【优秀硕士博士论文】燃煤烟气超细颗粒物（pm.）声波团聚数值模拟研究综述

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1、燃煤烟气超细颗粒物（PM2.5）声波团聚数值模拟研究大气是人类赖以生存的最基本的环境要素之一，任何生物从它诞生之日起，就需要通过呼吸维持生命，停止呼吸就意味着生命的终结。随着人类生产和生活活动的发展，当它对大气产生的影响超过其自净能力时就会对大气造成污染。自我国改革开放以来，我国经济获得了长足的发展，生产力水平大大提高。但是，传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来利润的同时，却使我们的家园变得千疮百孔，不堪重负。传统意义上讲，人类面临主要的环境问题分为三种，分别是气候变暖、臭氧层破坏和酸雨。其中，酸雨问题是最为突出的问题，对人类的生活及健康产生的威胁也

2、最大。酸雨通常是指表示酸碱度指数的PH值低于5.6的酸性降水。酸雨是工业高度发展而出现的副产物，由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。如图1为酸雨形成的简单示意图。图1.酸雨形成过程示意图近几十年来，经过世界环保人员的不懈努力以及各国政府的正确引导，世界各国人民对以上三大环境问题已经有了较清楚的认识，也对传统意义上的环境问题有了足够的重视。例如，对于酸雨问题，各国政府及组织均制定了相关的法律法规，以控制酸雨问题的不断恶化。从目前的数

3、据上来看，经过各国的不断努力，酸雨问题得到的一定程度的控制。我国的SO2排放量名列世界各国前列，从我国国家环保局的统计数据上来看，近几年我国的SO2排放量处于减小的趋势。如图2所示。但是，随着世界化石燃料相关工业（如动力发电、汽车行业及石油工业等）的不断发展，新的环境问题也不断涌现。人们对空气质量要求的不断提高，可吸入颗粒物越来越受到人们的关注。图2.全国二氧化硫排放量年际变化问题引出2010年11月21日，美国驻华使馆发布的北京PM2.5监测数据爆表，超过了最高污染指数500，此时的PM2.5浓度522，也因为“超出了该污染物的值域”，在美国环保局网站上无法转换

4、为空气质量指数，当时使馆在推特上描述其为“Crazybad（糟糕透顶）”。2011年，随着部分地区的空气监测引发关注和热议，PM2.5和PM10这两种空气监测标准也进入公众视野。早在20世纪80年代，国际社会已对可吸入颗粒物污染高度重视。随着人们对大气颗粒物研究的深入，人们认识到粒径在10um以下的颗粒物是对环境和人体健康危害最大的一类污染物，并且细颗粒的危害性比粗颗粒更加严重，因此各个国家对其制定的排放标准日趋严格。PM2.5的标准是1997由美国率先提出，主要是为了更有效地监测随着工业化日益发达而出现的、在旧标准中被忽略的对人体有害的细小颗粒物。PM2.5指数

5、已经成为一个重要的测控空气污染程度的指数。到2012年底为止，除美国和欧盟一些国家奖PM2.5纳入国标并进行强制性限制外，世界上大部分国家都还未开展对PM2.5的监测，大多通行对PM10进行监测。PM2.5简介PM，英文全称为particulatematter(颗粒物）。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20（如下图所示）。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时

6、间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2.5危害中国很多城市到现在还是仅仅监测PM10的密度，认为PM10“可以进入人体上呼吸道，与市民的呼吸系统疾病关系比较密切”。但实际上PM2.5微粒由于体积特别微小，对人类身体健康的影响大大超过PM10。世界卫生组织公布的资料也认为PM2.5会增加死亡的风险。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，对人体健康危害相对较小；而粒

7、径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发1/10大小，被吸入人体后会进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。在欧盟国家中，PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。而PM2.5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。中国工程院院士、中国环境监测总站原总工程师魏复盛研究结果还表明，PM2.5和PM10浓度越高，儿童及其双亲呼吸系统病症的发生率也越高，而PM2.5的影响尤为显著。中国工程院院士、中国环境监测

8、总站原总工