低温等离子体技术及其应用研究

等离子体是由自由电子、离子和中性粒子组成的非束缚态宏观体系,是除去固、液及气态外,物质存在的第四态。按照热平衡状态,等离子体可以分为完全热力学平衡等离子体、局部热力学平衡等离子体以及非热力学平衡等离子体。非热力学平衡等离子体(低温等离子体)由于产生装置简单、容易制造、宏观温度低等优势,近年来成为各领域广泛研究的热点。本文重点论述低温等离子体技术在多晶硅行业的应用现状及前景,并结合青藏高原特点,提出低温等离子体技术在青藏高原环保方面的应用。     

挥发性有机污染物在土壤中的运移机制与模型

在挥发性有机污染物已经成为土壤污染防治焦点的背景下,对挥发性有机污染物在土壤中的运移问题展开了分析,结合污染物运移过程对污染物运移机理进行了分析,在了解污染物平衡和非平衡吸附-解析机理的基础上,针对饱和水层和非饱和水层等不同土壤状态完成了相应运移模型的建立,从而实现对土壤运移规律的全面分析,为关注这一话题的人们提供参考。     

浅谈强电离放电对汽车排放物NOx净化

汽车排放污染物中NOx是一种十分有害的气体,应用大气强电离放电技术,将废气中的NO、NO2等NOX气体粒子转化成O3,H2O2等氧活性粒子,净化效率高,效果显著,如果结合废气再循环(EGR)系统将活性粒子送回发动机进气系统当中,既降低了污染,又提高了发动机进气系统中氧活性粒子的浓度,同时提高了充气效率。     

动态

正中国首个等离子体危废处理项目通过验收我国首个等离子体危废处理示范项目——10吨/天等离子体危废处理项目,近日在广东清远通过竣工验收,正式进入工程应用阶段,为国内医疗垃圾、生活垃圾、废矿物油等危废物的处理探索出了一条新路。等离子体危废处理技术是利用等离子体瞬间产生的上万摄氏度高温,将二噁英等有机污染物快速裂解为无害化的小分子,将重金属等无机污染物固化在玻璃体中,最终得到的玻璃体可作为路基、建材等被使用,实现固体废物的减     

射频补偿朗缪尔探针等离子体诊断系统

目前,等离子体科学和工程技术越来越广泛地被应用到国民经济的各个领域中。特别是低温非平衡等离子体已经广泛应用在半导体芯片的生产、功能薄膜的物理化学沉积和溅射、材料的切割和焊接、生物医疗和航空航天等各个领域。     

大气压微波等离子体的数值分析

本文针对微波等离子体研究成本高的问题,提出利用有限元方法,求解多种物理方程,仿真等离子体瞬态机理。仿真描述等离子体放电过程,获取等离子体在大气压微波激励产生和维持的机制,给出电子密度、电子温度、气体温度的瞬态与空间变化,数值仿真的方法节约成本、缩短研究周期,且能够更清晰的描述放电过程的瞬态物理特性,是研究气体放电等离子体的非常重要的途径。点评人:华伟,电子信息学院副教授,研究方向:微波等离子体、微波化学、射频电路。     

浅谈太阳能在建筑节能及采暖的应用

地球有限的资源正在被大量的消耗,并且随之产生温室气体及有害气体。这样既不利于可持续性发展,又使得我们的地球陷入一个恶性循环。太阳能是一种取之不竭的无污染物产生的能源,阐述了建筑节能及采暖方面对太阳能的利用方式及可行性,并对此能源的利用前景进行了分析展望。     

柴油车尾气氮氧化物控制技术现状

随着我国机动车数量大幅增长,机动车尾气污染物排放量也随之增加。氮氧化物(NOX)是机动车排放四项污染物之一,会给人类健康和自然环境带来严重的影响,降低柴油车尾气NOX排放的方法主要有机内净化和后处理技术,机内净化技术主要从进气、燃烧、喷油以及废气再循环等方面进行改善排放;尾气NOX后处理技术主要有稀燃NOX捕集技术、选择性催化还原技术及低温等离子体技术,其中选择性催化还原技术应用较多,低温等离子体技术处于试验阶段,目前尚未成熟。     

低温等离子体技术处理挥发性有机废气的研究进展

本简要介绍了挥发性有机污染物(VOCs)的来源和对人体的危害,综述了等离子体及等离子体协同吸附剂、催化剂处理VOCs废气技术的研究进展,并展望了等离子体技术的发展方向。     

