1. 研究目的与意义
在自然界中,雨水对抑制雾霾天气有很好的效果。本次课题就是研究开放环境下微细水雾对细颗粒物(PM2.5)的效果,期望能够将这一原理在其他环境中得以利用。而当前空气中PM2.5的主要来源就是废气排放,本次实验通过在南京南站(当地产生水雾可看作是微细水雾)对PM2.5浓度的测量与监测,来定量的研究微细水雾对PM2.5浓度的影响,通过分析实验数据,探索出水雾在开放环境下抑制PM2.5浓度的效果的规律或者趋势,提出能显著抑制PM2.5浓度的措施。分析与探索水雾与控制PM2.5效果的内在关系,对治理城市大气污染这个紧迫的目标具有积极意义。当前对PM2.5的研究也是我国大气污染研究中的薄弱环节,通过本次实验为以后研究抑制PM2.5浓度的有效途径做必要的基础研究。
2. 国内外研究现状分析
国内:我国的PM2.5污染很严重,东部地区最为明显。我国也对南京、太原等地进行了实验来探究PM2.5的污染现状和控制途径。我国综合国内外在PM2.5治理方面的经验,主要包括建立动态的颗粒物排放清单数据库,加强颗粒物污染控制基础研究,多污染源、多污染物协同控制,建立空气质量分区管理、重规划执行的机制体制,执行PM2.5新标准,配套监测技术能力须跟上,而目前自动监测PM2.5的方法所测出的数值之间还存在差异,所以也在进行不同方法的对比分析,对于已经出现出现的PM2.5污染,则主要研究方向是通过荷电水雾来降低细颗粒物浓度。2017年,北京理工大学发现了过滤PM2.5的新材料MOFs,滤除率超99%。
国外:美国则通过近20的经验,得出基于单个污染物的污染与控制的单介质规律并不适用,通过条例来约束工业设施排放的污染物,同时也出现了自愿减排方案,例如柴油机改造项目和壁炉更换计划,这些措施一定程度上取得了成功;欧盟则通过燃料替换(煤改气用于发电)、工业污染防治设备性能改进等进行一次颗粒物减排,对于二次颗粒物主要采取控制其前体物的措施,例如低硫燃料代替高硫燃料、机动车减排等,也取得了明显的效果。对于当前的PM2.5污染治理则主要在尾气排放处加装过滤设备、改变细颗粒物运动轨迹以及负氧离子中和沉淀,这些措施也能显著降低PM2.5浓度。
3. 研究的基本内容与计划
内容:在户外开放环境下,通过在配置喷射水雾装置的南京南站进行实验,首先划分测量区域,即四组同心半圆,然后在同心半圆上确定点,每个圆弧上均匀取5个点,同时在高度上再取三组,来按时间点记录在水雾影响下空气中选取点的pm2.5的浓度变化,并绘制三维图图像,同时在实验室也进行相似条件下的实验,通过浓度变化趋势来探究抑制pm2.5颗粒的效果,并对原有方案进行完善或者修改。
计划:①阅读相关文献。
②在实验室进行实验来分析微细水雾在开放环境参数(风速、温度、湿度等)下对细颗粒物的捕获效果。
4. 研究创新点
特色:(1)从实验室到户外实验的数据,能够有利的将实践与理论结合起来,从而探索出在开放环境下水雾抑制pm2.5颗粒的机理,并有望将这一原理在其他环境中得到利用。
(2)将实验数据绘制成三维图像,水平两个坐标分别是离参考点的水平与竖直距离,竖直面内则是离水平面的距离,可以清楚的看出判断pm2.5浓度变化的规律及走势。
(3)针对南京地区车流量较大,pm2.5排放量严重的情况,实验具有说服力和现实意义。
