多环芳烃的污染排放和控制趋势

多环芳烃的控制
1）可以通过改变燃料的组成、保证一定的过剩空气系数、控 制好燃烧温度来优化燃烧过程以实现PAHs的控制。
2）采用烟气急冷技术，缩短飞灰的再合成时间。 3）灰斗内飞灰再循环。飞灰重新进入高温炉，附着的PAHs再 次燃烧分解。
4）改进烟气净化装置，如除尘器Biblioteka Baidu电子束净化器。同时深入 开展对烟气中多环芳烃净化的研究。
进一步研究发现，长三角城市群大气中低分子量化合物 (<4环的化合物)的污染水平随着季节温度的升高而升高,高分 子量的化合物相反,随着季节温度的升高而降低。究其原因， 一方面由于温度高的季节，低分子量化合物更易挥发到大气中， 以气态形式存在，另一方面,由于夏季温度高的季节，日照时 间也长，阳光强烈，一些高分子量反应活性强的化合物如：苯 并[a]芘和苯并[ghi]芘等可能会由于光化学反应而被降解，所 以在颗粒物上的污染水平相应减少。
4）停留时间 延长含灰烟气在高温炉膛区的停留时间,并缩短其在再 合成区的停留时间，则能有效地遏制多环芳烃的生成。 5）一次风/二次风 过剩空气系数一定，增大二次风，并沿切向喷入床料 区,在床料区形成强烈的气—固湍流,迫使床料区的细粒子 下沉 , 在燃烧室中具有更长的停留时间 , 燃烧更完全 , 减少 多环芳烃排放。 6）锅炉负荷 烟气中 PAHs 总量随负荷升高呈现线性下降的趋势 , 且。 负荷升高改善了炉内的燃烧条件 , 加速了高环芳烃的分解 及向低环转化，高环芳烃浓度减小非常快。
以昆山市、吴江市、 苏州市、常熟市、南通市、 张家港市、江阴市和无锡市 为研究区域，按照城市、城 乡结合部和农村分三类布设， 布设 PAS 采样点 31 组。
长三角城市群大气采样点位分布示意图
长三角城市群大气中多环芳烃的浓度
年平均值为96.3ng/m3低于上海市城郊大气中PAHs的浓度(城 市:167ng/m3;郊区:216ng/m3)。 BaP年平均浓度高达2.25ng/m3，超出国标规定限值两倍多。
针对燃煤电厂的PAHs的控制
燃煤过程中PAHs的生成机理
1）直接释放 含有微量多环芳烃的原煤在未充分燃烧的条件下，排 出含有少量PAHs的烟气。 2）热解合成 煤在热解和不完全燃烧条件下具有形成多环芳烃的化 学结构。因为煤的主要成分是由不饱和键连接而成的芳香 族和非芳香族组成的三维网状结构。在加热条件下网状结 构分解成小分子物质，这些物质经过环化反应形成多环化 合物。 3）高温缩合 煤热解或燃烧不完全的条件下分解产生的低分子量碳 氢化合物在高温条件下分解成自由基团，自由基团进一步 脱氢重组成低级芳香环，从而聚合成多环芳烃。
控制趋势——从源头入手
从根本上解决 PAHs 的污染问题，就有必要进行源解析研究。 广义上的源解析包括两种：一种只定性判断出主要的污染物来 源类型，称之为源识别；另一种不仅判断出主要的污染源类型， 还要定量计算各类排放源的贡献大小，称之为源解析（source apportionment）。也有将两者统称为源解析。
其它多环芳烃污染的预防措施
由于规模及成本原因，民营企业的燃烧除尘及污染净 化设施大多落后或缺失，因此必须加强管理和监督检查。 同时积极采用新技术、新工艺，提高各类燃油燃气排放设 备的燃烧效率以及杜绝生产过程中的“跑、冒、滴、漏” 现象。` 北方地区冬季采用地区集体供暖措施，加强公共检测， 在公共场合禁止吸烟。
PAHs的危害
接触沥青、煤焦油等富含多环芳烃的工人，易发生 职业性皮肤癌； 云南宣威肺癌高发的主要危险因素是燃烧烟煤所致 的市内空气多环烃污染。 人体（非职业接触）接触多环芳烃的途径： • 污染了的大气（释放源为汽车、工厂和民用木材、煤、 矿物油）； • 污染的室内空气(香烟烟雾、敞口炉) ； • 吸烟 ； • 使用含PAH的产品 ； • 屋内灰尘 ； • 从污染了的土壤和水经皮肤吸收 ； • 污染了的食品和饮水 。
利用主成分分析法进行PAHs污染 来源的解析
本研究中每个季节均提取3个主成分(PC)。
