民用燃料燃烧排放PM2.5和PM10中碳组分排放因子对比

孔少飞,白志鹏,陆 炳(1.南京信息工程大学大气物理学院,气象灾害预报预警与评估协同创新中心,中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏 南京 10044；.中国环境科学研究院,大气化学和气溶胶科技创新基地,北京 10001；.南开大学环境科学与工程学院,天津 00071)

民用燃料燃烧排放PM2.5和PM10中碳组分排放因子对比

孔少飞1*,白志鹏2,陆 炳3(1.南京信息工程大学大气物理学院,气象灾害预报预警与评估协同创新中心,中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏 南京 210044；2.中国环境科学研究院,大气化学和气溶胶科技创新基地,北京 100012；3.南开大学环境科学与工程学院,天津 300071)

在实验室中模拟民用燃料在家庭炉灶中的燃烧,应用稀释通道系统采集颗粒物,获得玉米秸秆、薪柴、蜂窝煤和块煤四种常用民用燃料燃烧排放PM10,PM2.5及载带碳组分的排放因子.结果表明,民用燃料燃烧排放的颗粒物以细颗粒为主, PM2.5占PM10的70%～90%.颗粒物排放因子最大的为块煤,其PM2.5和PM10的排放因子分别为9.837和11.929g/kg,分别是蜂窝煤的12.6和13.7倍;玉米秸秆和薪柴PM2.5和PM10的排放因子稍低于块煤,为7.359～10.444g/kg.4种燃料燃烧OC排放因子块煤最高,其在PM2.5和PM10中分别为5.29和5.19g/kg.薪柴燃烧EC的排放因子最高,其在PM2.5和PM10中的排放因子分别为1.065和1.126g/kg.块煤两种粒径上EC的排放因子略低于薪柴.蜂窝煤EC的排放因子最低,比薪柴低300倍左右,玉米秸秆EC的排放因子也要比薪柴低10倍左右.碳组分是块煤,秸秆,薪柴排放颗粒物的主要成分,其含量在40%～60%之间,该值比蜂窝煤高3倍.四种燃料对应的OC/EC比值差异很大,薪柴和块煤燃烧排放颗粒该值为3～6,秸秆和蜂窝煤燃烧排放颗粒其值高达30～50.

民用燃料；颗粒物；稀释采样；碳组分；排放因子

含碳颗粒物中的碳组分按其性质可通常分为元素碳(EC或BC)和有机碳(OC),其主要来源之一为民用燃料(生物质和煤)燃烧排放.2007年我国家庭炉灶消耗的秸秆和薪柴分别为3.40和1.82亿t,块煤和蜂窝煤的消耗量为0.81亿t,占到全部生活用能的55.5%[1].这些燃料的不完全燃烧对大气碳质颗粒物的贡献十分显著. Bond等[2]估计用于做饭和供暖的木柴、农业废弃物、牲畜粪便及煤排放的BC占其总排放量的25%. Streets等[3]的研究结果显示,2000年我国民用燃料燃烧排放的BC为781Gg,占其排放总量的74%.

在清单建立过程中,源活动水平数据和排放因子是影响其可靠性的关键因素.刘源等[4]通过对多个研究者建立的北京黑炭排放清单的比较,发现不同排放清单的估计值相差可达8倍.一个重要原因在于不同学者在建立碳组分清单时所采用的排放因子存在较大差异,且大多采用国外研究结果[3-6].如刘源等[4]在建立北京市碳黑气溶胶排放清单时所用乡村生活消费秸秆和木柴的BC排放因子分别为1和0.75g/kg;而曹国良等[5]在建立中国大陆生物质燃烧污染物排放清单时所用家庭用秸秆和薪柴EC排放因子分别为0.47～0.59和0.285～0.41g/kg,两者相差2～3倍.陈颖军等[7]指出我国民用燃煤黑碳排放因子的实测数据非常匮乏,导致国内外学者对我国民用燃煤黑碳排放量的估算相差甚远.因而国内民用燃料燃烧排放碳质组分排放因子的更新成为关键.

