。早期的工作采用均一颗粒模拟,考虑了不同粒径的颗粒对停留时间、动力学参数的影响,但是其研究不能反映颗粒聚并、破碎和生长动态分布规律。为了更好地预测反应器内实际分布情况,本课题通过CFD-PBM模型对中石化武汉分公司的聚丙烯环管反应器进行研究,从理论上探讨反应器内复杂的浆液流动情况,以期提高工业产品质量。

1 环管反应器模型的建立

1.1 CFD-PBM模型

CFD-PBM耦合方法的基本思路是:PBM模型基于颗粒聚并和破碎对颗粒粒径分布进行计算,模型计算中所需要的局部固含率、速度场以及湍动能等参数通过CFD模拟得到。通过PBM得到的颗粒粒径分布情况对相间作用力等参数进行修正来改进混合模型,从而实现CFD-PBM的耦合。

混合模型是模拟每一相运动速度均不相同的多相流运动[5]:

连续性方程:

能量方程:

动量方程：

式中,ρm为混合密度,kg·m-3;为质量平均速度,m·s-1;CP为比热容,J·kg-1·K-1;T为热力学温度,K;k为流体传热系数,W·m-2·K-1;αk为第k相的体积分数;为固相相对液相的漂移速度,m·s-1;m4sp为固相与液相相间传质速率,kg·m-2·s-1。

通过群体粒径分布模型(Population Balance Model PBM)对颗粒粒径进行定义[6]:

式中,为颗粒的速度矢量,m·s-1;Li为颗粒直径,m;W为权重系数。

通过矩量法[7](Quadrature method of moments QMOM)对PBM模型求解。

丙烯聚合生长速率R(Li)为:

式中,RP为丙烯聚合反应速率,mol·s-1·m-3。

1.2 物理模型及物性参数

丙烯聚合环管反应器直管段长26m,反应器管径0.6m,管间距为4.2m。参与反应的固液相物料的参数见表1。

1.3 边界条件

为真实地模拟环管反应器物料进口工况,假设入口速度非均匀,且呈抛物线分布。采用进口边界条件为:

在出口处,假设为充分发展的湍流,则:

壁面边界条件选用对液相无滑移,颗粒相部分滑移。

2 结果与讨论

2.1 模型的验证

弯管处的最小传递速率是验证浆液流动的一个重要参数,通过对比模拟结果与理论计算的弯管处最小传递速率来验证模型[8]。不同循环流速下第一段弯管处的相体积分布见图1。

从图1 可以看出,当循环流速超过2.0m·s-1时,弯管外侧出现明显的高浓度区,且随着流速的增加,高浓度区范围扩大。根据经典Durand模型[9],弯管处的最小传递速率为2.2 m·s-1,与CFD模拟结果基本吻合,所以CFD-PBM耦合模型能够用来模拟反应器内浆液流动。

若按10 万t·a-1聚丙烯的生产能力考虑,其聚丙烯产率为385 g·s-1。模拟结果得到聚丙烯颗粒产量速率约为390 g·s-1,与工厂生产数据基本吻合,证明模型是可靠的。

2.2 颗粒分布总体特征

反应器内的颗粒分布很难进行实验测定,为了更直观地了解反应器内的颗粒分布情况,本文对反应器内的颗粒总体分布进行了模拟。颗粒总体分布特征如图2 所示。

从图2 可以看出,环管反应器内颗粒分布基本均匀。颗粒经过弯管时,其呈梯度分布,这是因为由于离心作用,大颗粒被甩到弯管外侧,小颗粒则比较均匀地分布在管内。在浆液流动过程中,经过反应器下部弯管时,弯管外侧颗粒沉积程度较顶部弯管严重。这是因为相比于顶部弯管,颗粒经过底部弯管时,所受的离心力和重力方向相同,沉积程度较顶部弯管严重。随着反应器进行,颗粒聚并为大颗粒,重力及离心力作用增加,颗粒在第四段弯管处沉积最为严重。建议工厂在实际生产过程中,注重颗粒的囤积现象,在四段弯管处底部安装轴流泵来避免由于颗粒囤积导致的反应器内的温度不平衡和反应过程不稳定现象,从而提高反应速率。

2.3 颗粒的破碎、聚并及生长模拟

在丙烯聚合反应过程中,颗粒的破碎、聚并和生长速率是关键的模型参数。本节借助CFD对反应器内颗粒破碎(case1)、聚并(case2)以及破碎聚并同时存在(case3)这3 种情况分别进行模拟,以期从数值模拟计算的角度揭示反应器内颗粒的粒径分布情况,并为今后对颗粒粒径分布研究建模提供参考。模拟选用Luo and svendsen核函数[10]定义颗粒聚并和破碎速率,并引用hulbert等[11]提出的矩量法进行求解。

通过对3 种情况的模拟,得到环管反应器内不同情况下颗粒平均粒径随时间变化的结果。模拟结果如图3 所示。

分析图3 可知,case1 与case3 在颗粒聚并的作用下小颗粒不断聚并成大颗粒,且随着颗粒粒径的增大,聚合速率降低,直到达到颗粒聚并与生长的动态平衡。对于case1,到45min时,颗粒在第五段直管段底部处达到动态平衡,产品平均粒径约为327μm。 而case3 由于存在破碎作用,颗粒平均粒径增长速率偏低,到40min时在第四段直管段顶部处达到动态平衡,产品平均粒径约为283μm。在case2 中,颗粒在破碎的作用下不断地破碎成小颗粒。约到15min时,在第三段直管段中间处颗粒的破碎速率与聚丙烯颗粒生长速率达到动态平衡,平均粒径约为246μm。