PC1：以五环和六环PAHs(BaP、IP、DahA和BghiP)为主。机动 车尾气和天然气等相关的交通石油燃烧；、 PC2：三环的Phe、Ant和Flt为主，代表煤和生物质燃烧为主 的排放源； PC3：以Ace和Flu等二环单体为主，代表焦炉燃烧源。
利用主成分分析法进行PAHs污染 来源的解析
主成分分析法: 将包含所有来源信息的PAHs原始数据进行特征提取、 信息集中和降低维数 , 推求出一个或若干个综合性的特征 指标对环境样品进行分类识别 , 并通过对比各成分的矩阵 载荷量推测有关污染源的信息。
由于不需要预先设定污染源的特点,已被广泛的用于不 同环境基质的PAH来源解析。
长三角城市群大气样品中PAHs总量与BaP量的相关性
根据上述研究可知长三角城市群大气中PAHs的污染冬季高 于夏季，这可能是因为冬季气候寒冷，属于采暖期，需要消耗 更多的煤炭等。出自以外，夏季的高气温、强光照也会使PAHs 挥发和降解作用比冬季强。另外，由于人为活动的原因,城区 PAHs的浓度高于人为活动较少的郊外;高区的大气清洁度较低 区好。
大气中的PAHs
PAHs在环境中的存在形态主要与其本身的物理化学性质和 环境温度等因素有关。小分子量(环数较低，两环到四环) 的 PAHs 在气相和固相中均有分布，主要以气态为主 , 而大 分子量的PAHs(五环、六环)较难挥发主要吸附在大气中的 颗粒物上,外界条件改变时,二者可以相互转化。 70%-90% 的PAHs 吸附在粒径小于 5µm 的可吸入颗粒物上 ,绝 大部分PAHs集中吸附在精细颗粒物(D粒径<1µm)上;且在粒 径小于0.12µ m的特细颗粒中 ,PAHs 及其衍生物的含量更高。 而粒径小于0.12µm的大气颗粒中的PAHs极易进入人体呼吸 道,从而造成更大的危害。
影响多环芳烃生成的因素
1）煤品质 由于不同品种煤的PAHs含量和燃烧效率不同，导致烟 气中PAHs浓度不同。相同温度下，高级煤产生的PAHs比低 级煤要高。 2）过剩空气系数 在一定范围里，过剩空气量增加，PAHs可与氧反应生 成二氧化碳和水，但系数过大，温度降低，利于PAHs产生。 3）温度 随着温度的升高PAHs呈现降低—升高—降低。提高燃 烧温度可以导致PAHs分解，更有利于燃烧。但是在高温合 成区，PAHs的产生是吸热反应，升温会促进其合成。PAHs 主要是在 120-330 ℃的再合成区形成，应减少烟气在此温 度范围的停留时间。
多环芳烃(PAHs)的污 染排放和控制趋势
背景介绍
在20世纪80年代初,国外就开始关注大气中的 PAHs,20世纪 90 年代中期以来 , 我国对PAHs 的研究 逐渐深入,对北京、南京、天津、广州等城市和地 区空气中的PAHs展开了全面研究。 我国大气已受到PAHs不同程度的污染。 北方大气中PAHs浓度：74.86-1970.40ng/m3 ； 南方大气中PAHs浓度：19.73-497.40 ng/m3。 我国国标《环境空气质量标准》 (GB 30952012) 中规定环境空气中 BaP 的日平均浓度和年平 均浓度限值分别为2.5ng/m3和1.0ng/m3。
长三角城市群大气PAHs源识别使用芴/(芴+芘)、苯并a蒽 /(苯并a蒽+䓛)和茚并芘/(茚并芘+苯并苝)的比值进行PAHs 来源判定。
长三角城市群大气样品中 PAHs 的比值
长三角城市群所有大气样品中Flt/(Flt+Pyr)比值均大于 0.5，说明该区域大气中PAHs主要源自煤和生物质燃烧。 BaA/(BaA+Chr)比值在春夏季小于0.2，说明以石油源为主， 而秋冬季节其比值在0.2～0.35之间，说明为石油源和燃烧 源的混合源。IP/(IP+BghiP)比值在夏秋季节大于0.5，也表 明其为煤或生物质的燃烧。 判断结果是煤和生物质燃烧、交通石油源为长三角城市 群大气样品中 PAHs 的主要组成部分。
PAHs的时空分布特征
PAHs 季节变化趋势为秋季 ＞ 冬季 ＞ 春季 ＞ 夏季。 从空间上看，浓度较高的 PAHs 采样点不在城市而是在乡镇。 BaP与 PAHs 的时空分布基本一致，不同区域分布不均。