颠覆传统的高温合金涡轮叶片高效“绿色”渗铝新技术--中国科学院金属研究所高温防护涂层课题组成果

针对传统热扩散铝化物涂层存在的涂层有害元素掺杂和制备过程有毒气体释放的顽疾,中国科学院金属研究所高温防护涂层课题组沈明礼副研究员等研发出颠覆传统的高温合金涡轮叶片“绿色”渗铝技术,使先进铝化物涂层制备达到像真空镀膜一样的无毒气排放、无有害元素掺杂要求,涂层抗氧化性能优越于普通的铝化物涂层。“绿色”渗铝技术,基于真空高密度铝等离子体辐照效应,通过高密度铝离子的沉积、注入、溅射和辐照增强扩散机制,可实现无有害元素掺杂的高性能铝化物涂层的高效可控、无毒气排放制备。相关机理研究已公开发表在Scientiifc Reports杂志。     

警惕大气污染和碳排放向西北迁移

大气污染物与温室气体有极强的同源性,且与化石燃料燃烧密切相关。我国东部地区高强度的能源消耗导致这一区域一度成为二氧化碳排放和大气重污染问题集中爆发的热点区域。自《大气污染防治行动计划》执行以来,产业结构的调整和末端治理技术的完善,驱动着我国大气污染关键物种的演替和温室气体时空分布格局的变化。为此,文章分析了2013—2020年我国不同区域主要大气污染物和温室气体浓度的演变态势,揭示了大气污染与碳排放从东部向西北地区迁移的现象,厘清了我国大气污染物和温室气体时空分布演变的成因,并提出了相应对策建议,以期为减污降碳协同增效目标的实现提供科学支撑。     

大气灰霾追因与控制

大气灰霾如何产生以及如何控制,不仅是大气科学研究面临的前沿课题,也是我国政府和公众迫切需要解决的重大环境污染问题。中科院开展的“大气灰霾追因与控制”专项将以大气细颗粒物(PM 2.5 )的生成、演化和控制为核心科学问题,以京津冀、长三角、珠三角为研究区域,通过可控实验、外场观测和数值模拟确定致霾污染物的组成及来源,阐明区域灰霾形成的关键物理化学机制,识别关键污染物和污染源,发展具有我国自主知识产权的大气灰霾监测技术以及预测预警及控制决策模型,研发致霾关键污染物的源控制和过程控制技术,为控制灰霾污染提供科学可行的技术和政策解决方案。     

工业领域煤炭清洁高效燃烧利用技术现状与发展建议

我国以煤炭为主的能源资源禀赋决定了煤炭的基础能源地位,因此如何实现煤炭清洁高效燃烧利用,成为科学家、产业界和社会关注的焦点。煤炭燃烧释放热能满足了我国约65%的发电生产需求,也为钢铁、建材、化工等工业领域提供热能,但同时也释放氮氧化物、二氧化硫、粉尘等有害污染物,造成对大气环境的影响。因此实现占煤炭燃烧总量90%的工业领域煤炭清洁高效燃烧利用,是当前我国打赢污染防治攻坚战和蓝天保卫战的"卡脖子"问题,工业领域煤炭高效清洁燃烧利用技术亟待根本性革命。文章综述了我国煤炭清洁高效燃烧利用技术现状,提出了只有发展在燃烧过程中大幅度抑制氮氧化物(雾霾的"元凶")生成的变革性技术,再结合尾部烟气净化技术的应用,才能经济地实现常规燃煤污染物的超低排放甚至近零排放,达到甚至低于天然气排放水平,从而为工业领域煤炭高效清洁燃烧利用提供技术支撑。     

室内空气质量对人体健康的影响

室内空气污染对健康的影响是人类百多年来不断研究和探索的目标之一。本文分析了室内空气污染对人体健康的主要危害、基本原因和主要评价指标，简要综述了近5年在室内空气污染与健康领域，国内外的主要研究方向和内容。对我国室内环境与健康研究的基本思路和存在问题进行了初步探讨，并提出今后国内应在准确评价人群室内空气污染的暴露量、人群健康效应暴露-反应关系的定量评价、室内环境对人体舒适度和工作效率的影响机理、室内污染健康效应综合评价的方法学等几个主要科学问题方面深入地进行研究探讨。     

空气污染对气候变化的影响与反馈研究

本文总结了由中国环境科学研究院、中国科学院地理资源所、北京工业大学、北京市气候中心共同承担环保公益性行业科研专项“空气污染对气候变化的影响与反馈研究”课题有关研究成果。包括污染物和温室气体排放现状和趋势、空气质量模拟及应用、区域气候模拟及应用、未来气候变化情景及对污染物影响以及应对气候变化的污染物防控措施和效果的研究进展。主要阶段性成果包括：建立了基准年典型空气污染物和主要温室气体排放数据库,并分区域和行业综合评估了我国空气污染物和温室气体排放现状和趋势;利用区域气候模型对全国近十年气候状况进行了模拟分析,开展了典型地区的敏感性试验;分析了典型地区（京津冀、长三角和珠三角3个城市群）空气污染指数（API）与不同气象要素的相关性,揭示了气象因子对空气污染的影响机理;对比分析了典型发达国家或组织和典型发展中国家的污染物防控和应对气候变化的政策措施及效果,并对未来空气污染对气候变化的影响与反馈研究的方向和重点进行了展望。     