武石化生产工艺分析表明,产品的平均粒径约为280μm。这说明在实际工业生产中反应器内为聚并和破碎同时存在,且反应器内部约在30min处达到颗粒的破碎与聚并动态平衡。所以,case3 的模型与实际更为吻合。

3 总结

本文首次采用CFD-PBM耦合模型对武石化环管反应器内颗粒粒径分布进行研究。模拟结果表明:

1)CFD-PBM模型模拟结果与经验公式计算结果对比基本相符,能够用来模拟反应器内的浆液流动。

2)从颗粒总体分布特征看出,颗粒在第四段弯管处囤积严重,建议在第四段弯管处安装轴流泵来避免因颗粒囤积而导致的反应器内反应过程不稳定的问题。

3)对反应器内颗粒粒径分布进行仿真研究时,采用聚并破碎同时存在的模型能更好地与工厂实际相符,而传统的以简单的聚并或是破碎作用为主导的模型与实际存在较大误差。研究结果可以作为实际生产的理论指导,以期提高目标产品的质量。

参考文献

[1]Chen Y,Liu X G.Modeling mass transport of proylene polymerization on Ziegler-Natta catalyst[J].Polymer,2005(46):9434-9442.

[2]Yogesh M.J,Ranjeet P U,Vivek V R.A computational model for predicting particle size distribution and performance of fluidized bed polypropylene reactor[J].Chem.Eng.Sci.,2004(15):42-47.

[3]杨宝柱,江伟,王靖岱.气相流化床聚乙烯颗粒粒径分布模型的研究[J].高校化学工程学报,2005,19(4):461-467.

[4]宣爱国,任苏孟,吴元欣,朱晓明,闫志国,刘玮.聚丙烯环管反应器的流体力学模拟[J].武汉工程大学学报,2014,36(4):17-21.

[5]Hu X W,Guo L J.Numercial investigation of catalystliquid slurry flow in the photocatalytic reactor for hydrogen production based on algebraic slip model[J].Hydrogen Energy,2010(35):7065-7072.

[6]Hulburt H,Katz S.Some problems in particle technology:a statistical mechanical formulation[J].Chem.Eng.Sci.,1964(19):555-574.

[7]Luo H,Svendsen H F.Theoretical model for drop and bubble breakup in turbulent dispersions.[J].AICh E J.,1996(42):1225-1233.

[8]Yan Wei-Cheng,Luo Zheng-Hong,Guo An-Yi.Coupling of CFD with PBM for a pilot-plant tubular loop polymerization reactor[J].Chemical Engineering Science,2011(60):5148-5163.

[9]Durand R.Basic relationships of transportation of solids in pipes experimental research.In:Proceeding of the Fifth Minneapolis International Hydraulics Convent.Minneapolis.USA,PP.1953,89-103.

[10]Luo H,Svendsen H F.Theoretical model for drop and bubble breakup in turbulent dispersions[J].AICh E J.,1996(42):1225-1233.

颗粒粒径 第4篇

1对象与方法

1.1 对象

沈阳市泰山小学、和平一校、文艺二校3所小学校以及10户居民;抚顺市盖平小学、法库小学、光明小学以及10户居民;铁岭市第八小学、第十三小学、第十六小学以及10户居民。对10户居民的要求是住宅在距离小学校500 m之内, 本人及其同居家属不吸烟。

1.2 仪器

PM采集器:柴田科学ATPS-20H;小型吸气泵:柴田科学MP-∑300;滤膜:TX40H120;电子天平:Mettler Toredo UM3。

1.3 方法

于2002、2003、2004年分别对沈阳、扶顺、铁岭每季监测2 w, 每次48 h连续采样, 重量法测定学校教室内、外, 居室内、外和被调查者个人暴露大气悬浮颗粒物浓度、粒径分布和季节变化情况。

沈阳市2002年1月 (采暖期) 和6月 (非采暖期) , 对3所小学校教室内、外PM10、PM2.5、PM1.0的浓度进行测定。同时, 在10个调查对象家庭中, 进行居室内、居室外、被调查者个人暴露PM10、PM2.5、PM1.0的浓度测定, 进行连续7 d的调查。抚顺市于2003年2月 (采暖期) 、6月 (非采暖期) 进行调查, 铁岭市于2004年2月 (采暖期) 、6月 (非采暖期) 进行调查, 方法均与沈阳市相同。

把采集PM的滤膜 (柴田科学ATPS-20H) 安放在小型吸气泵上 (携带用的是柴田科学MP-∑300或者MP-∑3, 室内外用MP-∑300) , 以1.50 L/min的流量抽气。以1.50 L/min吸气时, 粒径10 μm以上的粒子撞击在涂有甘油的不锈钢板而被捕集。在下层的滤膜上, 2.5 μm (含2.5 μm) 以上的粒子 (10 μm以下) 同样撞击后而被捕集, 2.5 μm以下的粒子以衬板滤膜组成的滤过器捕集。泵的吸气速度设定, 以微型泵内经校正的流量计, 以10 ml为单位而设定。为了尽量除掉机器的误差, 用1个圆锥管流量计, 可得到表示1.50 L的正确流量。所以, 在测定中间不需要调整流量, 测定终了时在泵上记录测定时间、吸气量、平均吸气速度。除去有异常 (如停止等) 的样品。

