机械化焦炉周边环境空气中多环芳烃及碳组分的特征研究

发布时间：2020-05-29 05:48

【摘要】：我国焦炭产量占世界总产量的60%,炼焦过程是有机污染物的重要排放源之一·,严重影响周边环境空气质量,尤其是细细颗粒物中有机污染物容易通过呼吸进入人体危害健康。关于机械化焦炉周边环境空气中污染物特征的研究,对污染物在周边环境空气中迁移转化规律的研究具有重要意义,并为人体暴露风险的研究提供重要基础数据。本研究以6个典型机械化焦炉周边环境空气为研究对象,采集了颗粒物和气态污染物样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和元素分析仪分别测定了多环芳烃(PAHs)和有机碳(OC)和元索碳(EC)。系统分析了PAHs、OC和EC的污染水平、粒径分布特征和空间分布特征,探讨了PAHs在颗粒物中的附着机制,初步分析了OC、EC和PAHs的相关性。获得的主要结论如下：1.焦化厂区环境空气中16特别贵PAHs的总浓度范围为3376.69～18160.95ng/m3。苯并(a)芘(BaP)是炼焦过程排放的特征污染物,BaP的质量浓度为51.22ng/m。,总BaP等效浓度(BaPeq)浓度为262.06ng/m3是BaP浓度的5倍,并且焦炉炭化室越高,其厂区工人PAHs勺暴露风险越小。16种PAHs的logKp与logPL0相关性较好(r2=0.90),m4为-0.446,PAHs附着于颗粒物的机制主要是吸收机制。应将机械化焦炉周边环境空气中荼(NaP)、菲(PhA)、苯并(a,h)葸(DbA)、BaP和苯并(b)荧蒽(BbF)作为首要污染物进行监测。2.焦化厂区≤2.1μm粒径颗粒物中10种PAHs的浓度和毒性水平明显高于其他粒径段。总PAHs和单体PAHs(除荧葸外)在≤2.1μm粒径段呈响峰分布,并且单体PAHs相对质量随着PAHs环数和分子量的增加而增加。3.焦炉下风向单体PAHs的分布特征与焦炉机侧相似,显著不同于焦炉焦侧。PM10中∑12PAHs对颗粒相PAHs的贡献在91.81%-96.81%范围内。炼焦炉周边环境PM10中单体PAHs的分布特征基本一致,屈、苯并(a)葸、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧葸、BaP贡献较大,占PM10中∑12PAHs的61.68%～77.58%,其中屈的贡献最大,占∑12PAHs的21.54%-26.59%,BaP对∑12PAHs的贡献为7.56%～11.36%；二苯并(a,h)葸对PM10中∑12PAHs的毒性贡献最大,其次为BaP。焦炉下风向不同距离处PM10中BaP浓度没有明显变化,并且BaP的浓度是对照点的2倍左右。焦化厂区边界焦炉下风向采样点PM10中BaP的质量浓度分别为《炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16 1 71-2012)》中规定厂界BaP浓度限值(0.01μg/m3)的4.9倍。焦炉焦侧PAHs的气相比例略低于颗粒相,而其他采样点均是气相比例高于颗粒相,并随着与焦炉距离的增加PAHs的气相比例呈增大的趋势。机焦炉周边环境空气PAHs赋存于颗粒物中主要是吸收机制起作用。4.焦炉顶和厂区环境空气TSP中OC的质量浓度分别为291.60μg/m3、 377.76μg/m3,EC的浓度分别为255.05μg/m3、151.73μg/m3。厂区EC的质量浓度低于焦炉顶,OC浓度明显高于焦炉顶。焦炉项和厂区环境空气OC和EC主要存在于细颗粒物中。焦炉项OC在1.4-2.1 btm粒径段出现明显的单峰,而厂区OC则在≤1.4μm段出现单峰,厂区OC比焦炉顶更趋向于向细颗粒物分布。焦炉顶和厂区环境中EC的粒径分布特征相似。机械化焦炉周边环境空气TSP中OC、EC的一次源主要是炼焦过程,焦炉下风向二次源的贡献明显高于其他方向。为了减轻焦化厂工人OC的暴露水平,不仅要监控炼焦过程直接排放的一次有机碳(POC),还要控制SOC前体物的排放,从而减少SOC的污染。5.焦炉顶无组织排放≤2.1μm颗粒物中OC/EC值为1.3,该值对OC和EC来源解析研究具有重要意义。厂区≤1.4μm粒径段颗粒物中二次有机碳(SOC)的浓度最高,1.4～2.1μm段和≤1.4μm段颗粒物中SOC对OC的贡献较高。对于≤10.2}.tm颗粒物,随着粒径的减小,SOC浓度和SOC对OC的贡献均呈增大的趋势。6.焦化厂区环境空气颗粒物中总PAHs与OC存在显著的正相关性,与EC不存在明显相关性。单体PAHs(除苊外)与OC的相关性明显优于与EC的相关性,并且4-6环PAHs与OC存在显著相关性。机械化焦炉附近环境空气颗粒物中OC、EC和PAHs之间均存在显著相关性,单体PAHs与EC、OC相关系数均随着分子量和环数的增加呈增加的趋势。BaP与EC、 OC均具有较好的相关性,相关系数为分别为0.918和0.884,一元线性回归方程y=2.245x-0.068和y=1.756x+105.027可以表征BaP与EC、OC的关系。
【图文】：