近年来,国内学者对民用燃料碳质颗粒物排放因子进行了一些初步研究.在生物质燃烧方面,Cao等[8]对我国不同地区水稻、小麦、谷物和棉花杆燃烧排放PM中OC和EC的排放因子进行了研究,得到其排放因子变化范围分别为1.83～3.46g/kg和0.49～0.95g/kg. Li等[9]对我国不同地区的水稻、玉米、大豆、棉花、高粱及木柴等燃烧排放PM2.5中OC和EC排放因子进行了研究,得到其排放因子分别为0.85～3.97和0.09～3.26g/kg.

在民用燃煤燃烧方面,刘源等[10]采用烟尘罩稀释通道系统和实验室模拟民用燃煤燃烧的方法,获取了北京和山西四种散煤和两种蜂窝煤的PM2.5,EC和OC的排放因子,认为民用燃煤的排放与煤炭成熟度有很大相关性,不同煤种排放因子差距很大;Chen等[11]采用一套全流稀释烟气采样装置对9个不同成熟度的煤种OC和BC排放因子进行了研究,得到烟煤OC和BC排放因子分别为8.29和3.32g/kg,无烟煤分别为0.04和0.004g/kg; Chen等[12]也研究了5种烟煤制成的蜂窝煤燃烧排放OC和BC排放因子,分别为3.58～13.82和0.064～0.675g/kg;以无烟煤制成的蜂窝煤燃烧OC和BC排放因子分别为0.017和0.004g/kg.前人研究表明燃料类型、燃烧方式、采样方法等都会对碳质组分排放因子产生影响.

截止目前,仅有Li等[9]和刘源等[10]关注了PM2.5中的碳质组分排放因子,并且文献中鲜有对PM2.5和PM10两种粒径中碳颗粒物的同时研究,而对于民用燃煤和生物质燃料燃烧排放碳质组分的对比研究未见报道.因此,本文通过实验室模拟家庭民用燃料燃烧过程,采用自主研发的稀释通道采样器采集燃烧排放的颗粒物,比较不同民用燃料燃烧排放两种粒径颗粒中碳质组分的差异,获得PM2.5和PM10中碳质组分排放因子,可为更新源排放清单提供精确可靠的数据.

1 实验方法

1.1 样品来源及炉具

本次试验共选取了生物质和煤等农村家庭常见的两种燃料进行试验.其中生物质燃料选取了玉米秸秆(JG)和薪柴(XC)两种燃料,产地为沈阳.秸秆和薪柴在使用前于阴凉通风处晾干.煤选取了家庭常用的蜂窝煤(FW,无烟煤)和块煤(KM,烟煤),购于天津市场.燃煤炉具和生物质炉具都采用从市场中购买的节能炉具.玉米秸秆和薪材在自然条件下晾干后进行实验.

1.2 采样系统

烟气采集系统如图1所示.稀释通道的结构原理见相关专利[13].燃料燃烧后排放的烟气通过烟囱排出,在烟囱距火苗高约2.5m处用采样枪通过等速采样将一定体积的烟尘抽进稀释通道.在烟气进入采样舱前先经过除湿设备将水汽除去.烟气进入采样舱后,真空泵将一定体积的干洁空气与烟气一并送入稀释舱进行稀释,模拟烟气进入环境中的稀释冷却过程.当稀释后的烟气温度稍高于环境温度3～5℃时进行采样,稀释倍数约在10～25倍左右.烟气稀释冷却后,颗粒物收集装置将烟气中的颗粒物收集到滤膜上.

本研究所用稀释通道采样器共有4个采样通道,分别可以采集PM10和PM2.5.每次采样两个通道用于采集PM10聚丙烯纤维滤膜样品和石英滤膜样品,另一组相应地采集PM2.5样品.每个通道的采样流量为20L/min.

