基于同步辐射技术研究城市生活垃圾焚烧中元素的迁移转化及其对环境的影响
发布时间：2022-08-01 11:35
城市的快速发展导致生活垃圾的产生越来越多,垃圾焚烧因其减容量大、资源回收效率高等优点,已成为生活垃圾处理的一种发展趋势。目前我国正在大力推广垃圾焚烧,然而垃圾焚烧带来的二次污染,如重金属元素、酸性气体的排放污染等不容忽视。同步辐射技术因其具有低的检出限、高精度、原位无损等优点,而成为分析复杂环境样品的有效手段。本论文工作利用同步辐射X射线荧光分析（Synchrotron radiation X-ray fluorescence,SRXRF）和同步辐射X近边结构（X-ray absorption near-edge Structure,XANES）等技术研究了生活垃圾焚烧排放物中元素的含量及迁移特性,对垃圾焚烧厂周边大气颗粒物的污染特征、来源和细胞毒理特性进行了分析,并评估了焚烧排放颗粒物对周边大气环境的影响。S和Cl在生活垃圾焚烧过程及无害化处理焚烧产物中对重金属的迁移有重要影响。本文利用XANES技术分析了原生垃圾（厨余）、焚烧产物飞灰和炉渣、焚烧厂烟气排放沉降点的大气颗粒物中的S、Cl等的化学形态,利用SRXRF和ICP-MS等技术分析元素的浓度。结果显示,S在原生垃圾、飞灰和炉渣...
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 城市生活垃圾焚烧问题
1.1.1 城市生活垃圾处理现状
1.1.2 城市生活垃圾焚烧的副产物
1.2 生活垃圾焚烧产生的二次污染物研究现状
1.2.1 金属元素的特征及迁移转化
1.2.2 S、Cl元素的特征及迁移转化
1.2.3 垃圾焚烧对大气颗粒物的影响
1.2.4 利用同步辐射技术研究生活垃圾焚烧问题的现状
1.3 本论文的研究意义和研究内容
第二章 实验原理与方法
2.1 同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）
2.1.1 同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）
2.1.2 EXAFS和XANES的原理和应用领域
2.1.3 XANES的元素化学种态分析
2.1.4 XANES实验
2.2 同步辐射X荧光分析技术
2.2.1 同步辐射X荧光分析原理
2.2.2 X射线荧光分析实验
2.2.3 微束X射线荧光分析实验
2.3 其他研究方法概述
2.3.1 电感耦合等离子体质谱仪
2.3.2 离子色谱实验
2.3.3 扫描电子显微镜
2.4 采样及制样方法
第三章 垃圾焚烧中S、Cl的特征及迁移转化
3.1 实验条件及数据处理
3.1.1 样品准备
3.1.1.1 采样点的设置
3.1.1.2 样品采集
3.1.2 样品测量和数据分析
3.2 生活垃圾处理过程中S和Cl的特征及迁移转化
3.2.1 原生垃圾、炉渣、飞灰及焚烧厂烟气排放沉降点大气颗粒物中轻元素的含量
3.2.2 原生垃圾、炉渣、飞灰、沉降点大气颗粒物中S的化学种态
3.2.3 飞灰、炉渣、沉降点大气颗粒物中Cl的化学种态
3.2.4 生活垃圾焚烧过程中S和Cl的迁移转化
3.3 S、Cl元素的水溶性离子特征
3.4 小结
第四章 垃圾焚烧中金属元素的特征及迁移转化
4.1 实验
4.1.1 样品准备
4.1.2 样品测量和数据处理
4.2 原生垃圾中金属元素的特征
4.3 飞灰和炉渣中金属元素的特征
4.3.1 金属元素含量及富集特征
4.3.2 有毒元素Pb的化学种态
4.4 飞灰和炉渣的形貌特征
4.5 飞灰和炉渣单颗粒的元素分布图像
4.6 小结
第五章 生活垃圾焚烧对周边大气颗粒物的影响
5.1 生活垃圾焚烧厂烟气排放沉降点大气颗粒物采样
5.2 周边沉降点大气颗粒物的特征
5.2.1 质量浓度粒径分布
5.2.2 不同粒径段颗粒物的形貌特征
5.2.3 沉降点大气颗粒物中金属元素的特征
5.3 生活垃圾焚烧厂周边大气颗粒物的源解析
5.3.1 单颗粒源解析
5.3.2 Pb的来源示踪源解析
5.4 大气颗粒物的细胞生物学效应
5.4.1 实验试剂和仪器
5.4.2 实验样品和方法
5.4.3 实验结果与讨论
5.5 小结
第六章 总结和展望
附录：铅蓄电池的铅污染研究
1. 样品准备和数据测量
2. 结果和讨论
3. 小结
参考文献
论文发表情况
参加会议
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]垃圾焚烧飞灰中主要元素的深度分布及形态[J]. 侯霞丽,李晓东,陈彤,陆胜勇,纪莎莎,任咏. 浙江大学学报(工学版). 2015(05)
