“煤基温室气体与大气污染物排放特征”专栏

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“煤基温室气体与大气污染物排放特征”专栏

来源：煤炭学报

专栏来自于《煤炭学报》2022年第12期，共5篇成果。

行业视野: 煤化工
类别; 26个
关键词; 31位
专家; 5篇
论文; 896IP
点击量; 1413次
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中国燃煤电厂大气污染物排放研究进展

作者(Author)：顾晨, 赵瑜

摘要：中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，燃煤电厂是大气污染物主要排放源之一。为持续改善环境空气质量，中国制定和实施了逐步严格的排放标准和控制措施以减少燃煤电厂的大气污染物排放。准确量化燃煤电厂的排放特征和长期趋势对于深入认识煤电行业环境影响至关重要。回顾了 20 a 来我国燃煤电厂的控制历程与排放标准，对燃煤电厂大气污染物排放的研究进展进行综述，旨在提升对我国煤电行业大气污染控制进程和排放演变规律的认识，并为其环境污染治理提供科学依据。 2000—2020 年，我国燃煤电厂经历了排放增加、污染缓和、政策加严和超低排放改造 4 个阶段基于逐步完善的“ 自下而上” 排放清单研究方法，三大常规污染物( PM2.5 、SO2 和 NOx ) 的排放量分别在 2004—2005、2005—2006 和 2011 年前后出现拐点并稳步下降。其中，细颗粒物年排放量由百万吨级下降至十万吨级，SO2和NOx年排放量由千万吨级下降至百万吨级。由于对污染治理信息掌握不足，部分全球及亚洲排放清单对我国煤电行业排放水平存在高估。在西电东送等国家战略影响下，我国东部高电力需求区域煤电行业排放占比逐渐下降，而西部能源富集区域排放占比逐渐增加。此外，基于卫星观测的“自上而下”方法也被应用于评估煤电行业排放控制措施的实施效果。过去 20 a 间，我国煤电装机容量和发电量占比显著下降，但与欧美等发达国家相比仍相对较高。未来应在提高非化石能源利用占比的同时，进一步加强煤炭清洁利用，充分发挥其在电力安全和供应保障中的基础性作用，并持续降低大气污染物和温室气体排放强度，实现减污降碳、协同增效的目标。

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煤炭学报

2022年第12期

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燃煤城市及其周边地区“ 双代” 后大气环境颗粒物的化学特征

作者(Author)：牛红亚, 史沥介, 任秀龙, 金妞, 王硕, 李淑娇, 胡偲豪, 吴春苗, 卢彦琦, 樊景森, 孙玉壮

摘要：2020 年 10 月，燃煤工业城市邯郸市完成“ 气代煤” 、“ 电代煤” 工程。为研究“ 双代” 工程后细颗粒物(PM2.5)的化学特征，采集 2018—2020 年邯郸市冬季 4 次污染过程以及 2020 年其周边地区(魏县和鸡泽县)冬季 1 次大气污染过程 PM2.5 样品，进行水溶性离子和碳质气溶胶分析。结果显示，相较于 2015 年“双代”工程实施初期，2020 年邯郸市冬季 PM2.5 质量浓度下降 40.8%，表明“双代”工程的实施，使邯郸市空气质量得到有效的改善。 4 次污染过程中邯郸市 PM2.5 呈碱性，平均质量浓度分别为(153.9±97.7)，(164.5±78.7)，(137.3±72.9)和(161.8±84.3) μg/ m3，魏县和鸡泽县PM2.5平均质量浓度为(123.5±47.3)和(124.5±53.4) μg/m3。水溶性离子分析显示，SNA(NH+，NO-和SO2-)质量浓度最高，占水溶性离子总质量浓度的85.3%~90.0%。相较于邯郸市 4342016 年冬季，“双代”工程后作为燃煤示踪物的 Cl- 质量浓度下降 48.0%，表明“双代”工程取得良好成效。 NO-与SO2-质量浓度比显示，移动源(汽车尾气)的贡献高于固定源(燃煤)。碳质气溶胶分34析显示，总碳(TC)在邯郸市 PM2.5中占比下降 55.2%。邯郸市、魏县和鸡泽县有机碳(OC)与元素碳(EC)质量浓度比均大于 2，表明存在二次有机碳(SOC)污染。相关性分析与主成分分析结果显示，“ 双代” 工程实施过程中邯郸市碳质气溶胶主要来源由燃煤、汽车尾气逐渐转变为生物质燃烧。通过潜在源分析，邯郸市、魏县和鸡泽县主要潜在源区为山西中部、山东西北部以及河南北部。