图1 采集系统示意Fig.1 Sketch map of sampling system

1.3 采样过程

实验开始前,先将薪材和秸秆两种燃料切割成约10cm左右长的小块,称重,作为实验用燃料.在燃烧过程中,分三次向炉灶中添加燃料,每次0.5kg左右,保证燃烧过程中烟气产生量比较均匀平稳.采样一段时间后,停止添加燃料,称量剩余燃料,计算得出消耗的燃料质量.块煤实验前先用少量薪材将块煤引燃,然后一次性将0.3kg块煤放进炉灶中,待块煤燃烧后开始采样,直至块煤完全燃烧,停止采样.蜂窝煤实验采用3块煤重叠燃烧的方式,先将最底部的一块蜂窝煤引燃,然后再将另两块蜂窝煤放上去,等3块蜂窝煤燃烧完全后,停止采样.每种燃料进行3次平行试验.

1.4 样品保存与分析

采样滤膜包括直径47mm聚丙烯纤维滤膜和石英滤膜.聚丙烯滤膜主要用于质量分析,石英滤膜主要用于EC和OC的分析.

聚丙烯纤维滤膜采样前置于60℃的烘箱中烘烤两小时,然后在25℃,40%相对湿度的超净实验室中进行48h平衡,使用精度为10-6g的天平称重,恒重前后膜质量差值在5×10-6g以内认为恒重合格;采样后滤膜置于相同的环境中平衡48h,称量质量,两次膜质量差值为膜上颗粒物质量.石英膜采样前在马弗炉中经过800℃,2h的高温烧灼,除去含碳化合物.然后存储于膜盒中.样品采集结束后,采样膜被放入干净的膜盒中,并用盒盖密封.在膜盒外用铝箔进行包裹,然后将其放入冰箱中,防止样品损失.

EC和OC的分析使用美国IMPROVE_A热光碳分析方法完成.分析方法为钻取0.521cm2的小块滤膜,在纯氦气条件下140℃(OC1),280℃(OC2),480℃(OC3),580℃(OC4)逐步加热分析, OC组分脱离滤膜,此步骤检测出来的碳组分即为OC含量;然后将样品炉冷却,在2%O2/98% He条件下,580℃(EC1), 740℃(EC2)和840℃(EC3)逐步加热分析,EC组分脱离滤膜,同时激光检测膜黑度变化,修正由于OC高温裂解成EC而造成的EC、OC分析误差,此步骤分析结果即为EC含量.

1.5 质量控制和质量保证

采样后滤膜立即放入-20℃的冰箱中冷冻保存,防止样品损失.碳分析仪OC的检出限为0.45µg/cm2,EC为0.06µg/cm2,TC为0.45µg/cm2.

2 结果与讨论

2.1 民用燃料燃烧PM10和PM2.5排放因子

通过计算滤膜上收集到的颗粒物质量,结合消耗掉的燃料质量,4种民用燃料燃烧后颗粒物的排放因子见图1.从图1中可知,块煤燃烧颗粒物的排放因子最高,其PM2.5和PM10的排放因子分别为9.873和11.929g/kg;蜂窝煤燃烧颗粒物的排放因子最低,其PM2.5和PM10的排放因子分别为0.780g/kg和0.866g/kg,比块煤低10～13倍.秸秆和薪柴两种生物质燃料燃烧颗粒物的排放因子也比较高,在7.359～10.444g/kg之间,仅比块煤低0.3左右.秸秆和薪柴颗粒物的排放因子十分接近,薪柴燃烧PM2.5的排放因子高于秸秆,而秸秆PM10的排放因子高于薪柴.不同粒径颗粒物的构成比反应了燃料燃烧排放颗粒物的粒径分布情况.本研究中PM2.5占到PM10全部质量的70%～90%左右,其中比例最高的为蜂窝煤,比例最低的为秸秆.

