宁夏燃煤电厂周围降水降尘中硫氮沉降特征研究
发布时间：2021-12-24 00:34
燃煤电厂是SO2和NOx的主要排放源之一。本世纪初以来,随着煤炭等行业的快速发展,中国西北地区大气酸沉降速率加快。以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为监测点,初步探讨了2019年1—6月电厂周围降水降尘S、N组成特征。结果表明:研究区SO42-月沉降量、NO3-月沉降量、NH4+月沉降量、无机N月沉降量、SO42-/NO3-和NO3-/NH4+均存在较大变异,其平均值分别为（2.51±0.07）、（1.17±0.05）、（0.23±0.01）、（1.40±0.05） kg·hm-2·month-1、（3.82±0.26）和（5.34±0.21）;马莲台电厂和灵武电厂具有较高的SO42-月平均沉降量、N...
【文章来源】：生态环境学报. 2020,29(06)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
3个电厂地理位置
大气沉降主要分为干沉降和湿沉降。湿沉降可以利用雨量筒进行人工收集。干沉降收集方法较为复杂，且测定结果具有很大的不确定性，常见的方法有替代面法、穿透水法、离子树脂交换法、苔藓S同位素示踪、推算法和遥感数据分析等。其中，替代面法虽仅能收集到直径>2μm的颗粒物沉降（吴玉凤等，2019），但获得的降尘化学组成对于评价酸沉降状况仍具有积极意义（邢建伟等，2017）。本研究采用手动采样器结合替代面法收集降水降尘混合样品，发现研究区SO42-月沉降量变化范围为0.19—5.80 kg·hm-2·month-1，平均值为(2.51±0.07)kg·hm-2·month-1，与1990s—2010s亚洲水平（Gao et al.,2018）和全国水平（Yu et al.,2017）以及酸沉降较为严重的中国南方S沉降水平相当，如重庆市近郊（何瑞亮等，2019）、江西千烟洲和湖南会同两个典型森林生态系统（程正霖等，2017），但高于中国华北、内蒙古、东北和青藏高原等生态区的平均水平（Yu et al.,2017）。降水降尘中SO42-/NO3-可以反映大气S来源：SO42-/NO3->1时，说明燃煤等固定污染源占主导；反之，说明汽车尾气排放等移动污染源占主导（Yao et al.,2002）。研究区SO42-/NO3-的变化范围为0.17—19.15，平均值为(3.82±0.26)，体现了S沉降来源以燃煤为主导的特点。段雷等（2002）采用稳定法确定了中国土壤S沉降临界负荷，认为研究区普遍可接受的S沉降大于6.4g·m-2·a-1。因此，虽然研究区S沉降量处于较高水平，但尚未超过土壤S沉降临界负荷。然而，考虑到S沉降的时间累积性及其与N沉降的耦合效应（Gao et al.,2018),3个电厂S排放的控制工作依然不容忽视。图3 3个电厂间月平均S、N沉降量的差异
图2 研究区S、N月沉降量及其比值的变化范围与SO42-沉降量的变化趋势不同，1999s—2010s全国NO3-沉降量由4.44 kg·hm-2·a-1上升至7.73kg·hm-2·a-1(Yu et al.,2017）。本研究中，研究区NO3-月沉降量的变化范围为0.16—3.24kg·hm-2·month-1，平均值为(1.17±0.05)kg·hm-2·month-1，与华南生态区的观测值相当，高于全国平均值；3个电厂NH4+月平均沉降量的变化范围为0.10—0.63 kg·hm-2·month-1，平均值为(0.23±0.01)kg·hm-2·month-1，低于全国大部分生态区的观测值，但远高于青藏高原各市县的报道结果（王伟等，2018）。一般认为，NO3-主要来源于工业N排放（Boyer et al.,2002），如电厂煤炭燃烧和汽车尾气排放等；NH4+主要来自农业氨释放（Huang et al.,2012;Qiao et al.,2015），如农田N肥挥发、禽畜养殖以及土壤微生物活动等。因此，NO3-/NH4+可以表征N沉降的来源：其值>1时，N沉降主要来自工业排放，反之则为农业源（何瑞亮等，2019）。本研究中，NO3-/NH4+的变化区间为0.94—16.10，平均值为(5.34±0.21)，表明3个电厂N沉降以NO3-形式为主。与其他工业活动较少的区域相比，如北京市石匣流域（王焕晓等，2018）、西宁市近郊（许稳等，2017）、黑龙江省凉水国家级自然保护区（宋蕾等，2018）以及湖南省亚热带农田和林地（朱潇等，2018),3个电厂具有较高的NO3-沉降量、较低的NH4+沉降量，体现了研究区N排放以工业源为主导的特点。依据段雷等（2002）针对研究区N沉降临界负荷阈值的界定（1—2 g·m-2·a-1），本结果意味着研究区N沉降量超过了土壤可接受范围，其生态效应值得密切关注。