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煤炭学报

2022年第12期

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典型工业过程一次颗粒物实时排放特征

作者(Author)：葛宏飞, 孔少飞, 刘晋宏, 冯韵凯, 覃思, 祁士华

摘要：工业过程是我国大气颗粒物的主要来源之一。为满足当前高精度排放清单的构建，亟需对其污染物排放质量浓度的动态变化和排放因子开展实测。基于稀释通道采样系统，对水泥生产、医药制造、玻璃制造、纺织(燃煤锅炉)和钢铁烧结 5 类典型工业过程颗粒物进行测试，获得可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、亚微米颗粒物(PM1.0)和黑碳(BC)的实时排放量，对 PM1.0 /PM2.5， PM2.5 /PM10和BC/PM2.5(质量浓度比)的日变化进行分析，更新各类一次颗粒物的排放因子。上述 5 类典型工业过程的 PM2.5和 BC 平均日排放质量浓度分别为(1.60±1.13)，(5.08±3.29)，(0.14± 0.12)，(0.87±0.42)和(0.79±0.30) mg/m3，以及(24.03±16.40)，(40.38±20.47)，(2.59±1.64)， (11.44±10.02)和(5.98±4.33) μg/m3，具有明显的日变化，高值时段分别为低值时段的1.16~2.53 倍和1.57~2.40倍。这可能与不同时间段内燃料添加改变燃烧状态和污染控制设备效率波动有关，因此高时间分辨率污染物排放清单的构建需考虑这些日变化特征。水泥生产行业的BC/PM2.5 为清单编制技术手册中推荐值(0.002)的 7.5 倍，钢铁烧结行业为推荐值(0.001)的 8.6 倍，且其 BC 排放因子分别为 0.11 和 0.02 mg / kg，远低于技术手册中的 230 和 2.52 mg / kg，若以技术手册中推荐的BC排放系数建立排放清单会高估BC的排放量。制药、玻璃制造、纺织(燃煤锅炉)的BC/PM2.5 分别为(0.009 5±0.005 0)，(0.030 3±0.026 9)和(0.010 2±0.008 0)，BC 排放因子分别为 0.43，0.29 和 0.68 mg / kg，技术手册中并未给出 BC 参考排放系数。研究数据可为更新清单编制技术手册和建立 BC 排放清单提供实测数据支撑。

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煤炭学报

2022年第12期

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燃煤电厂和民用燃煤排放细颗粒物的微观特征及差异

作者(Author)：张银晓, 刘磊, 严沁, 孔少飞, 李卫军

摘要：燃煤电厂和民用燃煤是我国空气污染的主要贡献源，而获取其排放颗粒物的形貌、组分、混合状态等微观信息对于大气颗粒物的溯源工作具有重要意义。利用透射电子显微镜和 X 射线能谱仪获取了山东和江苏某燃煤电厂和山东农村民用燃煤所排放细颗粒物的形貌、组分、混合状态和粒径分布等单颗粒特征并进行了对比。研究结果显示，在燃煤电厂所排放的细颗粒物中，矿物颗粒和富硫颗粒等非碳质颗粒物占主导，占所分析颗粒物总数的 93.6%。这些矿物颗粒主要是由硅、氧和金属元素组成，而富硫颗粒主要由硫元素组成。在民用燃煤所排放的细颗粒物中，有机颗粒和黑碳颗粒等碳质颗粒物占主导。研究发现，民用燃煤在明烧和闷烧过程中所排放细颗粒物的形貌和组分也具有较大差异。民用燃煤在明烧过程会排放大量的黑碳颗粒，其占所分析颗粒物总数的96. 9%;这些黑碳颗粒主要由碳元素组成，并呈长链状或团簇状。而民用燃煤在闷烧过程主要排放有机颗粒，其也由碳元素组成，但呈圆形或近圆形的半透明状。粒径分析结果显示，燃煤电厂所排放细颗粒物的粒径峰值在 700 nm 左右，高于民用燃煤的 500 nm。燃烧工况的差异是导致燃煤电厂和民用燃煤所排放细颗粒物存在巨大差异的主要原因。

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煤炭学报

2022年第12期

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基于涡动及走航观测的晋东南煤矿区甲烷分布特征

作者(Author)：刘艳秋, 秦凯, COHENBlakeJason, 康涵书, 胡玮, 鹿凡, 武晓晖, 杨成立

摘要：甲烷是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体，在大气中的寿命仅为 10 a 左右，但其全球增温潜势却是CO2的几十倍。大气中的甲烷体积分数可以更加迅速地对温室减排活动做出响应，相较于CO2减排，控制和减少甲烷排放是短期内应对气候变化的最有效手段之一。煤炭开采行业是我国甲烷的最主要排放源之一。在碳达峰和碳中和的国家战略需求下，控制和利用煤炭活动产生的甲烷排放，必将成为“十四五”期间我国甲烷排放控制行动的重点，厘清煤矿行业的甲烷排放特征具有重要意义。煤炭开采活动产生的甲烷排放受到地质赋存、开采方式、利用情况等众多因素影响，传统的“ 自下而上” 排放因子清单方法不确定性较大，基于大气甲烷体积分数观测数据的“ 自上而下”技术正成为监测核算甲烷排放的重要方法。 2021 年秋冬季，采用“固定+走航”相结合的观测手段，以我国典型的甲烷高排放区( 晋东南煤矿区) 为实验区域，获取一手观测数据，分析并揭示近地面甲烷体积分数特征及其潜在的排放源信息。结果表明:1 甲烷体积分数的时空变化性强，煤矿区本底甲烷体积分数值是清洁本底的近 1.7 倍，极端高值可达本底值的 40 ~ 50 倍;2 甲烷体积分数在 1 d 内的变化与煤炭生产活动密切相关，逐日变化受气象扩散条件影响较大;3 绝大多数甲烷体积分数高值位于煤矿生产相关区域，但由于扩散作用的影响，煤炭生产对甲烷体积分数时空分布影响存在一定的空间偏离性和时间滞后性。地面“固定+走航观测”手段可以提供精细化的甲烷排放特征信息，研究结论可为基于观测“自上而下” 地构建煤炭行业甲烷排放清单奠定一定基础。

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煤炭学报

2022年第12期

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