Fine等[14]对薪柴在壁炉燃烧排放颗粒物的研究显示,PM2.5的排放因子平均值为5.3g/kg,软木材PM2.5的排放因子相对要比硬木高一些.Mcdonald等[15]测得薪柴在壁炉和木柴炉中燃烧PM2.5的排放因子分别为2.9～9.0和2.3～ 7.2g/kg,与本研究的结果比较接近.此外,Histian等[16]和Roden等[17]分别研究了墨西哥和洪都拉斯地区居民炉灶木材燃烧颗粒物的排放因子,两者的实测值分别为4.94～8.28g/kg(PM)和4.9～16.1g/kg (PM2.5).国内,Cao等[8]在实验室模拟秸秆燃烧获得PM的排放因子在4.53～8.75g/kg之间.Li等[9]通过现场测试得到我国薪柴和秸秆PM2.5的排放因子分别为1.66～8.39g/kg和2.21～4.51g/kg.与国内研究结果相比,本研究获得的排放因子要高一些,这可能与选择的树种等有关.Oanh[18]认为选择易燃树种、对燃烧过程的人为控制以及烟气采集的高度过高可能造成采集到的颗粒物减少.对于颗粒物中不同粒径的组成比,Reddy等[19]通过总结几个研究者的实验结果,认为PM2.5/PM在0.8左右,与本研究结果也具有较好的一致性.

图2 民用燃料燃烧颗粒物排放因子Fig.2 Emission factors for particulate matter from domestic fuel burning

在已有的研究中,民用燃煤颗粒物排放因子的变化非常大,不同种类煤燃烧颗粒物的排放因子差异达到100倍以上.Bond等[20]对挥发分为38.8%的烟煤进行测量,获得PM2.5排放因子为12g/kg.刘源等[10]测试了散煤和蜂窝煤燃烧PM2.5的排放因子,得出散煤PM2.5的排放因子在0.78～11.06g/kg之间,蜂窝煤为3.78～7.28g/kg. Chen等[11-12]测量各种成熟度煤炭制成蜂窝煤燃烧的颗粒物排放因子,烟煤为7.788～19.550g/kg(平均为12. 911g/kg),次烟煤为8.001g/kg,无烟煤为1.329g/kg;而对应的原煤中烟煤的颗粒物排放因子为4.05～37.81g/kg,平均为16.77g/kg,无烟煤为0.78g/kg.Zhi等[21]也进行了与Chen相似的研究,结果也比较接近.Zhang等[22]测试了我国多种民用燃煤颗粒物的排放因子,获得烟煤,无烟煤和煤球等颗粒物排放因子的均值,分别为7.373,1.054和5.242g/kg.彭瑞玲等[23]测试北京燃用的蜂窝煤PM2.5和PM10的排放因子分别仅为6.98和7.46mg/kg,远低于其他研究者的结果.本研究与上述研究结果具有可比性,只是蜂窝煤的排放因子稍低与其他研究者.在粒径组成上,Ge等[24]测得蜂窝煤和煤饼中PM2.5/PM10分别为0.79和0.31,两种煤中差异显著.彭瑞玲等[23]测得蜂窝煤排放PM2.5/PM10值为0.94,与本研究中的比值一致.

上述研究表明,影响燃料燃烧颗粒物的排放影响因素很多,如燃料类型,炉灶结构,燃烧效率,采样方式,稀释通道构造以及选择的滤膜性质等因素的影响[25-26],这些均会导致民用燃料燃烧颗粒物的排放因子存在较大差异.

2.2 民用燃料燃烧排放PM2.5和PM10上碳质组分排放因子

通过热光法分析石英滤膜上EC和OC的含量,结合颗粒物的排放量,得到PM2.5和PM10中EC和OC的排放因子,见表1.