【参考文献】：
期刊论文
[1]重庆市近郊大气无机氮、硫沉降特征及其来源分析[J]. 何瑞亮,蒋勇军,张远瞩,段世辉,王正雄,王家楠,范佳鑫. 生态学报. 2019(16)
[2]大气氮沉降监测方法研究进展[J]. 吴玉凤,高霄鹏,桂东伟,刘学军. 应用生态学报. 2019(10)
[3]重点煤电基地大气污染物扩散对京津冀的影响[J]. 伯鑫,田飞,唐伟,李洋,杜晓惠,雷勋杰,李时蓓,赵晓宏,孙洪涛,周北海. 中国环境科学. 2019(02)
[4]宁东基地不同燃煤电厂周边土壤5种重金属元素污染特征及生态风险[J]. 罗成科,张佳瑜,肖国举,毕江涛. 生态环境学报. 2018(07)
[5]小流域大气氮干湿沉降特征[J]. 王焕晓,庞树江,王晓燕,樊彦波. 环境科学. 2018(12)
[6]青藏高原氮沉降研究现状及草地生态系统响应研究进展[J]. 王伟,刘学军. 中国农业大学学报. 2018(05)
[7]黑龙江凉水国家级自然保护区大气氮沉降特征[J]. 宋蕾,田鹏,张金波,金光泽. 环境科学. 2018(10)
[8]亚热带农田和林地大气氮湿沉降与混合沉降比较[J]. 朱潇,王杰飞,沈健林,肖润林,王娟,吴金水,李勇. 环境科学. 2018(06)
[9]我国南方两个典型森林生态系统的硫、氮和汞沉降量[J]. 程正霖,罗遥,张婷,段雷. 环境科学. 2017(12)
[10]西宁近郊大气氮干湿沉降研究[J]. 许稳,金鑫,罗少辉,冯兆忠,张霖,潘月鹏,刘学军. 环境科学. 2017(04)
博士论文
[1]我国能源金三角宁东煤化工基地大气细颗粒物的污染特征及来源解析[D]. 梁晓雪.兰州大学 2019
[2]西北地区典型能源工业基地排放对局地环境空气质量的影响[D]. 王金相.兰州大学 2018
[3]中国大气活性氮干湿沉降与大气污染减排效应研究[D]. 许稳.中国农业大学 2016
硕士论文
[1]火电厂周围土壤和水体硫化物分布规律与其排放硫的相关性探讨[D]. 佟海.太原理工大学 2016
[2]基于ADMS的火电厂高架源排放二氧化硫浓度分布特征研究[D]. 裴旭倩.太原理工大学 2015
本文编号：3549488
【文章来源】：生态环境学报. 2020,29(06)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
3个电厂地理位置
大气沉降主要分为干沉降和湿沉降。湿沉降可以利用雨量筒进行人工收集。干沉降收集方法较为复杂，且测定结果具有很大的不确定性，常见的方法有替代面法、穿透水法、离子树脂交换法、苔藓S同位素示踪、推算法和遥感数据分析等。其中，替代面法虽仅能收集到直径>2μm的颗粒物沉降（吴玉凤等，2019），但获得的降尘化学组成对于评价酸沉降状况仍具有积极意义（邢建伟等，2017）。本研究采用手动采样器结合替代面法收集降水降尘混合样品，发现研究区SO42-月沉降量变化范围为0.19—5.80 kg·hm-2·month-1，平均值为(2.51±0.07)kg·hm-2·month-1，与1990s—2010s亚洲水平（Gao et al.,2018）和全国水平（Yu et al.,2017）以及酸沉降较为严重的中国南方S沉降水平相当，如重庆市近郊（何瑞亮等，2019）、江西千烟洲和湖南会同两个典型森林生态系统（程正霖等，2017），但高于中国华北、内蒙古、东北和青藏高原等生态区的平均水平（Yu et al.,2017）。降水降尘中SO42-/NO3-可以反映大气S来源：SO42-/NO3->1时，说明燃煤等固定污染源占主导；反之，说明汽车尾气排放等移动污染源占主导（Yao et al.,2002）。研究区SO42-/NO3-的变化范围为0.17—19.15，平均值为(3.82±0.26)，体现了S沉降来源以燃煤为主导的特点。段雷等（2002）采用稳定法确定了中国土壤S沉降临界负荷，认为研究区普遍可接受的S沉降大于6.4g·m-2·a-1。因此，虽然研究区S沉降量处于较高水平，但尚未超过土壤S沉降临界负荷。然而，考虑到S沉降的时间累积性及其与N沉降的耦合效应（Gao et al.,2018),3个电厂S排放的控制工作依然不容忽视。图3 3个电厂间月平均S、N沉降量的差异