Metal-organic frameworks as effective sensors and scavengers for toxic environmental pollutants

Metal-organic frameworks (MOFs) constructed from a rich library of organic struts and metal ions/clusters represent promising candidates for a wide range of applications. The unique structure, porous nature, easy tunability and processability of these materials make them an outstanding class of materials for tackling serious global problems relating to energy and environment. Among them, environmental pollution is one aspect that has increased at an alarming rate in the past decade or so. With rapid urbanization and industrialization, toxic environmental pollutants are constantly released and accumulated leading to serious contamination in water bodies and thereby having adverse effects on human health. Recent studies have shown that many toxic pollutants, as listed by the World Health Organization and the US Environmental Protection Agency, can be selectively detected, captured, sequestered and removed by MOFs from air and aquatic systems. Most of these sensing/capture processes in MOFs are quantifiable and effective for even a trace amount of the targeted chemical species. The functional sites (ligands and metals) play a critical role in such recognition processes and offer an extensive scope of structural tunability for guest (pollutants, toxic entities) recognition. Whereas on the one hand, the underlying mechanisms governing such sensing and capture are important, it is also crucial to identify MOFs that are best suited for commercial applications for the future. In this review article, we provide an overview of the most recent progress in the sensing, capture and removal of various common toxic pollutants, including neutral and ionic, inorganic and organic species, with brief discussions on the mechanism and efficacy of selected MOFs.     

辽中地区矿业城市环境空气质量变化及其影响因素分析

辽中地区矿业城市是中国重要的能源生产和重工业基地,研究其环境空气质量变化及其影响因素有利于改善空气质量恶化的现状,促进经济、生态协调发展.利用鞍山、抚顺和本溪的环境空气质量定点监测数据,采用Daniel的趋势检验方法分析了鞍山、抚顺和本溪2001~2006年市区环境空气质量的变化趋势,并探讨了主要影响因素.结果表明,2001~2006年,辽中地区矿业城市市区空气污染较为严重,月降尘、PM10全部年份超标严重,SO2部分年份超标,属于典型的煤烟型污染.鞍山市区各类污染物变化不显著,除SO2略呈上升趋势,其余污染物均呈下降趋势;抚顺市区除PM10呈显著下降趋势(p＜0.1),其余污染物均呈上升趋势,其中NO2呈显著上升趋势(p＜0.1);本溪市市区各类污染物均呈下降趋势.空气污染季节和空间差异显著,冬春季污染程度明显高于夏秋季,工业区、交通区显著高于居民区、清洁区.经济增长带来的能源需求压力、环境保护措施的实施,以及各个市区独特的地理位置和气象条件的相互作用,是辽中地区矿业城市市区空气环境质量变化的主要影响因子.因此,需要改善以煤炭为主的能源消费结构、加强机动车尾气排放管理、合理规划城市布局、从区域整体上提高大气环境容量,从而改善辽中地区矿业城市环境空气质量.     

省域大气污染治理的系统动力学分析——以福建省为例

从福建省经济、人口、科技、能源和环境等角度出发,建立大气污染防治系统动力学模型,设定单一政策、多项政策组合等情景进行系统仿真和模拟分析。研究发现,三种主要污染物的减排空间越来越小,只有同时将经济增长、产业结构、能源结构、环保投资等多项政策进行组合调控,减排效果更好。因此,提出合理分配固定资产投资、提高科技创新能力、优化产业结构、调整能源消费结构、完善环境经济政策等对策建议。     

中国东部沿海地区农业污染风险地域分异研究

农业面源污染已经成为我国水体污染的主要原因,其排放总量呈不断增长趋势,在我国东部沿海发达地区尤为突出。本研究从环境压力水平、环境压力强度方面选取11项农业污染风险评价指标,综合评估东部沿海地区化肥、农药、农膜污染及畜禽养殖污染的风险,并运用因子分析和聚类分析法,将东部沿海地区划分为高、中、低三类农业污染风险区。东部沿海地区农业污染中、高风险区主要集中在京津冀都市区、河北省南部地区、山东省、江苏省北部及沿海地区、上海都市区、闽南地区、广东省西部地区及海南省,河北省和山东省农业污染风险尤为严峻。东部沿海地区的农业环境问题面临着巨大挑战,因地制宜的农业环境经济政策迫在眉睫。     

铅直不均匀大气流场中污染物扩散规律的研究

运用三年的实测资料,将水平流场存在明显转折的层次定为分界层。当实际源强排放的污染物,由扩散作用铅直通过该层,相应产生了一个新的污染源,从而得到了形成分界层下各处的污染浓度解。上下层风向不同时,污染物的横向扩散范围变大,且地面污染浓度轴线随着距离增加,具有逐渐向下层的下风处偏移的规律。