由表1可以看出,块煤OC的排放因子最高,在PM2.5和PM10两种粒径中分别为5.286和5.194g/kg;蜂窝煤最低,在两种粒径中分别为0.143和0.146g/kg.秸秆和薪柴居中,薪柴燃烧OC的排放因子略低于秸秆.EC排放因子最高的是薪柴,在PM2.5和PM10中分别为1.065和1.126g/kg,块煤次之;蜂窝煤EC的排放因子相对较低,低于块煤和薪柴300倍左右,秸秆也要比薪柴低10倍左右.本文的研究结果与表2给出的其他研究者的结果具有一定的可比性.表1中块煤OC排放因子的PM2.5/PM10比值高于1.0,可能与分析误差有关.

在民用生物质燃料燃烧EC和OC的排放因子中,本文的研究结果与Roden等[17]和Venkataraman等[27]的研究结果比较接近;OC的排放因子与Cao等[8]的差异不大;但EC的排放因子则相对较低.民用燃煤方面,本研究中块煤的OC,EC排放因子小于Chen等[11-12]和Zhi[21]等,而蜂窝煤与前人研究相比比较接近.Zhang等[22]测得的民用烟煤OC排放因子低于本研究,EC则相反.刘源[10]等所得散煤EC和OC与本文较接近,而蜂窝煤差异较大.这可能与所选择的煤的种类有关.此外对于不同研究中EC,OC的排放因子之间差异,除了受到与颗粒物排放因子同样因素的影响之外,分析方法也会影响最终的结果.Chow等[28]曾详细比较过两种目前应用最多的热光法之间的差别(IMPROVE 和MISOSH),认为两种方法所测的EC结果有可能相差两倍以上[29].因此,在建立碳质组分源清单时需要对于民用燃烧源进行详细的分类,同时尽可能采用相同分析方法所得的排放因子,才能更加准确的估计颗粒物,EC和OC这的贡献率.

表1 民用燃料燃烧颗粒中EC和OC排放因子(g/kg)Table 1 Emission factors of EC and OC for domestic fuel burning (g/kg)

表2 文献中报道的民用燃料EC、OC排放因子(g/kg)Table 2 Emission factors of EC and OC in literatures (g/kg)

大气颗粒物中OC/EC比值常被用于源解析研究,目前运用最多的是根据该比值讨论城市大气中二次气溶胶的存在问题:如果气溶胶中OC/EC比值大于2.0,其中可能有二次有机碳存在[30].陈颖军等[31]认为不同排放源的OC/EC比值变化非常大,以此判断二次气溶胶可能过于简单.此外,不同的EC,OC分析方法可能会对结果带来较大的影响. Novakov等[32]认为生物质燃烧OC/EC比值为9; Mcdonald等[15]报道的家用木材燃烧的OC/EC比值为4～9,本研究中薪柴的OC/EC为3,结果很相近.Histian等[16]和Roden等[17]对薪柴的研究得出其OC/EC分别为0.55～11.11和1.76～10.62,变化范围很大.Li[9]对薪材的报道为0.40～1.05,比本研究低3～7倍.对于秸秆,Li等[9]的结果为0.92～12.5,而本研究中高达30.在燃煤排放的颗粒物中,烟煤原煤的OC/EC比值为0.32～21.37,无烟煤原煤为3.71～84,烟煤蜂窝煤为13.19～1149.02,无烟煤蜂窝煤为13.19～42.28,变化范围非常大.本研究中块煤和蜂窝煤分别为6和51,基本在已有的研究结果范围内[11-12,21-22].从中可以看出,在应用OC/EC比值判断大气中二次有机气溶胶存在时,如果点位周边有明显的民用燃烧源,该种方法应该慎重使用.

2.3 颗粒物中碳组分的含量组成及差异

含碳物质在颗粒物中所占的比重是不同燃料燃烧排放颗粒物特征的一个重要参数.

