《温度和行驶循环显著影响柴油车的碳气体和颗粒物排放》

  • 来源专题:大气污染防治
  • 编译者: lhy
  • 发布时间:2020-06-18
  • 影响/目的:

    尽管使用生物燃料有潜在的好处,但公众对可能的直接和间接环境和空气质量影响感到关切。车用生物柴油替代石油柴油可以减少污染物排放,包括颗粒物(PM)、CO、元素碳(EC)、多环芳烃(PAHs)、挥发性有机物(VOCs)和总烃(THC)。然而,减排并不总是能实现的,而且因污染物而异。虽然很少有研究调查车辆排放的生物柴油PM对健康的影响,但有证据表明生物柴油比石油柴油具有更大的致突变性和细胞毒性,也有证据表明其致突变性降低。成分差异的知识对于理解气溶胶颗粒物的毒理学效应确实很重要,而且对于支持扩散、空气质量、预测和化学物质平衡模型的全球排放清单的正确核算也是必需的。本文旨在研究三种重型柴油机车辆从超低硫柴油(ULSD)转换为大豆甲酯基B20燃料后对SVOC排放的影响。本研究观察了在CDPF下游柴油颗粒中出现MW≥252amu的多环芳烃化合物的条件,对于排气流控制较差的较大hddv,甚至可以达到早期报告的低端浓度。这一罕见的观察结果表明,对现代L/MHDDV排放的颗粒物中多环芳烃的分析可能比以前认识的更为复杂。归根结底,本研究提供了环境保护局可用于满足其与RFS影响相关的法定报告要求的信息(http://www.epa.gov/oig).

    说明:

    本研究考察了燃料(超低硫柴油[ULSD]与20%v/v大豆基生物柴油-80%v/v石油混合物[B20])、温度、负荷、车辆、行驶循环和主动再生技术对轻型和中型重型柴油车(L/MHDDV)气相和颗粒相碳排放的影响。该研究使用底盘测功机设备进行,该设备支持低温操作(-6.7°C对21.7°C)和高达12000 kg的重载。利用热光学技术测定了气溶胶颗粒物中有机碳和元素碳的组成。采用先进的气相色谱/质谱(GC/MS)方法,对用传统过滤器和聚氨酯泡沫(PUF)采样介质采集的气相和颗粒相半挥发性有机物(SVOC)排放物进行了分析。研究范围内的OC和EC排放量平均为0.735 mg/km和0.733 mg/km。柴油机车辆的排放因子变化很大,使用催化柴油颗粒过滤器(CDPF)装置通常会降低废气中碳颗粒的排放,因为废气中含有约90%的w/w气相物质。有趣的是,用B20代替ULSD对SVOC排放没有显著影响,对于L/MHDDV,SVOC排放总量从0.030 mg/km到9.4 mg/km不等。然而,低温和车辆冷起动都显著增加了排气中的SVOC。实时颗粒测量表明,车辆再生技术确实影响了排放量,尽管使用散装化学技术无法解决再生效应。对柴油机排气中多环芳烃(PAHs;分子量(MW)≥252amu)的多组分毒性颗粒相的比较研究表明,在过去几十年中,其排放因子跨越了8个数量级。本研究观察了在CDPF下游柴油颗粒中出现MW≥252amu的多环芳烃化合物的条件,对于排气流控制较差的较大hddv,甚至可以达到早期报告的低端浓度。这一罕见的观察结果表明,对现代L/MHDDV排放颗粒物中多环芳烃的分析可能比以前认识的要复杂得多。

