民用燃煤排放颗粒物中金属元素组成及单颗粒分析

• 作者: 武振晓 胡塔峰 薛凡利 任秀龙 李淑娇 牛红亚
• 来源期刊: 地球化学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 民用煤 颗粒物 金属 单颗粒
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 46-57
• 页数: 12页
• 分类号: X513
• 语种: 中文
• DOI: 10.19700/j.0379-1726.2020.05.011

摘要

借助稀释通道采样系统,采集了5种民用煤(3种块煤、1种蜂窝煤和1种煤球)燃烧排放的PM2.5和单颗粒样品.利用ICP-MS分析了PM2.5中16种金属元素(Mg、Al和K 3种轻金属;V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Rb、Sr、Cd、Ba和Bi共13种重金属)的含量,并运用TEM和SEM-EDX研究了燃煤排放粒子的单颗粒特征.结果显示,蜂窝煤和煤球燃烧排放的颗粒物中金属元素质量分数分别为29.7％和33.0％,高于块煤燃烧排放颗粒物中金属元素的质量分数8.9％～23.7％;Al是民用煤燃烧排放主要的轻金属元素,占3种轻金属总量的45.0％～57.8％;Fe、Ba和As是主要的重金属元素,其质量浓度总和占13种重金属总量的69.5％～78.4％.单颗粒分析结果表明,块煤燃烧生成大量的烟尘集合体、球形粒子和不规则颗粒物,蜂窝煤和煤球燃烧排放颗粒物以球形粒子为主.蜂窝煤燃烧不同阶段(前期、中期和后期)排放颗粒物的粒径均值分别为0.26μm、0.17μm和0.28μm,煤球燃烧排放颗粒物的粒径均值分别为0.11μm、0.47μm和0.06μm.与蜂窝煤和煤球相比,块煤小火燃烧阶段排放颗粒物的粒径均值较高,其3个燃烧阶段的粒径均值分别为0.38μm、0.45μm和0.36μm.块煤燃烧排放颗粒物的针状比值更高,球形度值更低,其燃烧排放90％以上的颗粒物针状比数值介于1.0～2.0,而蜂窝煤和煤球燃烧排放95％的颗粒物针状比值主要介于1.0～1.5;块煤燃烧不同阶段排放颗粒物的球形度均值分别为0.60、0.65和0.75,蜂窝煤3个阶段排放颗粒物的球形度值均在0.90附近,煤球的球形度值在0.80附近.单颗粒能谱结果显示,组成烟尘集合体的主要元素为C、O和Si;而其它形貌的粒子除C和O元素外,部分颗粒物中Al的峰值也较为明显,与全样分析Al元素含量较高的结果具有一致性.