舰船舱室挥发性有机化合物的释放速率研究

[目的]为保障舰员健康与舰船的安全运行,应对以挥发性有机化合物(VOC)为代表的舱内空气污染物进行有效控制。污染物的释放速率是表征舱室空气质量的关键参数之一,但目前在该方面的研究还较为欠缺。[方法]基于常规室内环境污染速率测试方法,结合舰船舱室特点,通过Tenax-TA采样管富集采样、ATD-GC/MS分析和集总参数模型拟合,对舱室内以苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)为代表的VOC释放速率进行研究。选取某舰船典型舱室为研究对象,开展封舱与通风工况下BTEX的释放速率测量试验。[结果]结果表明:通风工况下,该舱室二甲苯和挥发性有机化合物总量(TVOC)的平衡浓度均超出了室内空气质量标准,应加强污染源头控制或改善通风净化效能;封舱工况下(舱室环境浓度与通风工况接近),除浓度较低的苯以外,BTEX的释放速率与通风工况下的测试结果吻合较好。[结论]该研究初步建立了适用于舰船舱室的VOC释放速率测量方法,可为其污染特征评估与通风净化系统设计提供参考。     

舰船舱室通风系统效能评估

大型舰船舱室多采用半封闭或全封闭式设计,需要通过机械通风系统对舱室进行通风换气。本文根据大型舰船舱室密闭环境特点,结合2艘典型舰船舱室通风系统换气效果试验,建立舱室通风换气的数学模型,计算对比了通风换气期间舱室污染物的浓度变化情况,并提出有效通风量作为性能参数来评估舱室通风换气系统效能,直观地反映舰船舱室通风换气效果。该研究可为舰船舱室通风系统的设计及优化提供一定的指导。     

蒸汽动力舰船汽轮机油散发挥发性有机物的组成特征

利用Tenax-TA吸附管采样和ATD-GC/MS检测方法分析某舰船蒸汽动力系统汽轮机油散发挥发性有机物(VOCs)的组成特征。结果显示:散发口附近污染物浓度最高达16.1 mg/m3,为舱室环境浓度(0.83 mg/m3)的近20倍。除常见的芳香烃和烷烃外,散发口附近还检出高浓度的2,6-二叔丁基苯酚(DTBP),该物质为汽轮机油添加剂的主要成分之一。由此建议我国在进行舰船舱室空气治理时,应加强污染源头控制,开展汽轮机油品质改进和蒸汽动力系统优化设计。     

密闭舱室挥发性有机化合物被动式采集与非靶向测试

本文建立了密闭舱室挥发性有机化合物(VOCs)被动式采集与非靶向测试方法。采用极性和非极性填料进行被动式采样,分析结果可互相对比且互为补充,采样方式简单、便携、稳定。运用目前先进的气相色谱-高分辨质谱(GC-HRMS)分析方法可高灵敏度、高分辨率鉴别采样中的VOCs组分,8个舱室采样位点共筛查出70种低浓度VOCs污染物。在得到的各类VOCs含量数据中,以多环芳烃(PAHs)这一类致癌性和致突变性污染物为例,根据含量热图分析获取多环芳烃在舱室中的分布规律,并推测其主要来源于机舱和设备舱中油料挥发以及厨房烹饪油烟。该方法的建立将更加高效、准确筛查舱室VOCs组分并进行污染源解析,有助于舱室大气环境质量提升和舰艇战斗力生成。     

密闭舱室挥发性有机化合物被动式采集与非靶向测试

本文建立了密闭舱室挥发性有机化合物(VOCs)被动式采集与非靶向测试方法。采用极性和非极性填料进行被动式采样,分析结果可互相对比且互为补充,采样方式简单、便携、稳定。运用目前先进的气相色谱-高分辨质谱(GC-HRMS)分析方法可高灵敏度、高分辨率鉴别采样中的VOCs组分,8个舱室采样位点共筛查出70种低浓度VOCs污染物。在得到的各类VOCs含量数据中,以多环芳烃(PAHs)这一类致癌性和致突变性污染物为例,根据含量热图分析获取多环芳烃在舱室中的分布规律,并推测其主要来源于机舱和设备舱中油料挥发以及厨房烹饪油烟。该方法的建立将更加高效、准确筛查舱室VOCs组分并进行污染源解析,有助于舱室大气环境质量提升和舰艇战斗力生成。     

