大兴安岭6种主要乔木树种燃烧过程的含碳气体释放特征

【目的】气候变暖带来的环境问题越来越突出,含碳气体排放量增加是温室效应的主要原因,而森林火灾排放含碳气体仅次于化石燃料燃烧,是全球变暖的重要因素,为了实现定量探究森林火灾对气候变暖的影响,需要准确估算森林火灾含碳气体的排放量。【方法】以大兴安岭6种主要乔木的枝和叶为研究对象,通过室内燃烧试验的方法,利用Testo350烟气分析仪测定其在燃烧过程中含碳气体的排放量,分析不同可燃物排放气体差异性,并计算可燃物的排放因子和修正燃烧效率。【结果】1)燃烧过程中6种乔木枝、叶燃烧含碳气体(CO、CO_2、CxHy)排放量的平均值枝为2 406.18、18 486、184.88 mg·dm~(-3);叶为2 297.43、20 548.6、166.27 mg·dm~(-3);2)6种乔木枝的CO_2气体排放量差异不显著,樟子松叶的CO_2排放量显著低于其余5种乔木,剩余5种乔木差异不显著。6种乔木枝和叶的CO、C_xH_y排放量差异显著;3)6种乔木枝、叶含碳气体的排放因子(EFi)范围分别为CO(118.97～195.00)、CO_2(1 290.12～1 672.50)、C_xH_y(8.10～17.32)g·kg~(-1);4)叶的修正燃烧效率(MCE):针叶乔木阔叶乔木;同种针叶乔木的修正燃烧效率(MCE):枝叶,而同种阔叶乔木的修正燃烧效率(MCE):枝叶。【结论】根据气体排放量计算了不同气体的排放因子,利用排放因子可对大兴安岭森林火灾排放的含炭气体进行估算;修正燃烧效率结果能定量反映出本文在实验条件下可燃物都达到了明然状态,修正燃烧效率越低产生的不完全燃烧产物就越多;修正燃烧效率结果说明了针叶乔木叶相对于阔叶乔木叶燃烧不充分,针叶乔木叶燃烧产生的CO量多;研究结果将对估计大兴安岭森林火灾含碳气体排放总量和其对环境的影响提供一定的理论依据。     

杉木枯落物燃烧释放污染物特征及PM2.5成分分析

【目的】探究杉木人工林枯落物在不同燃烧状态时的气态及颗粒态污染物排放特征,并提取、测定细颗粒物(PM 2.5 )污染物的化学成分,揭示林火及林地清理等对杉木枯落物分解、养分循环和大气环境的影响。【方法】分别以杉木人工林枯落物中的叶、枝、皮、干4种主要组分为研究对象,运用自主设计的生物质模拟燃烧系统,采用室内模拟燃烧试验,分析阴燃和明燃2种不同燃烧状态不同枯落物组分释放的气态污染物和PM 2.5 特征及差异。采用德国Elementar元素分析仪,测定PM 2.5 中的碳质成分;采用超声提取-离子色谱和ICP/MS技术,测定PM 2.5 中的水溶性离子和水溶性无机元素。【结果】基于杉木枯落物燃烧时的实时测定,CO 2、CO、NO x 、C x H y 、PM 2.5 的排放因子(EF,单位质量燃料在燃烧后产生的污染物质量)变化范围在阴燃条件下分别是1 001.4~1 364.5、202.3~358.8、0.53~3.09、23.17~53.07、5.11~38.37 g ·kg -1 ,而明燃时分别为1 092.4~1 520.7、115.1~242.6、0.16~1.96、1.21~41.50、2.58~21.07 g ·kg -1 。此外,提取测定PM 2.5 成分的结果表明,颗粒物主要由碳质组分、水溶性离子及少量水溶性无机元素等组成。其中碳质组分含量最大,占50%以上,有机碳(OC)和元素碳(EC)平均质量分数分别为43.29%和12.91%;PM 2.5 中测定出6种阳离子(Li +、Na +、NH + 4、K +、Mg 2+、Ca 2+)和5种阴离子(F -、Cl -、NO 2 -、SO 4 2-、NO - 3),总水溶性离子占10%~33%,阴燃以Cl -、K +、Ca 2+、SO 4 2-为主要组分,明燃以K +、Cl -、SO 4 2-、Na +为主;PM 2.5 中提取测定出16种无机元素,分别为K、Ca、Na、Mg、P、Zn、Al、Cu、As、Ba、Cr、Fe、Mn、Cd、Li、Pb,含量极少,仅占PM 2.5 的0.04%~0.58%,其中K、Ca、Na、Mg、P、Zn为主要元素成分,占总无机元素的96.8%~98.8%。【结论】在不同燃烧状态下,杉木枯落物释放各污染物的排放因子存在显著差异,除CO 2外的其他污染物排放因子在阴燃时显著高于明燃;在同一燃烧状态时,杉木枯落物不同组分的CO、CO 2、NO x 、C x H y 和PM 2.5 等污染物的排放因子也存在显著差异。杉木枯落物燃烧排放的PM 2.5 主要由碳质组分、水溶性离子及少量无机元素等成分组成,阴燃时的各成分排放因子整体表现为高于明燃时。     

