煤焦化区域大气污染特征及健康危害效应

　　本书以煤焦化区域大气污染特征及健康危害效应为主线，主要介绍了煤焦化行业发展的历史和现状，煤焦化污染区域大气气溶胶的理化性质和大气挥发性有机化合物（VOCs）的污染特征，探讨了煤焦化区域大气污染物的健康危害效应，煤焦化污染区域灰霾的污染特征与形成机制，后以案例分析的形式，详细介绍了煤焦化区域污染物的来源、输入与输出路径，以及疫情封锁管控对空气质量的改善效果，旨在全面加深对我国煤焦化区域大气污染生消机制及其健康危害效应的理解，为相关区域灰霾和臭氧的针对性控制与人群健康防护提供参考，促进“美丽中国”建设，保障居民身体健康。本书具有较强的技术应用性和针对性，可供从事大气污染形成机理、危害与控制等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、生态工程、化学工程及相关专业师生参阅。

　　李宏艳，太原科技大学环境科学与工程学院副教授，硕导，中国青年科技工作者协会会员，山西省青年科技人才协会会员。主要承担环境工程专业核心课程《大气污染控制工程》《环境毒理学》《环境模型与数据处理》的教学工作。硕博连读期间主要进行环境科学及毒理方面的研究，任教期间主要从事大气污染及源解析方面的研究，尤其是焦化污染区域大气污染特征及健康危害效应研究，先后主持国家自然科学基金青年项目“焦化污染区域大气细颗粒物的毒性因子特征研究”（41501543）、国家自然科学基金面上项目“焦化烟气老化过程中颗粒物特征与毒性效应的演变规律研究（22076135）”、山西省重点研发计划项目“太原盆地大气灰霾组成特征、成因及控制（201803D421095）”、山西省应用基础研究计划项目“基于VOCs和NOx外场观测研究太原盆地臭氧污染成因与有效控制策略（201901D111250）” 等项目的研究工作，参与1项国家自然科学基金项目“煤焦化大气污染特征及标志物研究”。共发表期刊论文20余篇，学术会议论文10余篇，获省级科技奖2项，获专利授权1项，参与编书1本。

第1章 概论  001
1.1 煤焦化产业的发展历史及现状 002
1.1.1 焦化过程及原理 002
1.1.2 我国焦化工艺的发展历史及现状 003
1.1.3 我国焦化行业的产能历史及现状 009
1.2 煤焦化行业空间分布特征 011
1.2.1 炼焦煤资源分布 011
1.2.2 焦化厂空间分布 012
1.2.3 焦炭产能、产量的空间分布 012
1.3 煤焦化行业污染物分类及排放特征 014
1.3.1 不同工艺环节污染物排放种类 014
1.3.2 焦化厂内大气环境和烟气污染物浓度 019
1.3.3 不同工艺环节标识性物种和特征比值 020
1.4 煤焦化区域污染状况及危害 023
1.4.1 全国焦化行业污染物排放因子和各区域排放情况 023
1.4.2 焦化行业影响区域的大气污染状况 026
1.4.3 焦化行业影响区域人群健康危害状况 032
1.5 煤焦化区域环保要求及相关政策 034
1.5.1 焦化行业管控政策 034
1.5.2 焦化行业大气污染物排放标准 039
1.5.3 焦化行业大气污染物排放控制/净化工艺 044
参考文献 048
第2章 煤焦化污染区域大气气溶胶的理化特征  051
2.1 研究区域污染状况 052
2.2 形貌、表观化学特征 054
2.2.1 焦化园区内PM2.5 颗粒物的形貌特征 054
2.2.2 PM2.5 中典型颗粒物的能谱及其元素分布特征 058
2.2.3 焦化污染环境大气PM2.5 的XPS 分析 062
2.3 化学组成特征 067
2.3.1 水溶性离子 067
2.3.2 OC 和EC 075
2.3.3 痕量元素 078
2.3.4 多环芳烃 080
2.4 颗粒物及其化学组分的粒径分布特征 085
2.4.1 颗粒物粒径分布特征.085
2.4.2 水溶性离子粒径分布特征 090
2.4.3 PAHs 的粒径分布特征 092
2.5 酸性 101
2.6 消光性 104
2.7 二次成分 108
2.7.1 二次无机气溶胶生成机制研究 108
2.7.2 二次有机气溶胶的污染特征研究115
参考文献 121
第3章 煤焦化污染区域大气挥发性有机物（VOCs）的污染特征  127
3.1 VOCs 的污染状况 129
3.1.1 非甲烷烃的污染状况 129
3.1.2 醛酮的污染状况 133
3.2 VOCs 的组成特征 133
3.2.1 非甲烷烃的组成特征 133
3.2.2 醛酮的组成特征 135
3.3 特征比值 136
3.3.1 苯与甲苯（B/T）比值分析 136
3.3.2 异戊烷/正戊烷比值分析 139
3.3.3 苯、甲苯和乙苯（B∶T∶E）的比值分析 140
3.3.4 羰基化合物的比值分析 142
3.4 二次有机气溶胶生成潜势 145
3.4.1 VOCs 的反应性 145
3.4.2 二次有机气溶胶生成潜势（SOAFP）150
3.5 臭氧生成控制机制 153
3.5.1 O3 的污染水平 153
3.5.2 O3 生成的控制机制 154
参考文献 157
第4章 煤焦化区域大气污染物的健康危害效应  161
4.1 气溶胶的健康危害 162
4.1.1 气溶胶的健康风险 162
4.1.2 流行病学调查 169
4.1.3 毒性效应及机制 169
4.1.4 氧化潜势与关键致毒因子 177
4.2 VOCs 的健康危害 184
4.2.1 VOCs 健康风险 184
4.2.2 有毒有害VOCs 的主要来源 191
参考文献 192
第5章 煤焦化污染区域灰霾的污染特征与形成机制  195
5.1 灰霾前体物随污染等级的变化特征 196
5.2 PM2.5 中二次组分随污染等级的变化特征 197
5.2.1 太原市水溶性离子 197
5.2.2 介休市化学组分 198
5.3 硫、氮转化率随污染等级的变化特征 200
5.4 PM2.5 酸度随污染等级的变化特征 201
5.5 气象因素在灰霾发生、发展与消散过程中的作用 204
5.5.1 气象因素对NR-PM2.5 化学组分的影响 204
5.5.2 气象因素对不同季节SOA 形成的影响 207
5.6 典型重灰霾污染过程分析 211
5.6.1 灰霾形成过程与机制 211
5.6.2 区域性灰霾形成的推动力 216
参考文献 218
第6章 典型案例分析  221
6.1 太原盆地污染物的来源解析 222
6.1.1 VOCs 的来源解析 222
6.1.2 PAHs 的来源解析 225
6.1.3 水溶性离子、OC/EC 及金属的来源解析 227
6.1.4 痕量元素的来源解析 232
6.2 太原市污染物的输入与输出路径 235
6.2.1 PAHs 的区域输送路径 235
6.2.2 二氧化氮（NO2）的区域输送路径与潜在源区分析 237
6.2.3 VOCs 的区域输送路径与潜在源区分析 237
6.3 汾河平原疫情封锁管控对太原盆地空气质量的改善效果 240
6.3.1 疫情对太原市冬季无机气溶胶的影响 240
6.3.2 疫情对介休市冬季有机气溶胶的影响 245
参考文献 255