图3 EC和OC在PM2.5和PM10中的百分含量比较Fig.3 Comparison for EC and OC mass percentages in PM2.5and PM10

由图3可见,从总碳(OC+EC)来看,除蜂窝煤之外,碳组分是其他3种燃料燃烧排放颗粒物中的主要成分,其在PM2.5和PM10中所占的比重分别在50.30%～63.04%和38.86%～51.60%之间,其中块煤最高;蜂窝煤排放PM2.5和PM10中总碳的比例仅为18.55%和17.11%,低于其他3种燃料3～4倍左右.对于OC,其在块煤燃烧排放的颗粒物中所占比重最大,在PM2.5和PM10中都达到43%以上,秸秆和薪柴含量中等,在两种粒径颗粒物中比重为38.86～57.05%,蜂窝煤最低,其在两个粒径中所占的比例仅为17%～18%左右;对于EC,占颗粒物比重最大的为薪柴,在PM2.5和PM10中分别为13.43%和13.91%,块煤EC的含量与薪柴很接近,在两种粒径中分别为9.31%和8.06%;秸秆和蜂窝煤非常低,在两种粒径颗粒物中的比重都在1.5%以下.尤其是蜂窝煤,在PM2.5和PM10中的比重仅为0.30%和0.28%,显著低于薪柴.因而将块煤加工成蜂窝煤,可显著降低燃烧后颗粒中EC的排放.OC和EC在PM2.5和PM10中所占比重无明显差异,在PM2.5中的比例稍高于PM10, (EC/PM2.5)/(EC/PM10)和(OC/PM2.5)/(OC/PM10)分别在1.09～1.30和1.04～1.16之间.由此可以看出,含碳颗粒物在民用燃料燃烧排放的颗粒物中占有很大的比重,而在PM2.5和PM10中所占的比重并无明显差异.从源排放碳气溶胶控制的角度来看,对于块煤需优先控制OC的排放,对于薪柴也需重点控制EC的排放.

2.4 不同民用燃料燃烧颗粒物排放因子差异的影响因素分析

生物质燃料和煤不仅在组成上存在较大差异,在燃烧工况方面也明显不同.生物质燃料的含碳量少于煤,因而不耐燃烧、热值较低.同时生物质燃料的挥发分较高,在较低温度下就能迅速析出,再加上其密度较低,使其在燃烧过程中迅速燃尽.分析显示,生物质燃料挥发分含量高达65%～75%,固定碳占16%～19%;而烟煤中挥发分含量平均约为38%,固定碳含量在31%;无烟煤挥发分含量为7.9%,固定碳含量为65%[33].此外,生物质燃烧的温度要比煤的燃烧温度低,燃烧效率以及通气量都与煤存在显著差距,这都导致碳质颗粒物的排放差异.

对于薪柴和秸秆两种生物质燃料,由于两者在组成、密度等方面的差异,造成排放特征的不同.秸秆OC/EC比薪柴大10倍以上,薪柴排放颗粒物中EC的含量比秸秆大10倍左右.这与秸秆和薪材中纤维素和木质素的含量不同有关.一些研究者认为薪柴中木质素含量比较高,利于碳烟的形成[34],生成的细颗粒物也比较多;同时薪柴的密度和燃烧的温度都高于秸秆,高温都有利于EC的生成.而秸秆中的高纤维素含量使其有较高的挥发分,在燃烧过程中中极易形成大量的可燃性小分子气体,使燃烧加剧,因而燃烧更充分,EC排放量减少[35].

对于块煤和蜂窝煤,其颗粒物,EC和OC排放因子和碳组分百分含量等都存在明显差异.这些差异首先来自于原煤的组成.不同成熟度的煤种在挥发分、固定碳等含量上差异十分明显,而挥发分的含量通常决定了颗粒物排放量的大小[36].本研究中使用的块煤为烟煤,而蜂窝煤为无烟煤,导致排放差别显著.此外蜂窝煤在制作过程中添加了其他的有机、无机的粘合剂,以及固硫剂等物质,改变了煤固有的结构和性质,也改变了煤燃烧过程中二次裂解反应所需的温度和时间,使其二次裂解反应没有散煤进行程度深, 二次裂解产物较少, EC排放减少[10].其次蜂窝煤燃烧过程是重叠式,规则的小孔使其具有较好的通风效果,燃烧比较完全,而块煤比较严实,通风效果不如蜂窝煤,因而燃烧效率不高,碳质颗粒物的排放因子比较大,颗粒物中碳组分的比例也相对较大.