保定市常见城市绿化树种对PM2.5滞纳能力的研究

为了探究绿化树种对改善城市污染的影响,选取保定市11种常见城市绿化树种,对其滞纳PM2.5能力进行了探讨。利用冠层分析仪(LAI-2000)、叶面积扫描仪和气溶胶再发生器(QRJZFSQ—I)测定各树种的叶面积指数、单位叶面积PM2.5滞纳量,并计算单位绿地面积PM2.5滞纳量,结果表明:叶面积指数、单位叶面积PM2.5滞纳量、单位绿地面积PM2.5滞纳量3个指标,都是针叶树大于阔叶树,说明针叶树对PM2.5的滞纳能力高于阔叶树;针叶树、阔叶树叶面积指数范围分别为2.172 1~3.026 3、0.873 8~2.120 5,单位叶面积PM2.5滞纳量范围分别为0.53~1.39mg/m~2、0.11~0.34mg/m~2,单位绿地面积PM2.5滞纳量范围分别为1.151 2~4.206 6mg/m~2、0.108 8~0.622 8mg/m~2。     

东北三大硬阔燃烧过程烟气释放特征

以东北"三大硬阔"为研究对象,采用外业调查和室内控制环境燃烧实验相结合的方法,分别对3种树木的枝、皮和干部进行气体排放量的测定,并对比分析不同树种及部位气体排放量的差异,通过计算分别得出CO2、CO、CxHy、NO和SO2气体的排放因子。研究结果显示:3种乔木各部位(枝、皮和干)之间CO2排放量、CO排放量、CxHy排放量、NO排放量、SO2排放量和含碳气体(CO2、CO和CxHy)总量以及5种气体(CO2、CO、CxHy、NO和SO2)总量平均值都存在差异,但差异显著性不相同;3种乔木燃烧皮部与干部的CO排放量、CxHy排放量、NO排放量以及SO2排放量平均值存在显著的差异(P<0.05),而CO2排放量、含碳气体(CO2、CO和CxHy)总量以及5种气体(CO2、CO、CxHy、NO和SO2)总量平均值差异不显著;而枝部CO排放量与NO排放量3种乔木之间差异不明显;胡桃楸、水曲柳和黄菠萝的各部位的CO2平均排放因子分别为2.960 8、3.068 2和2.649 2,CO、CxHy、NO和SO2的排放因子都比CO2要小很多。     