采样滤膜使用了TX40 H120, 捕集前后的滤膜称量, 是在室温23℃、相对湿度50%的天平室内放置24 h以上, 称量使用最小表示单位0.1μg的电子天平 (Mettler Toredo UM3, UMX2 ) 。

2结果

2.1 沈阳市的大气悬浮颗粒物浓度调查结果与分析

见表1。由表1可见, 在非采暖期, 和平一校的颗粒物浓度最高, 文艺二校居中, 泰山小学最低;在采暖期, 文艺二校的颗粒物浓度最高;和平一校居中, 泰山小学最低, 国家二级标准为200 μg/m3, 国家一级标准为80 μg/m3[3]。

关于颗粒物不同粒径浓度分布:表1中, 将3地区不同粒径浓度累积计算, 在非采暖期, 2.1 μm的占全部颗粒物的38.89%, 2.2～7.0 μm的占36.75%, >7.0 μm的占24.37%;在采暖期, 2.1 μm的占全部颗粒物的42.3%, 2.2～7.0 μm的占37.92%, >7.0 μm的占19.78%。PM10的国家二级标准为100 μg/m3, 一级标准为40 μmg/m3, PM10以下国家无标准[3]。

注:3个地区的调查点数均为8。

在采暖期, 室外PM2.5的平均浓度所有地区都达到了141～194 μg/m3;室内浓度也都超过100 μg/m3, 个人暴露浓度与室内浓度也几乎是同一水平。非采暖期的浓度明显低于采暖期, 室外大约是采暖期浓度的1/3, 室内大约是采暖期浓度的1/2, 同期室外与室内几乎没有差别, 尽管如此, 平均浓度为60 μg/m3以上。非采暖期由于仪器设备原因, 未测定个人暴露浓度 (见图1) 。由公开发表的沈阳市的API (大气污染指数Air pollution index) 求得的PM10浓度结果与本次测得的室外PM10浓度平均值比较, 结果非常接近。由API求得的PM10浓度结果和3地区的PM10室外平均浓度每测定日比较, 见图2。

图2显示不仅每日间变动的形态相同, 3地区间的室外浓度都和公布浓度几乎一致。居民的生活环境几乎看不到地区差别。

根据测定场所及测定日期的不同, 浓度的散乱程度 (浓度值的差别) 很大。沈阳市3所小学校室外浓度、室内浓度、个人暴露浓度分散度见图3。

■个人暴露 ◆居室内 ◇居室外

2.2 抚顺市的大气悬浮颗粒物浓度调查结果与分析

抚顺市采暖期、非采暖期盖平、法库地区的PM2.5室外平均浓度, 均比光明地区高。非采暖期, 盖平、法库地区PM2.5的平均浓度均超过了100 μg/m3 (图4) 。

在各测定日室外的PM2.5平均浓度相比较, 盖平地区和法库地区几乎没有变化, 而光明地区则在所有的测定日都比两地区低 (图5) 。

采暖期的室外浓度有抚顺比沈阳低的倾向, 室外的PM2.5日平均浓度即使是在非采暖时期, 也超过了100 μg/m3, 室内的平均浓度与沈阳没有差别。盖平地区, 有个别检测对象呈现个人暴露>室内>室外趋势。但采样滤膜显示香烟特征的茶色, 反映出有在检测室内吸烟的因素。

抚顺市的结果应引起重视的是, 即使是在非采暖期PM2.5的室外浓度平均值也在100 μg/m3左右, 与采暖期的差别仅有20μg/m3, 与沈阳市非采暖期比采暖期的室外浓度低一半的情况全然不同。可以明确全年都存在从工矿企业带来的高浓度的大气污染。在非采暖期与沈阳市结果相同, 室外的浓度和室内的浓度几乎相同。个人暴露浓度也几乎是相同的浓度。抚顺市3所小学校室外浓度、室内浓度及个人暴露 (3个地区调查点数均为10) 浓度分散度见图6。

■非采暖期个人暴露 □采暖期个人暴露 ◆室内 ◇室外

室内的浓度和个人暴露的浓度一致。各地区都与沈阳市相同, 中层集合住宅的室内外浓度各地区未见差异。

测定日期

□采暖期个人暴露 ■非采暖期个人暴露 ◆室内 ◇室外

2.3 铁岭市的大气悬浮颗粒物浓度调查结果与分析

铁岭市无大工厂, 干线道路无塞车。笔者设想了其中工厂附近的第十六小学周边地区、市中心附近的第十三小学地区及郊区的第八小学地区, 这样为大气污染从高到低浓度的顺序。

室内、室外、个人暴露浓度的平均水平如图7所示。

在采暖期、非采暖期同样都是第十六>第十三>第八的顺序, 采暖期的PM浓度是室外>室内>个人暴露。另外非采暖期与其他2城市相同, 室外、室内、个人暴露的浓度几乎是在同一水平。图8表示室外PM2.5平均浓度的日平均浓度。可见采暖期、非采暖期都是第十六小比其他地区浓度高, 第十三小地区比第八小地区浓度稍高些。