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  • 《Nature | 中国细颗粒物排放毒性控制》

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    • 编译者:朱晓琳
    • 发布时间:2025-07-14
    • 发表机构:清华大学 作    者:王书肖(通讯作者)     大气细颗粒物(PM2.5)污染是全球人群健康的首位威胁因素,而目前空气污染治理政策以降低PM2.5质量浓度为导向,忽视了PM2.5因来源和化学组成不同而导致的毒性差异。因此,探究人为源排放PM2.5的毒性效应、明确PM2.5毒性的来源、关键组分及作用机制,对于环境治理具有重要科学意义。     针对这一难题,该研究基于我国21个省份368个典型人为源排放PM2.5现场测试、化学指纹分析、细胞毒性拆解、大气暴露模式等多学科方法的综合研究,阐明人为源排放PM2.5毒性效应及其成因,率先发展了人为源排放PM2.5的毒性谱,量化了中国PM2.5毒性的来源、时空分布及变化趋势,提出了以削减毒性风险为导向的、因地制宜的空气污染精准防控新策略。     该研究揭示出不同来源PM2.5毒性效应差异可高达数十倍,其中民用固体燃料燃烧排放的PM2.5毒性最高,其次是船舶、冶金工业、刹车片磨损、柴油车、汽油车、水泥厂和电厂;阐明了上述毒性差异主要由PM2.5中关键毒性组分(如多环芳烃和毒性金属)决定,而后者又取决于原材料/燃料和工艺/污染控制技术等因素;进一步结合大气污染物排放清单,建立了我国首个大气PM2.5排放毒性清单;发现2005年以来中国工业源减排对于PM2.5质量减排的贡献最大,而基于毒性调控的排放削减主要来自于民用固体燃料燃烧源(约80%);通过融合大气传输模型与人群暴露风险评估,量化出我国不同地区一次PM2.5人群毒性暴露风险;发现胡焕庸线以东区域,工业密集、人口集中,PM2.5毒性与浓度的叠加效应显著,成为健康风险最高的地区。     研究采用多学科交叉的方式,为“细颗粒物的非等效毒性”这一科学问题提供了新的证据和思路。研究成果为推动PM2.5污染治理从“质量浓度控制”向“毒性风险控制”转变提供了科学支撑,也为全球空气污染治理和人群健康保障方面提供了理论依据。 发表日期:2025-7-9
  • 《三种煤中试燃烧室气体和颗粒物排放的比较-美国环境署》

    • 来源专题:大气污染防治
    • 编译者:lhy
    • 发布时间:2020-06-18
    • 影响/目的: 采用三种煤的中试规模燃煤燃烧室对气体和颗粒物排放进行了表征。除了排放特性外,还将使用FTIR对气体排放取样的测量与标准EPA参考方法6C、7E和10进行了比较。这项研究的进行和结果报告支持我们的合作伙伴在OAQPS。 说明: 煤炭燃烧产生的气体和颗粒物排放对人类健康和环境产生了不利影响,因此受到联邦和州政府机构的监管。为了更好地了解燃烧前和燃烧后控制对美国(U.S.)发现的各种煤的影响,需要详细的排放特征。虽然美国环境保护署(EPA)要求行业报告标准和几种有害空气污染物(HAP)的排放量,但监测和测量这些气体和颗粒物排放量的许多方法都依赖于时间综合采样技术。尽管这些排放报告提供了日常运行的总体表示,但它假定运行控制良好,不允许识别在给定一天内发生的实际燃烧事件。目前的研究不仅描述了三种煤(烟煤、次烟煤和褐煤)的排放特性,而且还研究了改进测量和监测技术的仪器使用,这些技术提供实时、连续的排放数据。测试是使用美国环保署的多污染物控制研究设施完成的,这是一个使用工业标准排放控制技术的中试规模燃煤燃烧室,位于北卡罗来纳州三角研究公园。根据烟气(预电除尘器和后电除尘器)的测量值计算排放量,以表征气体种类(CO、CO2、O2、NOX、SO2、其他酸性气体和几种有机HAP)以及细颗粒和超细颗粒(质量、尺寸分布、数量计数、元素碳、有机碳和黑碳)。本文还报道了传统EPA法与傅立叶红外光谱法测定CO、NOX和SO2的比较。