湖南主要经济林树种滞留PM2.5等颗粒污染物能力研究

以湖南省7种常见经济林树种为研究对象,研究其在单位叶面积上对空气中PM2.5等颗粒物的滞留量,为揭示湖南省主要经济林树种降低空气中PM2.5等颗粒污染物能力提供科学依据。结果表明:不同树种单位叶面积吸附PM2.5的量各不相同,主要受其叶表微结构、枝叶密集度、叶质地、叶面倾角等因素的影响。各树种单位叶面积吸附PM2.5量由大到小排序依次为板栗(0.144μg/cm~2)、柑橘(0.038μg/cm~2)、油茶(0.034μg/cm~2)、花椒(0.03μg/cm~2)、枣(0.029μg/cm~2)、杜仲(0.023μg/cm~2)、光皮树(0.019μg/cm~2)。各树种单位叶面积吸附TSP、PM1、PM10量大小排序规律基本相同。板栗单位叶面积吸附TSP、PM1、PM10量最大,分别达到1.088、0.04、0.47μg/cm~2,光皮树单位叶面积吸附的TSP、PM1、PM10量最小,分别为0.119、0.006、0.048μg/cm~2。就叶习性而言,单位叶面积吸附的TSP、PM1、PM10、PM2.5量表现为常绿树种大于落叶树种。     

广西主要乔木树种碳含量测定

在广西收集10个树种共62株，分别对叶、枝、皮、干采样，采用 K2 Cr2 O7-H2 SO4容量法测定碳含量。结果表明：树干碳含量约比其他器官高5％左右，树叶、树枝和树皮无显著差异，但不同树种的器官碳含量有一定差异；10个树种碳含量进行生物量加权平均计算，综合碳含量﹥470 g/ kg，针叶树高于阔叶树，慢生树种高于速生树种。     

北京主要绿化树种叶表面微形态与PM2.5吸滞能力

以北京大兴21个绿化树种为研究对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片在自然状态和饱和状态下PM2.5吸滞量进行定量分析,并应用原子力显微镜(AFM)对其中8个最常见的树种叶表面微形态特征进行观察,测定叶表面粗糙度等参数,阐释植物叶片吸附PM2.5机制。结果表明:21个树种自然状态下单位面积PM2.5吸滞量不尽相同,整体表现为针叶树种显著高于阔叶乔木和灌木树种,其中桧柏、白皮松较大,黄栌、紫薇吸滞量较小;饱和状态下,PM2.5吸滞量显著增加,但其吸滞能力排序与自然状态下基本保持一致。植物叶表面存在褶皱、沟槽,粗糙度相对较高的树种,PM2.5吸滞能力强;叶表面相对光滑,突起部位轮廓较平缓,粗糙度小的树种,其吸滞PM2.5能力相对较弱;不同树种粗糙度大小与其吸滞PM2.5能力排序基本一致,呈显著指数正相关(R2=0.707)。本研究为合理选择滞尘能力强的绿化树种提供理论依据,从而提高城市植被净化空气环境的效率。     

拉萨市机动车尾气排放因子研究

采用便携式排放测试系统(Portable Emissions Measurement System,PEMS)测试了4种不同车型的气态污染物(HC、CO、NO_x)排放因子。结果表明:微型汽车实测结果,CO排放因子是排放限值和《指南》的5~7.52倍和2.57~11.06倍,NO_X排放因子是排放限值和《指南》的32.93~60倍和49.4~64.1倍,THC排放因子是排放限值和《指南》的4.9~9.8倍和4.01~30.6倍;轻型汽车实测结果,CO排放因子是排放限值和《指南》的4.8~18倍和1.5~34倍,NO X排放因子是排放限值和《指南》的1.67~19倍和2~39倍,THC排放因子是排放限值和《指南》的13倍和19倍;重型汽车实测结果,CO排放因子是排放限值和《指南》的12.65~12.89倍和5.16~7.39倍,NO_X排放因子是排放限值和《指南》的3.14倍和1.4倍,THC排放因子低于排放限值;低速货车实测结果,CO排放因子是排放限值和《指南》的2倍左右,NO_X和THC排放因子低于排放限值。该研究结果可为拉萨市机动车污染物排放控制及机动车管理提供相关依据。     