图2 研究区S、N月沉降量及其比值的变化范围与SO42-沉降量的变化趋势不同，1999s—2010s全国NO3-沉降量由4.44 kg·hm-2·a-1上升至7.73kg·hm-2·a-1(Yu et al.,2017）。本研究中，研究区NO3-月沉降量的变化范围为0.16—3.24kg·hm-2·month-1，平均值为(1.17±0.05)kg·hm-2·month-1，与华南生态区的观测值相当，高于全国平均值；3个电厂NH4+月平均沉降量的变化范围为0.10—0.63 kg·hm-2·month-1，平均值为(0.23±0.01)kg·hm-2·month-1，低于全国大部分生态区的观测值，但远高于青藏高原各市县的报道结果（王伟等，2018）。一般认为，NO3-主要来源于工业N排放（Boyer et al.,2002），如电厂煤炭燃烧和汽车尾气排放等；NH4+主要来自农业氨释放（Huang et al.,2012;Qiao et al.,2015），如农田N肥挥发、禽畜养殖以及土壤微生物活动等。因此，NO3-/NH4+可以表征N沉降的来源：其值>1时，N沉降主要来自工业排放，反之则为农业源（何瑞亮等，2019）。本研究中，NO3-/NH4+的变化区间为0.94—16.10，平均值为(5.34±0.21)，表明3个电厂N沉降以NO3-形式为主。与其他工业活动较少的区域相比，如北京市石匣流域（王焕晓等，2018）、西宁市近郊（许稳等，2017）、黑龙江省凉水国家级自然保护区（宋蕾等，2018）以及湖南省亚热带农田和林地（朱潇等，2018),3个电厂具有较高的NO3-沉降量、较低的NH4+沉降量，体现了研究区N排放以工业源为主导的特点。依据段雷等（2002）针对研究区N沉降临界负荷阈值的界定（1—2 g·m-2·a-1），本结果意味着研究区N沉降量超过了土壤可接受范围，其生态效应值得密切关注。
【参考文献】：
期刊论文
[1]重庆市近郊大气无机氮、硫沉降特征及其来源分析[J]. 何瑞亮,蒋勇军,张远瞩,段世辉,王正雄,王家楠,范佳鑫. 生态学报. 2019(16)
[2]大气氮沉降监测方法研究进展[J]. 吴玉凤,高霄鹏,桂东伟,刘学军. 应用生态学报. 2019(10)
[3]重点煤电基地大气污染物扩散对京津冀的影响[J]. 伯鑫,田飞,唐伟,李洋,杜晓惠,雷勋杰,李时蓓,赵晓宏,孙洪涛,周北海. 中国环境科学. 2019(02)
[4]宁东基地不同燃煤电厂周边土壤5种重金属元素污染特征及生态风险[J]. 罗成科,张佳瑜,肖国举,毕江涛. 生态环境学报. 2018(07)
[5]小流域大气氮干湿沉降特征[J]. 王焕晓,庞树江,王晓燕,樊彦波. 环境科学. 2018(12)
[6]青藏高原氮沉降研究现状及草地生态系统响应研究进展[J]. 王伟,刘学军. 中国农业大学学报. 2018(05)
[7]黑龙江凉水国家级自然保护区大气氮沉降特征[J]. 宋蕾,田鹏,张金波,金光泽. 环境科学. 2018(10)
[8]亚热带农田和林地大气氮湿沉降与混合沉降比较[J]. 朱潇,王杰飞,沈健林,肖润林,王娟,吴金水,李勇. 环境科学. 2018(06)
[9]我国南方两个典型森林生态系统的硫、氮和汞沉降量[J]. 程正霖,罗遥,张婷,段雷. 环境科学. 2017(12)
[10]西宁近郊大气氮干湿沉降研究[J]. 许稳,金鑫,罗少辉,冯兆忠,张霖,潘月鹏,刘学军. 环境科学. 2017(04)
博士论文
[1]我国能源金三角宁东煤化工基地大气细颗粒物的污染特征及来源解析[D]. 梁晓雪.兰州大学 2019
[2]西北地区典型能源工业基地排放对局地环境空气质量的影响[D]. 王金相.兰州大学 2018
[3]中国大气活性氮干湿沉降与大气污染减排效应研究[D]. 许稳.中国农业大学 2016
硕士论文
[1]火电厂周围土壤和水体硫化物分布规律与其排放硫的相关性探讨[D]. 佟海.太原理工大学 2016
[2]基于ADMS的火电厂高架源排放二氧化硫浓度分布特征研究[D]. 裴旭倩.太原理工大学 2015
本文编号：3549488
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