铁岭市3地区室外PM2.5的日平均浓度见图8。

铁岭市3所小学校室外浓度、室内浓度、个人暴露浓度分散度见图9。

第十六小地区室外浓度和室内浓度与其他两地区均显示了高的相关性。认为在测定期间室内浓度受室外浓度的影响所致。

3讨论

3城市监测点的大气悬浮颗粒物污染情况相近。大气悬浮颗粒物浓度在3城市、3年的冬、春两季都超过国家环境空气质量二级标准1.28～1.54倍;PM10浓度在3城市、3年各季节、每次日采样测量均超过国家环境空气质量二级标准1.07～2.22倍。PM2.5浓度超过美国ESA细颗粒物空气质量标准3.84～7.76倍, 甚至每次采样测量值几乎都超美国标准的每日最高允许值[4]。冬季采暖期大气悬浮颗粒物污染加重。夏季非采暖期大气悬浮颗粒物增加与沙尘暴过境有关。夏季非采暖期抚顺市大气悬浮颗粒物污染加重与工矿企业有关。

参考文献

(1) 田村宪治, 中井里史, 中西亮大.微小粒子与健康关系研究, 日本第42届大气环境学会年会.北九州, 2001, 10 (G) .

(2) 唐宁, 田村宪治, 服部哲幸, 等.中国沈阳大气悬浮颗粒物中多环芳香族化合物来源分析。日本第44届大气环境学会年会.京都, 2003, 9 (G) .

(3) GB 3095-1996, 环境空气质量标准 (S) .

颗粒粒径 第5篇

大气中可吸入颗粒物是人类面临最重要的污染物, 多数以10 μm 以下粒径长期飘浮在大气中。这些颗粒物不仅对人体呼吸系统具有刺激作用, 还携带细菌微生物、病毒和致癌物侵入人体内, 危害人体健康[1]。本文根据城市高层建筑不断涌现的特点, 选择高层建筑的代表性监测点位, 研究了沈阳市高层建筑周边不同粒径颗粒物浓度分布特征, 该研究的成功实施将对城市高层建筑大气污染防治及环境管理具有一定的指导作用和重要的现实意义。

2 材料与方法

2.1 采样点环境状况

选择沈阳市幸福岛小区位于北二东路南侧和兴工北街东侧交汇处一座高27层约81 m高层住宅楼, 华泰新都小区位于华山路南侧和淮河街东侧交汇处一座高24层约72 m高层住宅楼。研究区颗粒物来源主要为汽车排放和大气扩散。

2.2 采样点设置

幸福岛小区共选取5个采样点, 分别在1楼 (3m) 、10楼 (30 m) , 15楼 (45 m) , 20楼 (60 m) , 27楼 (81 m) 的楼梯间的窗口处。华泰新都小区共选取5个采样点, 分别在1楼 (3m) 、5楼 (15m) , 10楼 (30m) , 17楼 (51m) , 24楼 (72m) 的楼梯间的窗口处。

2.3 指标和频率

监测指标:PM2.5占PM10的百分比。

监测频次:选择采暖期和非采暖期进行监测, 每个点位测量4次, 取平均值进行分析。

2.4 仪器

颗粒物监测仪器为北京绿林创新数码科技有限公司生产的微电脑激光粉尘仪LD-5C (B) , 灵敏度 0.001mg/m3。

3 结果与分析

3.1非采暖期PM2.5/PM10分布特征

非采暖期PM2.5占PM10的百分比如图1所示。幸福岛小区在3～81m之间, PM2.5占PM10的百分比为53.1%～61.0%, 当高度为81 m时, 其比值达到最高值。华泰新都小区在3～72 m之间, PM2.5占PM10的百分比为41.3%～50.3%, 当高度为72 m时, 其比值达到最高值。上述结果表明可吸入颗粒物中PM2.5占绝大比重, 细颗粒物是主要污染物。国内其他城市研究结果同样表明细颗粒物PM2.5是可吸入颗粒物PM10中的主要成分。如广州城区PM2.5占PM10的百分比为61.7%～66.1%, 武汉城区PM2.5占PM10的百分比为51.6%～60.5%, 兰州城区PM2.5占PM10的百分比为51.6%～51.9%, 重庆城区两者百分比为61.8%～65.1%[2]。由此可以看出, 城市大气颗粒物污染中PM2.5质量浓度占了PM10一半以上, 说明细颗粒物污染比较严重, 控制PM2.5的污染是治理城市大气可吸入颗粒物污染的关键问题。

3.2采暖期PM2.5/PM10分布特征

采暖期PM2.5占PM10的百分比如图1所示。幸福岛小区在3～81m之间, PM2.5占PM10的百分比为55.0%～74.9%, 当高度为81m时, 其比值达到最高值。华泰新都小区在3～72m之间, PM2.5占PM10的百分比为48.4%～67.2%, 当高度为51m时, 其比值达到最高值。可见, 细颗粒与粗颗粒的比值采暖期大于非采暖期, 季节变化规律明显 (图1) 。采暖期, 燃料的燃烧对细颗粒的贡献较大。其中李卫军等研究发现不同季节PM2.5与PM10的比值冬季和夏季最高均为60%, 春季最低为45%[3];樊曙先等对银川研究结果表明:PM2.5占PM10比例在春季风沙期为40.8%, 非采暖期为36.5%, 采暖期为56.2%[4]。研究表明细颗粒对粗颗粒的的比值, 采暖期的比值最大, 非采暖期粗颗粒的贡献较大。