保定地区常见城市绿化树种对PM2.5滞纳能力与大气PM2.5浓度关系的研究

为了探究绿化树种对PM2.5滞纳能力与大气中PM2.5浓度的关系,该研究选取了保定市河北农业大学西校区、保定市竞秀公园和保定市植物园中栽植的具有代表性的11种常见城市绿化树种,对其在不同大气PM2.5浓度下滞纳PM2.5能力进行了探讨。利用气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)、Dustmate手持PM2.5监测仪、叶面积扫描仪等测定各树种在不同大气PM2.5浓度下的单位叶面积滞纳PM2.5物质量。结果表明:绿化树种对PM2.5滞纳能力与大气PM2.5浓度呈正相关;且在同一大气PM2.5浓度条件下,针叶树对PM2.5滞纳能力普遍比阔叶树强。同一绿化树种滞纳能力在不同大气PM2.5浓度环境下具有规律性变化,整体基本表现为河北农业大学西校区>竞秀公园>植物园。     

广东毛竹碳含量测定分析

为了获得广东地区毛竹(Phyllostachys pubescens)的碳含量以及准确估算广东地区毛竹的碳储量和碳汇能力,采用湿烧法对广东省龙川县、南雄市5~6 a生毛竹不同器官、不同径阶、不同竹干高度的碳含量进行分析。结果表明:毛竹的平均碳含量为509.91 g/kg,毛竹不同器官碳含量大小关系为枝(524.51 g/kg)干(523.24 g/kg)根(504.04 g/kg)叶(487.85 g/kg);毛竹的竹秆和枝的碳含量差异均不显著,竹秆和枝与其它器官的碳含量差异均显著(P0.05);毛竹竹秆不同高度位置碳含量差异不显著。以上结果说明,毛竹不同器官之间碳含量存在差异性。为了提高对某一区域毛竹碳储量估算的准确度,需对该区域毛竹各器官碳含量进行精确的地面实测。     

湖南省现有森林植被主要树种的碳含量

探讨了湖南省现有森林植被17种树种(杉木、马尾松、湿地松、柏木、乐昌含笑、红花木莲、樟树、桢楠、甜槠、青冈栎、木荷、杜英、山矾、枫香、拟赤杨、杨树、毛竹)各器官的碳含量及其各器官碳含量的算术平均值。结果表明:同一树种不同器官碳含量差异不显著,不同树种各器官碳含量由高至低的排序不完全一致,不同树种同一器官或同一树种不同器官碳含量算术平均值存在一定的差异;针叶树、常绿阔叶树、落叶阔叶树和毛竹各器官碳含量(g·g-1)的变化范围分别为0.491~0.566,0.421~0.549,0.449~0.550,0.470~0.496,各树种种内各器官碳含量算术平均值在0.486~0.551 g·g-1之间变化,柏木最高,毛竹最低;针叶树碳含量高于阔叶树、毛竹,各树种树干碳含量普遍较高于其它各器官,变化范围在0.493~0.556 g·g-1之间,地上部分碳含量普遍高于相应树种的地下部分;17种树种各器官碳含量的算术平均值为0.504 g·g-1。     

广东毛竹碳含量测定分析

为了获得广东地区毛竹(Phyllostachys pubescens)的碳含量以及准确估算广东地区毛竹的碳储量和碳汇能力,采用湿烧法对广东省龙川县、南雄市5~6 a生毛竹不同器官、不同径阶、不同竹干高度的碳含量进行分析.结果表明:毛竹的平均碳含量为509.91 g/kg,毛竹不同器官碳含量大小关系为枝(524.51 g/kg)>干(523.24 g/kg)>根(504.04 g/kg)>叶(487.85 g/kg);毛竹的竹秆和枝的碳含量差异均不显著,竹秆和枝与其它器官的碳含量差异均显著(P<0.05);毛竹竹秆不同高度位置碳含量差异不显著.以上结果说明,毛竹不同器官之间碳含量存在差异性.为了提高对某一区域毛竹碳储量估算的准确度,需对该区域毛竹各器官碳含量进行精确的地面实测.     

