作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2020/5/22 11:42:19
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研究发现超低排放燃煤电厂重金属排放不容忽视

 

5月21日,北京师范大学教授、大气环境研究中心主任田贺忠团队在《环境科学与技术》(ES&T)上发表文章,系统分析了我国典型超低排放燃煤电厂烟道气中可过滤颗粒物(FPM)、可凝结颗粒物(CPM)和三氧化硫(SO3)的排放特征,精细定量研究了燃煤电厂典型烟气净化技术组合路线下,最终排放的颗粒物化学成分谱,计算出不同锅炉类型及烟气净化工艺组合下燃煤电厂烟气的排放因子。研究发现,我国燃煤电厂SO2排放已得到有效控制,但重金属等非常规大气污染物排放愈显突出。

自1991年我国首次颁布《燃煤电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1991)以来,燃煤电厂大气污染物排放标准逐渐严格。2014年,国家发展与改革委、环境保护部和国家能源局联合发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014?2020年)》,要求全国范围内所有已经具备超低排放改造条件的燃煤电厂,到2020年实现超低排放。目前我国已经建成全球最大的清洁煤电供应体系,颗粒物、NOx和SO2三项常规大气污染物执行的燃煤电厂超低排放限值,与燃气轮机发电机组排放限值相当,已经达到世界领先水平。

“但是,由于选择性催化还原脱硝和湿法烟气脱硫的广泛应用,燃煤电厂排放湿烟气中携带可溶盐等化学组分构成的CPM和SO3,以及重金属等非常规大气污染物的排放愈显突出。”田贺忠对《中国科学报》说,“这些非常规污染物可能会促成或加剧有色烟羽形成,并通过大气传输扩散和化学反应,在不利的气象条件下,对区域空气质量和人体健康产生不利影响。”

目前,我国针对燃煤电厂烟气中CPM和SO3的排放特征及其相互关系尚未完全明晰。该研究旨在进一步探究实施超低排放改造后,燃煤电厂烟道气中非常规大气污染物CPM和SO3的迁移转化和排放特征,将为环保部门制定/更新相关排放标准、控制法规及污染控制对策提供基础数据支撑和科学依据。

“我们发现,燃煤电厂烟气排放FPM和CPM中SO42-均为最主要的离子组分,表明燃煤电厂烟道气颗粒物中,一次硫酸盐的排放同样不容忽视。” 田贺忠说,这也揭示了区域和城市野外大气环境监测PM2.5中的硫酸盐组分,并不完全是通过大气化学反应生成的二次硫酸盐(二次无机气溶胶的重要组成部分),燃煤电厂、钢铁等工业源烟气直接排放的一次颗粒物中也存在一定比例的硫酸盐。

研究发现,超低排放改造后燃煤电厂SO2排放已得到有效控制,但CPM排放浓度与FPM排放相当,甚至超过了FPM排放。燃煤电厂末端烟气CPM中,部分金属元素(Na、K、Mg、Ca)主要以水溶性离子的形式存在,与硫酸根、硝酸根和氯离子等结合构成烟气中的可溶盐组分。通过烟囱排放进入大气环境中,在烟羽稀释冷却过程中冷凝形成为细颗粒物。除了影响电厂近距离的局地环境质量外,还可通过远距离输送对更大范围的空气质量产生影响。

“因此,结合超低排放改造实施后燃煤电厂烟气中,常规和非常规大气污染的实际排放特征,未来燃煤电厂监督监测和环境管理,应该综合考虑将CPM及其化学组分的排放,纳入烟气排放总颗粒物排放清单,进行源解析和控制减排等研究和环境空气质量管理。同时加强对CPM、SO3、汞、硒等非常规污染物的监测和控制。”田贺忠说。

相关论文信息:https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.0c00297

 

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