蒸汽动力舰船汽轮机油散发挥发性有机物的组成特征

利用 Tenax-TA 吸附管采样和 ATD-GC/MS 检测方法分析某舰船蒸汽动力系统汽轮机油散发挥发性有机物（VOCs）的组成特征。结果显示：散发口附近污染物浓度最高达16.1 mg/m3,为舱室环境浓度（0.83 mg/m3）的近20倍。除常见的芳香烃和烷烃外,散发口附近还检出高浓度的2,6-二叔丁基苯酚（DTBP）,该物质为汽轮机油添加剂的主要成分之一。由此建议我国在进行舰船舱室空气治理时,应加强污染源头控制,开展汽轮机油品质改进和蒸汽动力系统优化设计。     

舰艇舱室封闭环境中挥发性化合物分析

采用几种不同的方法对舰艇舱室封闭环境中的挥发性有机化合物进行检测,建立低浓度挥发性有机化合物采样、预处理和分析方法。采用有液氮低温条件下预浓缩联合气相色谱分离,用氢火焰离子化检测器/脉冲火焰光度检测器(GC-FID/PFPD)检测大部分碳氢化合物和含硫化合物,用2,4-二硝基苯肼衍生管富集(DNPH)联合高效液相色谱法(HPLC)分离,用DAD检测器检测羰基类化合物。定量检测了27种组分,大部分物质浓度较低,在这些物质中一些低嗅阈值、高毒性组分如二甲基二硫醚首次检出,这些组分对舱室环境的影响不容忽视。通过低温冷阱浓缩和衍生富集浓缩的方法可以定量测定舰艇舱室封闭环境中的低嗅阈值、低浓度的挥发性有机化合物,检出限低,灵敏度高,是目前比较先进的舰艇舱室大气检测方法。     

舰船铅酸蓄电池室氢气浓度特征研究北大核心CSCD

[目的]为实现舰船铅酸蓄电池室蓄电池析氢特征在线识别和氢气控制系统量化设计,提出基于集总模型,综合考虑蓄电池析氢速率、系统通风净化风量、蓄电池室泄漏风量等关键参数的蓄电池室氢气浓度特征辨识方法。[方法]根据蓄电池室环境特征,建立舰船蓄电池室氢气浓度特征和蓄电池析氢速率预测数学模型,开发相应的计算程序,分析在给定系统运行策略下,不同蓄电池析氢速率和系统通风净化风量下的蓄电池室氢气浓度变化特征。[结果]蓄电池室氢气浓度变化特征受蓄电池析氢速率、蓄电池室泄漏风量和系统通风净化风量等因素共同影响。当析氢速率较低时(如新蓄电池),泄漏风量会显著影响氢气浓度上升速率;在给定策略下的蓄电池氢气净化系统日均运行频次可以反映蓄电池实际析氢速率特征,指导蓄电池寿命评价。[结论]舰船蓄电池析氢速率与多个参数关联,研究开发的预测模型可对舰船蓄电池室蓄电池析氢速率进行准确预测,并为系统设计和运行策略优化提供指导,相关思路和方法亦可推广应用于与氢气控制相似的其它舱室组分。     