城市污泥与稻草混合燃烧污染物排放特性研究

指出了混燃是处理城市污泥最具前景的处理方法之一,利用管式炉燃烧系统研究城市污泥、稻草以及两者不同掺混比(10%、30%、50%、70%、90%)的污染物排放特性,并对比分析了其在不同温度下(600℃、700℃、800℃、900℃)的污染物排放特性。结果表明:混合样品在800℃的燃烧过程中CO、SO2释放曲线均呈现单峰结构。随着稻草掺混比例的增加,燃烧过程缩短,CO的生成总量逐渐减小,SO2的生成总量逐渐增大;在不同温度下,700℃下混合样品的CO的总生成量最低,升高温度不利于SO2排放。研究结果可为城市污泥和稻草混燃的污染物排放提供初步理论依据。     

邢台市工业燃烧源大气污染物排放清单及特征

通过调研国内外文献资料和收集相关活动水平数据,结合排放因子法,建立了邢台市2018年工业燃烧源大气污染物排放清单。2018年邢台市工业燃烧源SO₂、NO_x、CO、VOCs、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC的排放量分别为2426.94、13784.76、31554.21、2433.85、977.36、395.47、9.72、18.92 t。行业分析表明：电力、热力生产和供应业对SO₂、NO_x、CO、VOCs、PM₁₀和PM_2.5的排放贡献率最高,化学原料和化学制品制造业是BC和OC的主要贡献源。能源结构分析表明：煤炭燃烧是SO₂、NO_x、CO、PM₁₀、PM_2.5的主要来源,生物质成型燃料燃烧是VOCs、OC的主要贡献源,其他液体燃料燃烧是BC的主要来源。空间分布结果显示：SO₂、NO_x     

小兴安岭地区阔叶红松林下主要草本可燃物烟气释放特征

以小兴安岭地区阔叶红松林下主要草本可燃物为研究对象,通过外业调查取样及室内控制环境燃烧试验,测定了42种主要草本可燃物燃烧过程中释放的CO2、CO、CxHy、NO、SO2的气体含量,计算了不同可燃物的排放因子及气体释放量。烟气分析结果表明:CO2、CO、CxHy、NO、SO2等5种气体的排放因子分别为2.930 1、0.459 9、0.013 9、0.008 7和0.022 7;试样燃烧过程中释放的5种气体总量的平均值分别为1 113.46、174.73、5.26、3.29和8.60 mg.g-1。CO2的排放因子和释放量均显著大于其他4种气体。聚类分析结果表明同一科内的草本植物具有相似的排放特性。     

大兴安岭森林火灾NO和SO_2释放量的估算

在黑龙江省大兴安岭林区森林火灾时空格局研究的基础上,通过野外调查采样和室内试验相结合,应用排放因子法,估算大兴安岭林区7种主要林型乔木、灌木、草本及地被可燃物层1980—2005年间有毒气体的释放量。结果表明:大兴安岭25年间主要乔木、灌木、草本及地被可燃物层NO的释放量为0.14~0.17 Tg,平均每年释放0.005~0.007 Tg,占黑龙江省生物质燃烧NOx年均释放量的15.0%~18.3%;SO2的释放量为0.25~0.27 Tg,平均每年释放0.010~0.011 Tg,占黑龙江省生物质燃烧SO2年均释放量的58.8%~64.7%,是黑龙江省农业秸秆燃烧SO2年均释放量的1.25~1.38倍。由此可见,黑龙江省生物质燃烧导致SO2污染森林火灾贡献率最大。     

佛山市路边测点PM_(2.5)质量浓度变化特征研究

对2014年1月1日至2014年12月31日湾梁、惠景城两个监测点位的PM_(2.5)、PM10、SO_2、NO_2、O3、CO六项污染物小时浓度,作为居民点和路边点代表进行了数据分析。分析结果发现:受气象条件季节变化影响,路边点和居民点PM_(2.5)、PM10、SO_2、NO_2、CO浓度均为秋冬季较高,夏季最低,而O3则为夏秋季最高。2014年路边点PM_(2.5)月均浓度最高值和最低值分别出现在1月和8月,浓度值分别为97μg/m3和22μg/m3,比居民点高出22.2%和10.2%。2014年各月份路边点PM_(2.5)/PM10在50.0%~82.8%。路边点PM_(2.5)浓度与当天PM10浓度相关系数最高,其次为NO_2、SO_2、CO。与前两天、前三天的各种污染物浓度相关性不强,与前一天的PM_(2.5)、PM10和NO_2存在一定的相关性。路边点因离交通源更近,PM_(2.5)浓度与NO_2浓度相关关系更明显。在不同湿度范围内,路边点和居民点PM_(2.5)浓度和大气能见度存在近似于幂函数的减函数关系。     