山西省,比例,义山

６０0／0邋…。逡逑中国焦煤资源分布不均，山西是炼焦煤炭储量最大的省份，也是全国主要的焦炭生逡逑产和贸易地，图１－１表示了邋２００６年？２０１２年中国和山西省焦炭产量义山西省焦炭产量占逡逑全国的比例。由图１－１可知，山西省焦炭产量占全国的比例在１９．４0／。？２９．２0／。么间，虽然逡逑近几年比例略有降低，但山西省焦炭产量基本保持不变。逡逑５００００１逦Ｐ１００逡逑４００００－逦Ｐ邋Ｐ邋＇扣逡逑Ｋ邋３００００－邋Ｉ逦Ｉ逦W逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦．６。。＾逡逑ｆ邋Ｉ邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋Ｉ邋５逡逑Ｉ邋２００００－逦＾逦＾逦＾逦＾逦＾逦Ｊ逦Ｊ逦．４０邋山逡逑１。。。。言师眷师．２。逡逑２００６逦２００７逦２００８逦２００９逦２０１０逦２０１１逦２０１２逡逑中国焦巧产量Ｉ邋Ｉ邋ｉｌｌ西省焦屲心量一■一山西所占比例逡逑图１－１邋２００６年－２０１２年中国和山西省焦炭产量逡逑巧ｇｕｒｅ邋１－１邋Ｃｏｋｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ａｎｄ邋Ｓｈａｎｘｉ邋ｄｕｒｉｎｇ邋２００６邋ａｎｄ邋２０１２逡逑１逡逑

焦化厂,地理位置,机焦炉

４．３ｍ机焦炉４座，６ｍ和３．２ｍ机焦炉各一座，进行机焦炉周边环境空气中ＰＡＨｓ、０Ｃ逡逑和ＥＣ的特征研究。６个焦化厂分别用ＥＣＣ、ＹＣ、ＹＷ、ＹＭ、ＨＸ和ＪＴ表示，６个焦逡逑化厂的地理位置见图２－１。机焦炉的型巧和其他状态参数影响了炼焦过程的污染物排放逡逑量，进而影响焦炉周边环境空气的污染状况，表２－１分别列出了邋６个焦化厂的详细参数。逡逑中国逦山西省逡逑图２－１焦化厂的地理位置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ邋ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｏｂｓｅｒｖａｔｅｄ邋ｃｏｋｉｎｇ邋ｐｌａｎｔｓ邋ｉｎ邋Ｓｈａｎｘｉ，邋Ｃｈｉｎａ．逡逑２５逡逑
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X784;X51

【参考文献】