AIP潜艇长航期间舱室环境中空气污染物分析

研究了我国AIP(air independent propulsion)潜艇潜航舱室环境有害气体的基本情况和浓度分布,为更好制定AIP潜艇舱室环境标准和控制建议提供基础数据。本文采用的方法有液氮低温条件下预浓缩联合气相色谱分离,用色谱质谱联用检测大部分挥发性有机化合物,用在线监测仪器分析了潜航过程中颗粒物、一氧化碳和二氧化碳的污染水平。定量检测了34种污染组分,大部分物质浓度较低,在这些物质中有些是嗅阈值低、毒性高的组分如二甲基二硫醚、苯、二硫化碳、三氯甲烷。部分污染物浓度较高,达到ppm级别。舱室颗粒物污染主要为细颗粒物污染,部分舱室浓度超过国家室内空气质量标准,住舱二氧化碳最高浓度超过常规潜艇的容许标准。下潜时间的增加使舱室环境产生部分恶化,微量污染物通过累积使污染物浓度接近或超出相关标准规定,人员活动产生的挥发性有机物、颗粒物和二氧化碳等无机气体进一步加剧了舱室污染,要尽快加强相关的医学保障和制定相应的卫生标准。     

大中型舰船柴油机排气泄漏风险评估和监控需求研究

对于以柴油机为动力的舰船,柴油机工作过程中可能由于排气泄露或二次吸入导致舱内有害气体浓度升高。为了评估该类事故工况的影响,本文针对某典型舰船,以柴油机尾气中的CO为特征污染物,利用多区域模型仿真,分析了不同排气泄漏程度及二次吸入程度下典型舱室CO浓度变化情况。研究结果表明,4%排气泄漏率时,会导致柴油机舱CO浓度急剧升高,超出室内空气质量90 d容许浓度限值;9%排气二次吸入时,会导致所有舱室平衡浓度超过90 d容许浓度限值。结合分析结果,建议在柴油机舱进行CO浓度实时监测,并对柴油机通风、排气管路设计进行优化。     

国内船舶造修企业的VOCs排放现状及治理措施

船舶造修过程中的预处理及涂装工艺,会产生并排放大量的可挥发性有机化合物(VOCs),严重污染大气环境,危害人体健康。通过对国内相关船舶造修企业的走访和调查,梳理了船舶造修过程中产生VOCs的工艺环节,近年来因VOCs排放超标受到环保职能部门处罚的案例,以及当前企业的涂料用量和VOCs的排放现状。同时,汇总了船舶造修企业常见的VOCs净化处理技术及其适用的情况,并介绍了实际进行VOCs治理的案例。对比国内外先进船舶建造行业,并基于我国船舶造修企业的实际情况和VOCs法规的排放要求,提出若干工艺优化的建议和举措,旨在减少排放且降低成本。     

Dissolved organic matter studies in enclosed systems: Application of Hydrophobic fractionation for the assessment of organic nitrogen dynamics

The evolution of dissolved organic matter (DOM) in a non-axenic batch culture of the marine diatom Thalassiosira tumida was studied by hydrophobic fractionation during a three month experiment. DOM was fractionated with XAD-2 resin into hydrophobic (acid and neutral, “humic”) and hydrophilic fractions. The combined amino acid contents of unfractionated filtered seawater, XAD-fractions and particulate material were determined during the growth, stationary and degradation phases of the culture, and variations related to changes in dissolved organic nitrogen (DON) in XAD-fractions, dissolved inorganic nitrogen, algal and bacterial biomass. XAD-fractionation enabled the discrimination of simultaneously ocurring release and uptake of organic nitrogenous compounds: During the diatom growth there was a net increase of tolal DON concentrations, which was mostly accounted for by the hydrophilic fraction. A concurrent heterotrophic uptake of combined amino acids and other non-amino acid organic nitrogen was discernible by the decrease of their concentrations in the hydrophobic fractions. In the stationary phase, during the prevailing net consumption of total DON, the production of algal exudates could be detected in the hydrophobic fractions, while uptake mainly involved non-amino acid organic nitrogen from the hydrophilic fraction. During the degradation phase, after two months part of the particulate amino acid pool was transformed into hydrophilic DON, which in contrast to the stationary phase, was not adequate for supporting sustained bacterial growth. This suggests that the generation of recalcitrant substances may begin in the hydrophilic fraction of DOM. A slight increase of the hydrophobic acid fraction was indicative of the incipient formation of humic substances. XAD-2 was able to adsorb substances from fast changing DOM pools and thus should be a useful tool in studies concerned with phytoplankton and bacterial dynamics.     