长三角城市群大气样品中PAHs总量与BaP量 的相关性
• 长三角城市群四季大 气样品中PAHs 的总量 与BaP的量呈显著正相 关关系( P＜ 0.01)，相 关系数为 0. 707。 •冬季大气中PAHs与 BaP的线性斜率远小于 其它季节，说明与其它 季节相比，冬季大气中 的BaP浓度相对偏高， 可能存在BaP排放较多。
将主成分分析结果结合多元线性回归分析，可在各主成 分与总PAHs浓度间建立关联，进而获得各主成分对总 PAHs浓 度的贡献率。
多元线性回归分析结果和各主成分贡献率
由上表结果可知，交通石油源、煤和生物质燃烧和焦炉排 放源对长三角城市群大气中PAHs的年平均贡献率分别为38.1%、 42.4%和19.5%。 煤和生物质燃烧及交通石油源对长三角城市群大气中 PAHs 的贡献率在 80% 左右，以夏、秋和冬这3个季节较为明显。这 与本研究区域相近的上海郊区大气中 PAHs 的来源一致。 春夏秋的PAHs来源主要是来自于机动车，冬季的来源包括 机动车和锅炉燃煤取暖。
长三角城市群大气中的多环芳烃分布与 来源
由于长三角城市群人口稠密，也是经济快速发展的 区域，环境空气中的污染物直接威胁到人体的健康。 在我国长三角城市群开展区域密集布点监测。在区 域尺度上对长三角城市群大气中 PAHs 的污染水平和时 空分布特征进行研究。 通过数据分析和对比，探讨大气中 PAHs 的潜在来 源，以期为阐明我国经济快速发展区域大气 PAHs 污染 演变趋势提供科学依据。
加强对各种车辆的管理，提高车辆的有效使用率。车 主要自觉树立低碳环保意识，尽量少开车，多乘坐公共交 通工具。开发更多改善机动车燃料利用效率的技术。
开发更多改善机动车燃料利用效率的技术。改善油品 质量，采用清洁能源作为汽车燃料 ,研究开发替代燃料(氢 燃料、液化石油气、压缩天然气和醇类燃料等)。
PAHs污染处理技术
PHAs的简介
多环芳烃是含有2个或2个以上苯环的碳氢化合物的总称。 按照芳环的连接方式可以分为稠环芳香烃和孤立多环芳香 烃。
稠环类：两个碳原子为两 个苯环所共有。
非稠环型：苯环与苯环之 间各由一个碳原子相连。
PAHs（多环芳烃）是半挥发性的“三致”有机污染物, 蒸气压低,广泛存在于大气中，能与-NO2、-OH及-NH2等发生 作用会生成致癌性更强的PAHs衍生物。能更易吸附于颗粒物。 PAHs也是一种在POPs，易吸附在大气中的悬浮颗粒物上，能 通过全球效应远距离迁移沉积到偏远地区，导致全球范围的 污染传播。 PAHs 进入环境的途径主要分为三种：①自然途径，如 植物释放，成岩作用等；②来自石油，包括石油泄漏、正常 油轮排放、城镇地面冲刷或别的途径；③燃烧生成，包括来 自汽车排放、燃煤、森林火灾、生物质燃烧、冶炼厂等。
甄别环境中PAHs污染源的方法
利用比值法进行PAHs污染来源的解析
比值法是目前PAHs源识别的最主要方法。 依据：PAHs 进入环境的途径主要有自然途径、来自石油、燃 烧生成。每一种途径所产生的 PAHs 都有其独特的成分和 比值，通过这些特定的成分和比值，可以粗略判断 PAHs 的来源，一般作为参考。 常用的比值：①轻重组分比例（ H/L ）。依据样品中的 PAHs 轻重组分比例（ H/L ）可初步判定主要污染源。例如石油 源PAHs中以低分子量为主和燃烧源以高分子量为主 ②同分异构体比例。如菲/蒽、荧蒽/芘等，来推断环境中 PAH的来源。例如石油源中的菲/蒽大于燃烧源。
对于已经造成的PAHs污染，可以采用物理、化学、生物的 方法去除。 物理法：包括混凝、沉淀、吸附、萃取、蒸馏等。可以通 过加热降低水中的 BaP ；利用丙酮萃取底泥或土壤中的 PAHs；利用活性炭或打孔树脂吸附。物理方法只能使污染 物的形态和地点发生改变，常作为预处理手段，与其他方 法联用。 化学法 : 超临界水氧化、湿法氧化、声化学氧化和光催化 氧化、紫外光照法。 生物法：利用微生物和植物的新陈代谢作用，将有机污染 物降解成为无害物质。