总体来说, PM2.5占PM10的百分比高层大于地面 (图1) 。采暖期幸福岛小区和华泰新都小区距地面3m处, PM2.5占PM10的百分比分别为55.4%和48.4%, 距地面81m和51m处的百分比分别为74.9 %和67.2%。非采暖期幸福岛小区和华泰新都小区距地面3m处, PM2.5占PM10的百分比分别为53.1%和41.3%, 距地面81m和72m处的百分比分别为61.0 %和50.3%。由此可见, 粗颗粒粒径较大, 在大气中沉降作用明显, 地面浓度大于高层浓度。总体来说, 细颗粒粒径较小, 在大气中悬浮能力强, 但不同高度处的浓度还受到各种天气因素的影响, 如湿度, 逆温等。

4 结语

可吸入颗粒物中PM2.5占绝大比重, 细颗粒物是主要污染物。采暖期PM2.5占PM10的百分比为48.4%～74.9%, 非采暖期PM2.5占PM10的百分比41.3%～61.0%。细颗粒与粗颗粒的比值采暖期大于非采暖期, 变化明显, 由于采暖期燃料的燃烧对细颗粒的贡献较大。

PM2.5占PM10的百分比高层大于地面, 地面处为41.3%～55.0, 高层处为67.2%～74.9%, 是由于粗颗粒粒径较大, 在大气中沉降作用明显, 地面浓度大于高层浓度。细颗粒粒径较小, 在大气中悬浮能力强, 但不同高度处的浓度还受到各种天气因素的影响。

本研究仅对沈阳市采暖期和非采暖期两个地点进行监测分析, 不足以全面衡量沈阳市高层建筑周边不同粒径颗粒物浓度分布特征, 为了更加充分反映区域内颗粒物的污染特征, 今后需要增加监测点位和监测时间。

参考文献

[1]周学华, 王哲, 郝明途.济南市春季大气颗粒物污染研究[J].环境科学学报, 2008, 28 (4) :755～763.

[2]魏复盛, 腾恩江, 吴国平, 等.我国4个大城市空气PM2.5、PM10污染及其化学组成[J].中国环境监测, 2001, 17 (7) :1～6.

[3]李卫军, 邵龙义, 李金娟, 等.北京市大气中PM10和PM2.5的污染水平特征研究[J].环境与可持续发展, 2006 (2) :18～20.

颗粒粒径 第6篇

关键词：大气颗粒物,粒径分布,细颗粒物

一、引言

近些年来, 随着工业、交通运输业的快速发展, 空气污染日益严重, 大气颗粒物继SO2、NOx之后, 成为许多城市大气的首要污染物, 据相关文献研究表明国内外许多城市都存在空气颗粒物浓度超标的现象[1,2,3]。

目前, 许多学者已对颗粒物的粒径分布特征、重金属及多环芳烃类污染物的分布特征进行了一些研究[4,5,6,7,8], 但对于城市不同功能区气溶胶污染特征的对比研究还相对欠缺。

二、实验方法

本次将采样点设在焦作市四个不同功能区 (燃煤电厂区、商业区、交通区、文教居民混合区) , 用美国Tisch公司的TE-20-800型8级大气分级采样器在采样点采集大气颗粒物样品。滤膜使用万分之一精度的电子天平 (单位:g) 称量滤膜质量。用重量法分析各粒径大气颗粒的质量浓度。

三、结果与讨论

根据对采集的样品进行分析计算, 得出空气中颗粒物的质量浓度, 结果如表1所示:

(一) 研究区可吸入颗粒物粒径分布特征

由表1可知采样期间焦作市四个功能区空气中的可吸入颗粒物粒径分布大致相同, 呈现“两边凸中间凹”的趋势, 粗颗粒物 (5.8μm~10.0μm) 和细颗粒物 (2.1~0.43μm) 较多, 所占百分比分别为17.98%~46.31%, 15.44%~57.81%, 粒径范围在2.1~5.8μm之间的颗粒物较少, 约占总量的23.33%~38.26%。相关学者[9,10,11,12]曾对多个地区的气溶胶粒径分布进行研究发现, 气溶胶粒径呈双峰分布, 这与本次研究结果相同。

(二) 研究区不同粒径可吸入颗粒物质量浓度变化

从表1可以看出, 由于污染源与影响因素的差异性, 不同功能区域各级颗粒物的质量浓度各不相同, 其随着功能区的不同有不同的变化趋势:燃煤电厂区和文教生活区空气中, 不同粒径可吸入颗粒物质量浓度差异较大;交通区和商业区可吸入颗粒物质量浓度在不同粒径范围内的变化幅度不同。

燃煤电厂区域大气环境中颗粒物多为粗粒子, 1~5级 (10.0-2.1μm) 大气颗粒物为309.19μg/m3, 约占其总量的84.56%, 是四个研究区域中粗粒子含量最多的区域, 6~8级 (0.43-2.1μm) 的细粒物质量浓度最少, 为56.44μg/m3。

文教生活区空气中可吸入颗粒物粒径主要集中在第2级 (5.8-9.0μm) 和6~7级 (0.65-2.1μm) 范围内, 分别为59.76μg/m3和141.46μg/m3, 共占其颗粒物总量的62.91%。