Distribution of total dissolved and C18 extractable copper and nickel in relation to dissolved organic matter sources, in the Thermaikos Gulf (eastern Mediterranean)

Organically complexed and total dissolved copper and nickel were measured in the Thermaikos Gulf waters during winter 1998. Total concentrations ranged from 1.13 nmol/L to 7.02 nmol/L for copper and from 3.04 nmol/L to 9.50 nmol/L for nickel. The C18 Sep-Pak solid phase extraction technique was used in order to determine the amount of copper and nickel complexed with the hydrophobic component of the dissolved organic matter (DOM). Up to 32.4% of total copper and 4.57% of total nickel were complexed with the DOM extracted by C18. By applying HPLC analysis it was shown that the majority of the organic compounds retained by C18 had intermediate to low polarity. Using the absorbance ratio a₂₅₄/a₄₃₆ it was possible to unravel that humic substances of both terrestrial and marine origin were present in the Thermaikos Gulf and their distribution followed the dilution of riverine waters. Moreover our results indicated that organic binding of both Cu and Ni was stronger with the hydrophobic compounds of terrestrial origin than with those of marine origin.     

在线测量挥发性有机物的膜进样装置-四极质谱仪的设计和应用

论述一种新的采用膜进样装置-四极杆分析器结合用于检测环境中挥发性有机物质谱仪.以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)膜富集系统作为质谱仪采样技术,采用密闭性离子源电离样品,进入四极质量分析器完成定性定量分析,真空系统由离子泵提供.性能测试证明该仪器对苯、甲苯、乙苯的响应时间优于40秒,检测限可以达到100 ppb,线性检测范围优于3个数量级.数据显示膜进样装置与四极质谱仪联用适合定性、定量分析挥发性有机气体,能够广泛应用于环境中VOCs的快速、在线检测.     

修造船VOCs治理体系

提出船舶挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)治理体系的总体要求，分析船舶涂装VOCs排放量。探讨船舶VOCs治理措施，从低VOCs环保船舶涂料开发与应用研究、修造船涂装作业的过程控制和VOCs末端治理技术等3个方面展开系统论述，并提出国内船坞区域涂装作业和VOCs控制技术的发展方向。     

船舶外场涂装局部集气罩设计

以捕集船舶外场涂装作业过程产生的挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)气体为出发点,采用理论研究、仿真模拟和现场试验的方法,形成船舶外场涂装局部集气罩设计方案,并设定合理的验证方法检验方案的可行性和收集率。结果表明,船舶外场涂装局部集气罩可有效捕集VOCs气体,从源头控制污染物扩散,降低污染。     

我国船舶工业行业VOCs排放现状与污染控制路线分析

针对目前我国船舶工业行业挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）排放现状，对源头、工艺过程和末端治理各环节所采取的减排措施进行分析和梳理，从工艺设计到工艺全流程系统地提出降低涂装VOCs排放治理的路线，可为船舶工业行业全面开展VOCs污染防治工作提供技术基础。     

船舶涂装车间VOCs废气排除效果数值模拟

针对大型船舶涂装车间，建立用于两种不同通风方案和挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）废气扩散的数学模型。运用数值模拟方法，研究不同通风方案的气流速度场和气流压力场的分布特点及其对VOCs废气排除效果的影响规律。结果表明：侧进侧排（Side Intake and Side Discharge，SISD）式的原有通风方案导致车间VOCs废气不断向车间顶部累积，通风效率较低；而侧进底排顶部补风式的优化通风方案可有效提升车间湍流区域面积和风速，对VOCs废气排除效果作用显著。研究结果可为船舶涂装车间通风系统的优化设计提供参考依据。