3 结论

3.1 秸秆,薪柴,块煤和蜂窝煤四种民用燃料燃烧排放的颗粒物以细颗粒为主,PM2.5在PM10中的比重在70%～90%之间,其中细颗粒物比重最大的是蜂窝煤,秸秆最小.块煤燃烧排放PM2.5和PM10的排放因子最高,分别为9.837±1.665和11.929±2.634g/kg,秸秆和薪柴PM2.5和PM10的排放因子稍低于块煤,相差不大.蜂窝煤两种粒径的排放因子都最低,其PM2.5和PM10的排放因子分别为0.780±0.204和0.866±0.192g/kg.

3.2 OC排放因子最高的为块煤,在PM2.5和PM10中的排放因子分别为5.286±1.044和5.194± 0.435g/kg,其次为秸秆和薪柴,蜂窝煤最低.EC排放因子最高的为薪柴,在PM2.5和PM10中分别为1.065±0.314和1.126±0.619g/kg,分别是秸秆和蜂窝煤相同粒径中EC排放因子的10倍和300倍左右.块煤EC的排放因子与薪柴差异不大.

3.3 碳组分在秸秆,薪柴和块煤排放的颗粒物中所占的比重较高,其含量在40%～60%之间,比蜂窝煤高3倍左右.OC/EC比值在四种燃料间的变化很大,该值对于薪柴和块煤为3～6左右,而对于秸秆和块煤则高达30～50.

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Comparative analysis on emission factors of carbonaceous components in PM2.5and PM10from domestic fuels combustion.

KONG Shao-fei1*, BAI Zhi-peng2, LU Bing3(1.Key Laboratory for Aerosol-Cloud-Precipitation of China Meteorological Administration, Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, School of of Atmospheric Physics, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China；2.Department of Atmospheric Chemistry and Aerosol Science, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；3.College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China). China Environmental Science, 2014,34(11)：2749～2756

PM10and PM2.5emitted from crop waste (JG), wood (XC), honeycomb coal (FW) and raw coal (KM) burning were collected through a dilution sampling system. Carbonaceous components in what are they were analyzed. Results showed that the emission factors (EFs) of particles and carbon components were influenced by fuel types. Fine particles were the most common particles, with PM2.5/PM10ratios varying between 0.7～0.9. KM held the highest EFs of particles. They were 9.837g/kg and 11.929g/kg for PM2.5and PM10which were 12.6 and 13.7 times higher than FW, respectively. The EFs of particles for JG and XC were in the range of 7.359g/kg～10.444g/kg, slightly lower than those of KM. The EFs of OC were highest for KM (5.29 and 5.19g/kg for PM2.5and PM10). The highest EFs of EC were in XC (1.065 and 1.126g/kg of PM2.5and PM10) which were 300 and 10 times of those in FW and JG. The carbonaceous components accounted for 40%～60% of particles emitted from KM, XC and JG burning which were three times higher than FW. The OC/EC ratios for XC and KM varied from 3 to 6 and the ratios were up to 30～50 for JG and FW.

residential fuel；particulate matter；dilution sampling；carbonaceous components;emission factor

X513

A

1000-6923(2014)11-2749-08

孔少飞(1986-),男,河南济源人,讲师,博士,主要从事大气颗粒物理化特性与来源解析,源排放粒子老化机制、排放因子与清单构建研究.发表论文47篇.

2014-02-17

国家自然科学基金资助项目(41305119);教育部博士点基金(20133228120001)

* 责任作者, 讲师, kongshaofei@126.com