赤峰地区油松人工林碳储量研究

森林生态系统碳储量是研究森林碳汇功能的重要参数,以赤峰市油松人工林为研究对象,对不同立地、不同林龄、不同林种油松林生物量、碳储量进行研究,结果表明:油松人工林生物量随着树龄增长而增加,各个器官的生物量也不相同,干的生物量最大,枝的生物量最小。油松各器官平均含碳量变化不显著,其中,树枝平均含碳量为499.38 g/kg,叶为495.95 g/kg,树干为471.11 g/kg,树根为472.52 g/kg。油松人工林各林龄乔木层碳密度在9.2~30 t/hm2之间波动,乔木层碳密度随林龄增加呈现先升高后下降的趋势,其变化呈乘幂关系,拟合方程为:y=9.6328x0.868,拟合率为0.9459。油松人工林乔木层平均碳储量为21.20 t/hm2,赤峰地区油松人工林乔木层总碳储总量为362.1033万t。     

冀西北常见园林针叶树种生长季叶片滞纳PM10和PM2.5能力

PM₁₀和PM_2.5是大气雾霾重要来源。为探究绿化针叶树种滞尘能力,本研究以冀西北张家口市油松、侧柏、白皮松、青杄4种针叶树种为研究对象,分析不同树种、月份之间叶片滞纳PM₁₀和PM_2.5差异。结果显示：(1)针叶树种PM₁₀滞纳量在1.89～2.64μg·cm^-2之间,PM_2.5滞纳量在0.63～0.80μg·cm^-2之间,其中,油松PM₁₀和PM_2.5滞纳量均最大,青杄均最小,不同树种之间均无明显差异。(2)10月PM_2.5和PM₁₀滞纳量均最大(1.40μg·cm^-2、4.43μg·cm^-2),8月均最小(0.41μg·cm^-2、1.12μg·cm^-2),10月份平均滞纳量显著均大于其他月份。(3)每公顷每年PM₁₀     

北京秋季不同树种吸附PM_(2.5)研究

在南海子公园、北京植物园、西山森林公园和松山自然保护区四个园林绿化区内以油松、白皮松、国槐、柳树和杨树等常见典型绿化树种为研究对象,于秋季采集各树种叶片,应用气溶胶再发生器获得不同树种叶片表面PM_(2.5)吸附量,并用电镜扫描叶表面特征。结果表明:南海子公园和松山自然保护区中均是桧柏和白皮松的吸附量最大,分别为0.26±0.003 8、0.18±0.022 7μg/cm~2和0.252±0.228 1、0.162±0.016 7μg/cm~2,北京植物园中则是以油松(0.33±0.122μg/cm~2)和雪松(0.43±0.099μg/cm~2)最为突出,而西山森林公园中油松吸附量明显高于其它树种同一树种,其吸附量为1.078±0393 4μg/cm~2,是最小值(五角枫)的9.6倍,说明不同树种在相同地点对PM_(2.5)的吸附量基本表现为针叶树种高于阔叶树,且针叶树种间吸附量差异较阔叶树种间差异显著;不同地点PM_(2.5)的吸附量,基本表现为西山森林公园北京植物园南海子公园松山自然保护区,树种吸附量与大气颗粒物浓度均呈正相关性,其中柳树、杨树(P0.05)和油松(P0.01)叶表面PM_(2.5)吸附量与大气颗粒物浓度成呈显著正相关,即在一定范围内,树种叶片PM_(2.5)吸附量随空气污染的加重而增加。