工业热过程中过渡金属化合物对卤代多环芳烃生成和转化的作用机理研究
批准号:
22106030
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
金蓉
依托单位:
学科分类:
大气污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
金蓉
中文摘要
工业热过程非故意排放是新型持久性有机污染物XPAHs的主要污染来源。热过程中XPAHs的生成机制具有特异性,但相关研究尚未系统开展。前期研究发现过渡金属化合物会参与XPAHs的异相生成反应。为了探索热过程XPAHs的生成机理以及其中过渡金属化合物的作用机制,本项目拟从以下几方面展开研究:首先基于再生金属冶炼过程飞灰样品,筛查并识别XPAHs前驱体;配置不同过渡金属化合物和前驱体物质组成的模拟飞灰样品,模拟不同机制作用下生成XPAHs的过程,结合量子化学理论计算结果,明确XPAHs的生成途经和影响因素;采用原位加热技术,利用电子顺磁共振波谱仪检测XPAHs生成过程自由基的种类、含量等特性,阐明该过程自由基中间体的生成和转化途径以及过渡金属化合物的作用机制。研究结果将揭示热过程中XPAHs的生成机制和影响因素,为从源头控制XPAHs,探索其减排和阻滞技术提供重要理论支持。
英文摘要
Chlorinated and brominated polycyclic aromatic hydrocarbons (XPAHs) are new persistent organic pollutants. Unintentional emissions from various industrial thermal processes are major sources of XPAHs. In these thermal processes, formation mechanisms of XPAHs are different from other POPs, but researches on formation mechanisms of XPAHs have not been systematically conducted yet. In our previous studies, we found that the transition metal compounds would participate in the heterogeneous formation reactions of XPAHs. In order to explore formation mechanisms of XPAHs and roles of transition metal compounds in thermal processes, we therefore plan to conduct this study as follows: First of all, with the collected fly ash samples from secondary metallurgical smelting processes, we will screen and quantify the XPAH precursors. Based on these results, we will configure the simulated fly ashes which consist of different transition metal compounds and XPAH precursors. We will then simulate the formation processes of XPAHs in the laboratory under different formation mechanisms. Combined with the calculation results of quantum chemistry theory, the formation pathways and influencing factors will then be clarified. Besides that, we will use the in-situ heating technique and electron paramagnetic resonance spectrometer to analyze the characteristics, such as types and levels, of free radicals during these XPAH formation processes, and elucidate the formation and transformation of free radical intermediates and roles of transition metal compounds. Results of this study would reveal the mechanisms and influencing factors for XPAH formation during thermal processes, so that provide theoretical support for controlling XPAHs from sources and exploring its emission reduction technologies.
本项目聚焦典型工业热过程中新污染物的生成机制及其风险评估,旨在筛查识别高风险新污染物并揭示其生成和转化机制,为污染物减排技术提供理论支持。研究团队围绕工业热过程中的污染物识别、生成机制及排放特征展开了系统研究,取得了以下主要成果:.(1)高风险新污染物识别与清单建立:通过非靶向分析技术,全面筛查了典型工业热过程中的污染物,识别出646种有机化合物,并基于毒性评估和风险预测,提出了28种高风险新污染物的优先监测清单。研究表明,控制这些污染物可将排放风险平均降低71.4%,为污染物管理决策提供了科学依据。.(2)新污染物生成机制研究:揭示了多种卤代芳环类新污染物(如溴代阻燃剂、多氯萘、多氯联苯等)的生成和转化的自由基机制,明确了过渡金属氧化物和氯化物等因素对污染物生成的影响,为减排技术开发提供了理论基础。.(3)XPAHs 排放清单与模型构建:建立了典型工业热过程细颗粒物中XPAHs的排放模型,预测了全球XPAHs的排放清单,为全球范围内的污染物排放评估和控制提供了依据。.(4)水泥窑协同处置污染物研究:研究了水泥窑协同处置含六溴环十二烷(HBCDs)废物过程中溴代阻燃剂类污染物的生成和排放特征,揭示了不同工作条件下污染物的浓度分布及生成机制,为制定合理的污染控制方案提供了科学支持。.本项目的研究成果不仅深化了对工业热过程中新污染物生成机制的认识,还为污染物减排技术的开发和政策制定提供了重要参考,具有显著的科学意义和应用前景。
长三角地区大气卤代多环芳烃污染水平、来源及二次生成机制研究
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批准号:LQ22B070009
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:金蓉
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依托单位:
国内基金
海外基金