商业区悬浮颗粒物粒径范围主要集中在1~2级 (5.8-10.0μm) 和第8级 (0.43-2.1μm) , 其含量分别为89.57μg/m3和124.33μg/m3, 共占其总量的75.58%, 相较于其他三个研究区, 其各粒径范围内颗粒物含量均处于中间水平。

交通区大气中可吸入颗粒物的粒径分布较均匀, 峰值出现在5.8~10.0μm和1.1~0.43μm之间。其总质量浓度为195.13μg/m3, 是四个功能区中质量浓度污染最低的区域, 最高浓度的燃煤电厂区 (365.63μg/m3) 是其1.87倍。此交通区受单一污染源———动车辆尾气排放的影响, 而有研究发现, 机动车辆尾气排放主要影响可吸入颗粒物中的细粒物含量, 而细粒子的质量较轻, 故交通区可吸入颗粒物的质量浓度偏低。

研究区空气中可吸入颗粒物 (PM10) 浓度在195.13~365.63μg/m3范围内, 按照国家空气质量二级标准, PM10浓度的日平均值为150μg/m3, 由此可见, 四个功能区大气颗粒物中PM10浓度均超标, 超出国家标准1.30~2.44倍。与国内个别城市相比, 焦作市四个功能区中可吸入颗粒物质量浓度除低于南京 (2002) 外, 均高于其他城市。

颗粒粒径 第7篇

陕西西部某铅锌冶炼厂采用密闭鼓风炉铅锌 (ISP) 工艺, 可年产精锌7万t、粗精铅3.5万t, 该厂所在区域东西两侧为高原丘陵地、中间为沟壑区, 长年以东南-西北对倒风向为主, 特殊的地形和气象条件导致企业内部无组织污染物很难及时扩散, 造成厂区及周边地区大气污染的加剧。本文以该厂为研究对象, 使用8级Andersen撞击分级采样器, 通过主动采样的方式对熔炼备料、鼓风炉熔炼、铸铅以及原料卸载等工艺过程中的无组织颗粒物进行分级采样, 并测定分析不同粒径颗粒物中铅 (Pb) 、锌 (Zn) 、铬 (Cr) 、铁 (Fe) 的含量和分布特征, 其目的旨在对铅锌冶炼行业开放源重金属污染及浓度分布特征进行研究, 为准确预测铅锌冶炼行业重金属迁移沉降特征、合理确定铅冶炼行业大气安全防护距离及防控区域的划分等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验仪器

Andersen分级采样器 (NVA—800, 美国) , 火焰原子吸收分光光度仪 (ICE3500, 美国) , 电子天平 (ME5—F, 德国) , 恒温恒湿箱 (SDH—150SD, 中国) , 马弗炉 (MF—1700C—S, 中国) 等。

2.2样品采集与分析

2.2.1样品采集

选择铅锌厂无组织排放量较大的熔炼备料、鼓风炉熔炼、铸铅和原料卸载工段下风向作为采样点, 采样高度1.2 m, 采样时间2013年8月10~14日, 每天连续采集24 h, 样品采集使用Andersen分级采样器 (流速:8.3 L·min-1, 1~9级粒径依次是:<0.43μm, 0.43~0.65μm, 0.65~1.1μm, 1.1~2.1μm, 2.1~3.3μm, 3.3~4.7μm, 4.7~5.8μm, 5.8~9.0μm和<100μm) 。滤膜选用石英滤膜, 实验共收集到样品90个。石英滤膜使用前需进行恒重处理, 具体过程为:将备选滤膜于马弗炉中800℃焙烧4 h以消除可能的重金属, 冷却后放入恒温恒湿箱平衡24 h (温度:25℃, 湿度50%) , 使用百万分之一的精密电子天平进行称重, 重复操作直至滤膜恒重。采样后滤膜用铝箔封装带回实验室, 于恒温恒湿箱中恒重24 h (温度:25℃, 湿度50%) 后称重、分析。采样期间主要气象因素见表1。

1.2.2 重金属元素分析

颗粒物采用重量法进行测定;重金属元素测试采用国家一级标准物质 (GSS系列) 进行准确度和精密度监控。样品前处理参照国家标准[16]进行, 具体过程为:用塑料剪刀将滤膜剪成小块, 置于聚四氟乙烯烧杯中, 分别加入5 m L浓硝酸 (优级纯) 、5 m L30%的过氧化氢, 侵泡4 h后加热至微沸10 min, 样品残渣使用硝酸溶液 (1+9) 继续消解至完全。消解液用蒸馏水定容至50 m L待试验测定。实验的同时进行现场空白和同步空白样品测定以消除操作与外界的影响。

1.3 数据处理与分析

试验所得数据均合理可用, 数据使用软件SPSS18.0进行处理, 并使用Origin Pro8软件绘图。粒径分布采用频率密度分布曲线和累计频率分布曲线反映, 粒度频率密度分布曲线能直观反映不同粒级颗粒物含量及颗粒物的中值粒径和颗粒物粗细部分的相对大小[17]。频率密度分布曲线常使用d M/d[lg (DP1-DP2) ]坐标和对数刻度坐标表示, 若得到像正态分布一样的对称性钟形曲线, 则认为该粒径分布符合正态分布, 其中d M/d[lg DP]的计算式[18]为