[2]我国城市生活垃圾处理行业2013年发展综述[J]. Specialized Committee of Urban Domestic Refuse of CAEPI;. 中国环保产业. 2014(12)
[3]中国城市生活垃圾的现状与管理对策探讨[J]. 梁斯敏,樊建军. 环境工程. 2014(11)
[4]PIXE和XRF用于北京新镇地区PM2.5源解析研究[J]. 金象春,张贵英,肖才锦,黄东辉,袁国军,姚永刚,王兴华,华龙,王平生,倪邦发. 原子能科学技术. 2014(07)
[5]日本垃圾处理的经验及对我国的启示[J]. 薛冰川. 世界环境. 2014(02)
[6]四氧化三铅组成的测定实验改进研究[J]. 高仁金,郭巧萍. 实验科学与技术. 2013(06)
[7]珠三角某垃圾焚烧厂周边环境空气重金属分布特征研究[J]. 张海龙,李祥平,林必桂,齐剑英,陈永亨,任明忠,方建德. 环境科学学报. 2013(07)
[8]泰安市某蓄电池生产企业周围土壤重金属污染现状调查与分析[J]. 赵爱霞,姜咏栋,王玉军,刘元鹏,王京春. 山东农业大学学报(自然科学版). 2013(02)
[9]Sulfur speciation and bioaccumulation in camphor tree leaves as atmospheric sulfur indicator analyzed by synchrotron radiation XRF and XANES[J]. Jianrong Zeng,Guilin Zhang,Liangman Bao,Shilei Long,Mingguang Tan,Yan Li,Chenyan Ma,Yidong Zhao. Journal of Environmental Sciences. 2013(03)
[10]Utilization of municipal solid waste incineration fly ash in lightweight aggregates[J]. 谭文发,王里奥,黄川,刘元元,J.E.Green,D.Newport,T.Green. Journal of Central South University. 2012(03)
博士论文
[1]上海地区灰霾过程中的主要物理和化学问题研究[D]. 龙时磊.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
硕士论文
[1]城市生活垃圾在焚烧过程中的重金属迁移特性研究[D]. 任松彦.华南理工大学 2013
[2]城市生活垃圾焚烧过程中硫和氯的行为研究[D]. 吕国强.昆明理工大学 2004
[3]垃圾焚烧过程中典型重金属污染物的分布特性研究[D]. 张若冰.浙江大学 2002
本文编号：3667375
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 城市生活垃圾焚烧问题
1.1.1 城市生活垃圾处理现状
1.1.2 城市生活垃圾焚烧的副产物
1.2 生活垃圾焚烧产生的二次污染物研究现状
1.2.1 金属元素的特征及迁移转化
1.2.2 S、Cl元素的特征及迁移转化
1.2.3 垃圾焚烧对大气颗粒物的影响
1.2.4 利用同步辐射技术研究生活垃圾焚烧问题的现状
1.3 本论文的研究意义和研究内容
第二章 实验原理与方法
2.1 同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）
2.1.1 同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）
2.1.2 EXAFS和XANES的原理和应用领域
2.1.3 XANES的元素化学种态分析
2.1.4 XANES实验
2.2 同步辐射X荧光分析技术
2.2.1 同步辐射X荧光分析原理
2.2.2 X射线荧光分析实验
2.2.3 微束X射线荧光分析实验
2.3 其他研究方法概述
2.3.1 电感耦合等离子体质谱仪
2.3.2 离子色谱实验
2.3.3 扫描电子显微镜
2.4 采样及制样方法
第三章 垃圾焚烧中S、Cl的特征及迁移转化
3.1 实验条件及数据处理
3.1.1 样品准备
3.1.1.1 采样点的设置
3.1.1.2 样品采集
3.1.2 样品测量和数据分析
3.2 生活垃圾处理过程中S和Cl的特征及迁移转化
3.2.1 原生垃圾、炉渣、飞灰及焚烧厂烟气排放沉降点大气颗粒物中轻元素的含量