式 (1) 中:DP为颗粒空气动力学直径 (μm) ;ΔM为某级颗粒物质量浓度 (μg·m-3) (标准状态) ;Δ (lg DP) 为某级颗粒物粒径上限和下限的对数差值。

粒度累计频率曲线反映了每一粒级的频率及其以前粒级的百分比的总和。累计频率分布图应用对数概率坐标, 在这种坐标上符合对数正态分布的累计频率曲线为一条直线, 直线的中位经为几何平均质量粒径 (MMD) , 直线的斜率为几何标准偏差 (σg) 来表示[19]。

2 结果与讨论

2.1 不同粒径颗粒物特征分析

2.1.1 颗粒物排放量分析

按Andersen采样器粒径分级和传统分类[20]方法, 本文将空气动力学直径2.1μm作为粗、细粒子的分界点。利用岗位浓度反推法分别计算出各工艺开放源排放量[21], 计算公式为

式 (2) 中:Q为开放源的排放量 (g·h-1) ;u-为监测时段平均风速 (m·s-1) ;Si为岗位测点代表的面积 (m2) ;Ci为岗位测点污染物浓度值 (mg·m-3) 。

由式 (2) 可计算出各点位不同粒径的排放量, 其中细粒子排放量在134.03~637.54 g·h-1之间, 粗颗粒排放量在324.97~1198.34 g·h-1之间。细颗粒物排放量最大的为原料卸载, 最小的为铸铅, 而细颗粒物排放占颗粒物总量的比例最大的也是熔炼备料, 最小的为铸铅, 粗颗粒物排放量最大的为原料卸载, 最小的为铸铅, 而粗颗粒物排放占颗粒物总量的比例最大的是铸铅, 最小的为熔炼备料。具体结果见表2。

由表2可知, 各工艺颗粒物排放量大小关系基本为:原料卸载>鼓风炉熔炼>熔炼备料>铸铅。其中熔炼备料工艺颗粒物总排放量为830.24 g·h-1, 各粒径段颗粒物排放量范围在4.06~135.47 g·h-1之间, 其中0.43μm以下的排放量很少, 仅占总量的0.49%, 其他各粒径段排放量比较接近, 0.43~0.65μm段排放量最大, 占总排放量的16.32%;鼓风炉熔炼工艺颗粒物总排放量为1 079.03 g·h-1, 各粒径段颗粒物排放量范围在30.78~271.63 g·h-1之间, 其中5.8μm以上的占到总量的50.28%、0.43~2.1μm段排放量占总量的33.56%, 其他各段排放量相对较少;铸铅工艺各粒径段颗粒物总排放量为459.00 g·h-1, 各级排放量在6.48~130.82 g·h-1之间, 其中2.1~3.3μm段最小、其次为4.7~5.8μm和0.43μm以下级段, 第9级排放量最大, 占总量的28.50%, 第6级和第8级排放量相当, 均为19.37%, 第4级占12.35%, 其他各级所占比重均在10%以下;原料卸载点颗粒物排放量最大, 其总量为1 835.88 g·h-1, 各粒径段颗粒物排放量范围在57.27~466.54 g·h-1之间, 在第9级含量最大, 占到了25.40%, 其次为第2级, 约占总排放量的15.05%, 第8级占总量的14.24%, 其余各级均在10%以下。

2.1.2 颗粒物粒径分布

图1是不同工艺颗粒物粒径分布图, 可以看出各开放源颗粒物均呈现双峰结构。除铸铅大气颗粒物峰值都出现在粗粒径范围以外, 其他工艺段大气颗粒物在细粒子径段和粗粒子径段各出现一次峰值。熔炼备料工艺过程中的颗粒物主要来自破碎机破碎、工艺研磨和筛分过程, 可散发不同粒径段的颗粒物, 从图中也可以看其在细粒子 (0.43~0.65μm) 和粗粒子 (4.7~5.8μm) 径段各出现一个峰值;原料卸载点颗粒物主要来自扬尘, 其在0.43~0.65μm与4.7~5.8μm粒径段各出现一次峰值;鼓风炉熔炼颗粒物主要来自燃烧过程, 研究发现其峰值分别出现在0.43~0.65μm与5.8~9.0μm段, 分析认为熔炼过程中粗粒段峰值的出现主要与细颗粒物受冷凝塔高湿气流的影响, 迅速凝结增大有关;铸铅过程中逸散出来的颗粒物温度较高, 很容易与空气中其它颗粒物凝结, 使得粒径变大, 其峰值均处在粗粒径范围。

2.2 重金属元素排放量分析

根据各工艺重金属的监测结果, 利用公式2可计算出该厂区各工艺开放源重金属排放量, 如表3所示。各工艺重金属排放量大小依次为:原料卸载>鼓风炉熔炼>熔炼备料>铸铅。其中Pb元素在各工艺细、粗颗粒中的排放量分别为6.80~36.37 g·h-1和13.00~237.24 g·h-1, 细、粗颗粒排放量最大的工艺为原料卸载, 细颗粒物排放与总量比例的范围为8.48%~34.34%, 最大的是铸铅工艺。Zn元素在各工艺细、粗颗粒中的排放量分别为6.40~48.56 g·h-1和16.73~140.19 g·h-1, 细、粗颗粒排放量最大的工艺分别为熔炼备料和原料卸载, 细颗粒物排放与总量比例的范围为10.24%~45.87%, 最大的是熔炼备料工艺。Fe元素在各工艺细、粗颗粒中的排放量分别为0.64~12.82 g·h-1和13.36~41.67 g·h-1, 细、粗颗粒排放量最大的工艺为原料卸载, 细颗粒物排放与总量比例的范围为3.87%~23.52%, 最大的是原料卸载工艺。各工艺细、粗颗粒中Cr元素的排放量分别为0.74~7.34 g·h-1和0.11~12.83 g·h-1, 细、粗颗粒排放量最大的工艺分别为铸铅和原料卸载, 细颗粒物排放与总量比例的范围为35.24%~97.98%, 最大的是熔炼备料工艺。

2.3 重金属元素粒径分布特征

2.3.1 重金属颗粒粒径频率密度分布曲线特征

图2是不同工艺段4种重金属元素频率密度分布曲线图, 可以看出熔炼备料、鼓风炉熔炼、铸铅和原料卸载的频率密度分布曲线大致为对称性钟形曲线, 各工艺重金属颗粒粒径分布符合对数正态分布。不同工艺的重金属均出现单峰结构, 对于熔炼备料工艺, Pb、Zn、Fe、Cr的峰值分别出现在3.3~5.8μm、1.1~2.1μm、4.7~5.8μm、0.43~0.65μm, 对于鼓风炉熔炼工艺, Pb、Zn、Fe、Cr的峰值均出现在5.8~9.0μm, 对于铸铅工艺, Pb、Zn、Fe、Cr的峰值分别出现在2.1~3.3μm、3.3~4.7μm、3.3~5.8μm、0.43~0.65μm, 对于原料卸载工艺, Pb、Zn、Fe、Cr的峰值分别出现在3.3~4.7μm、5.8~9.0μm、3.3~4.7μm、4.7~5.8μm。

2.3.2 重金属颗粒粒径累计频率分布曲线特征

图3是各工艺段4种重金属元素累计频率分布曲线图, 由图可以看出熔炼备料、鼓风炉熔炼、铸铅和原料卸载的累计频率分布图大致为一条直线, 各工艺重金属颗粒粒径分布比较接近对数正态分布规律。根据图3查得的d50 (相应于F=50%) 、d15.9 (相应于F=15.9%) 和d84.1 (相应于F=84.1%) , 可知几何平均粒径dg=d50, 根据公式 (3) [19]并求出几何标准偏差 (σg)

由此可知, 熔炼备料工艺的Pb、Zn、Fe、Cr的几何平均粒径4.00μm、2.50μm、5.00μm、0.55μm, 其中细粒子分别占31.92%、45.87%、20.67%、97.98%, 仅铬元素的主要分布在细粒子中, 其他元素主要分布在粗粒子中;鼓风炉熔炼工艺的Pb、Zn、Fe、Cr的几何平均粒径8.20μm、8.20μm、8.20μm、5.50μm, 其中细粒子分别占8.48%、17.15%、3.87%、35.24%, 四种金属元素主要分布在粗粒子中;铸铅工艺的Pb、Zn、Fe、Cr的几何平均粒径2.60μm、3.70μm、5.20μm、0.85μm, 其中细粒子分别占45.82%、48.01%、21.18%、81.18%, 仅铬元素的主要分布在细粒子中, 其他元素主要分布在粗粒子中;原料卸载工艺的Pb、Zn、Fe、Cr的几何平均粒径3.90μm、6.80μm、3.90μm、4.10μm, 其中细粒子分别占8.48%、17.15%、3.87%、35.24%, 四种金属元素主要分布在粗粒子中。

一般观念认为, 来自于鼓风炉熔炼这种燃烧工艺, 排放的重金属颗粒物应该大多数处于颗粒粒径在0.1~2μm的积聚模态, 比来自熔炼备料和原料卸载的重金属颗粒物粒径小。然而, 研究结果表明, 鼓风炉熔炼无组织排放的重金属颗粒物粒径反而较大, 这有可能由于鼓风炉熔炼周边有冷凝塔, 使其周边湿度较大, 导致鼓风炉熔炼排放的重金属颗粒物迅速凝结, 粒径变大。相似的结果在Harrison R M在1981年的铅锌厂空气重金属特征研究中也有出现[22]。

注:表中括号内数据为几何标准偏差。

3 结论

1) 各工艺的开放源颗粒物排放量为459.00~1 835.88 g·h-1, 各工艺颗粒物排放量大小关系基本为:原料卸载>鼓风炉熔炼>熔炼备料>铸铅。不同工艺的开放源大气颗粒物均出现双峰结构, 其中熔炼备料和原料卸载峰值分别出现在0.43~0.65μm与4.7~5.8μm粒径段, 鼓风炉熔炼峰值分别出现在0.43~0.65μm与5.8~9.0μm段, 铸铅峰值分别出现在3.3~4.7μm与5.8~9.0μm段。

2) 熔炼备料、鼓风炉熔炼、铸铅和原料卸载工艺开放源Pb、Zn、Fe、Cr的排放量分别约为19.8~273.61 g·h-1、23.13~156.18 g·h-1、16.54~54.49 g·h-1、2.11~201.17 g·h-1, 排放量最大的工艺为原料卸载, Pb和Zn排放量最小的工艺是铸铅, Fe和Cr排放量最小的鼓风炉熔炼。