3.2.2 原生垃圾、炉渣、飞灰、沉降点大气颗粒物中S的化学种态
3.2.3 飞灰、炉渣、沉降点大气颗粒物中Cl的化学种态
3.2.4 生活垃圾焚烧过程中S和Cl的迁移转化
3.3 S、Cl元素的水溶性离子特征
3.4 小结
第四章 垃圾焚烧中金属元素的特征及迁移转化
4.1 实验
4.1.1 样品准备
4.1.2 样品测量和数据处理
4.2 原生垃圾中金属元素的特征
4.3 飞灰和炉渣中金属元素的特征
4.3.1 金属元素含量及富集特征
4.3.2 有毒元素Pb的化学种态
4.4 飞灰和炉渣的形貌特征
4.5 飞灰和炉渣单颗粒的元素分布图像
4.6 小结
第五章 生活垃圾焚烧对周边大气颗粒物的影响
5.1 生活垃圾焚烧厂烟气排放沉降点大气颗粒物采样
5.2 周边沉降点大气颗粒物的特征
5.2.1 质量浓度粒径分布
5.2.2 不同粒径段颗粒物的形貌特征
5.2.3 沉降点大气颗粒物中金属元素的特征
5.3 生活垃圾焚烧厂周边大气颗粒物的源解析
5.3.1 单颗粒源解析
5.3.2 Pb的来源示踪源解析
5.4 大气颗粒物的细胞生物学效应
5.4.1 实验试剂和仪器
5.4.2 实验样品和方法
5.4.3 实验结果与讨论
5.5 小结
第六章 总结和展望
附录：铅蓄电池的铅污染研究
1. 样品准备和数据测量
2. 结果和讨论
3. 小结
参考文献
论文发表情况
参加会议
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]垃圾焚烧飞灰中主要元素的深度分布及形态[J]. 侯霞丽,李晓东,陈彤,陆胜勇,纪莎莎,任咏. 浙江大学学报(工学版). 2015(05)
[2]我国城市生活垃圾处理行业2013年发展综述[J]. Specialized Committee of Urban Domestic Refuse of CAEPI;. 中国环保产业. 2014(12)
[3]中国城市生活垃圾的现状与管理对策探讨[J]. 梁斯敏,樊建军. 环境工程. 2014(11)
[4]PIXE和XRF用于北京新镇地区PM2.5源解析研究[J]. 金象春,张贵英,肖才锦,黄东辉,袁国军,姚永刚,王兴华,华龙,王平生,倪邦发. 原子能科学技术. 2014(07)
[5]日本垃圾处理的经验及对我国的启示[J]. 薛冰川. 世界环境. 2014(02)
[6]四氧化三铅组成的测定实验改进研究[J]. 高仁金,郭巧萍. 实验科学与技术. 2013(06)
[7]珠三角某垃圾焚烧厂周边环境空气重金属分布特征研究[J]. 张海龙,李祥平,林必桂,齐剑英,陈永亨,任明忠,方建德. 环境科学学报. 2013(07)
[8]泰安市某蓄电池生产企业周围土壤重金属污染现状调查与分析[J]. 赵爱霞,姜咏栋,王玉军,刘元鹏,王京春. 山东农业大学学报(自然科学版). 2013(02)
[9]Sulfur speciation and bioaccumulation in camphor tree leaves as atmospheric sulfur indicator analyzed by synchrotron radiation XRF and XANES[J]. Jianrong Zeng,Guilin Zhang,Liangman Bao,Shilei Long,Mingguang Tan,Yan Li,Chenyan Ma,Yidong Zhao. Journal of Environmental Sciences. 2013(03)
[10]Utilization of municipal solid waste incineration fly ash in lightweight aggregates[J]. 谭文发,王里奥,黄川,刘元元,J.E.Green,D.Newport,T.Green. Journal of Central South University. 2012(03)
博士论文
[1]上海地区灰霾过程中的主要物理和化学问题研究[D]. 龙时磊.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
硕士论文
[1]城市生活垃圾在焚烧过程中的重金属迁移特性研究[D]. 任松彦.华南理工大学 2013
[2]城市生活垃圾焚烧过程中硫和氯的行为研究[D]. 吕国强.昆明理工大学 2004
[3]垃圾焚烧过程中典型重金属污染物的分布特性研究[D]. 张若冰.浙江大学 2002
本文编号：3667375
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