海洋大气环境论文（共9篇）
海洋大气环境论文 篇1
摘要：为了评价飞机蒙皮防护涂层对海洋大气环境的适应性,选择飞机蒙皮常用的2种底漆和1种面漆,按照3种方式喷涂在铝合金表面,研究了3种试样涂层在实验室模拟环境中的耐盐水、耐碱、耐湿热、耐温度冲击性能,以及在海洋大气环境中的适应性。结果表明:2种底漆涂层的失效模式有较大差异,底漆B涂层对太阳辐射极其敏感,失效模式为老化失效,底漆A涂层除老化失效外,还对水分和污染介质敏感,表现为附着力大幅下降;底漆A+面漆的涂层对基体的防护性能较好,表现出良好的环境适应性。
关键词：防护涂层,飞机蒙皮,海洋大气环境,环境适应性,失效模式
0 前 言
海洋大气环境具有高温、高湿、高盐雾的特点,服役于该环境的武器装备需有承受这种状况的能力[1,2]。目前,常用于飞机蒙皮的几类涂料经盐雾试验考察合格,但未在实际腐蚀环境中验证,对其在服役环境下的适应性未进行系统研究。本工作选用飞机蒙皮常用的2种底漆和1种面漆,按照3种方式喷涂在铝合金基体表面,研究了涂层在实验室模拟环境中的耐盐水、耐碱、耐湿热、耐温度冲击性能,以及在海洋大气环境中的适应性。
1 试 验
1.1 涂层制备
基体为2D12铝合金,尺寸200 mm×100 mm×3 mm,经无水乙醇或丙酮洗净,按照HB/Z 233-1993铝及铝合金硫酸阳极氧化工艺进行硫酸阳极化处理,再在24 h内喷涂底漆,室温干燥24 h左右,再喷涂面漆或第2层底漆。
试样的3种喷涂方式见表1。
注:A为丙烯酸聚氨酯类底漆;B为聚氨酯类底漆;面漆为聚氨酯半光磁漆。
1.2 测试分析
将试样2/3面积浸入3.5%NaCl溶液中,(40±1) ℃腐蚀720 h,测试其耐盐水性能。
将试样2/3面积浸入0.5%NaOH溶液中,(25±1) ℃腐蚀720 h,测试其耐碱性能。
按照MIL-STD-810F(美军标) 方法507.4 测试试样耐湿热性能,重复5个周期。
将试样在70 ℃保温1 h,再在-55 ℃保温1 h,重复以上步骤3次,测试试样耐温度冲击性能。
按照GB/T 9276-1996涂层自然气候曝露试验方法测试3种涂层在自然环境中对基体的防护效果,地点为海南万宁,试验方式为海洋平台户外大气暴露,将试样主受试面朝南、与水平面成45°安装在试样架上,暴露2 a,每隔0.5 a测试1次。
用数码相机(1 000万像素)观察试样外观形貌。
涂层外观评级参照GB/T 1766色漆和清漆涂层老化的评级方法执行。
用MiniTest 600型测厚仪测试涂层厚度。
按照GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验测试涂层与基体的附着力。
用FTIR-NEXUS470型红外光谱仪分析涂层组织结构。
2 结果与讨论
2.1 涂层外观及厚度
3种试样耐盐水、耐碱、耐湿热及耐温度冲击试验后的外观变化见表2。从表2可知:3种试样耐湿热和耐温度冲击性能较好;2号、3号试样耐盐水、耐碱腐蚀性能较好,而1号试样对Cl-、水分、OH-等较敏感。
3种试样在海洋大气中暴露2 a后的外观形貌见图1,暴露过程中的外观评价见表3。图1中对比样为未暴露且保存于干燥器中的试样。
从图1和表3可以看出:1号试样涂层变色严重;3号试样涂层失效严重,暴露于海洋大气1个月已达到粉化5级,2 a后涂层已重度露底;2号试样由于涂有面漆而失效较轻,户外大气暴露18个月后才开始出现粉化现象,对环境具有良好的适应性。与耐盐水和耐碱试验条件相比,海洋大气的温湿度以及Cl-浓度等并不严酷,只增加了太阳辐射的影响(万宁试验站户外太阳辐射年均值为4.826×109 J/m2),对比分析可知太阳辐射对3号试样涂层的影响很大。
表4为3种试样在海洋大气中暴露2 a的涂层厚度变化。由表4可知:海洋大气中暴露2 a后,3号试样涂层的厚度减少十分明显,若作为底漆用在装备外表面且装备的使用环境为辐射较强的地区,一旦面漆被破坏,底漆的防护功能不强;而1号试样涂层对太阳辐射的敏感度相对较弱,适用于辐射较强的地区,或者用于装备外表面,即使面漆被破坏,底漆对基材仍然具有良好的防护功能。
2.2 涂层附着力
3种试样涂层在海洋大气暴露1 a和2 a时的附着力和破坏形式见表5。
注:Y-1表示试样最外层漆膜(底漆第2道或面漆)内聚破坏;Y-2表示底漆第1道漆膜内聚破坏,对于2号试样即表示底漆内聚破坏;Y-3表示胶粘剂的内聚破坏。
由表5可知:暴露2 a后,1号试样涂层的附着力下降了27.3%,主要原因是水分渗透同基质发生反应,2号试样涂层的附着力下降了9.1%,3号试样涂层下降7.1%;海洋大气中暴露2 a后,1号、2号试样涂层附着力虽有一定程度下降,但仍维持在15 MPa以上,对基材仍有很好的防护作用;3号试样涂层附着力虽下降较少,但涂层已经严重粉化,对基材的防护能力下降。
2.3 涂层组织结构
图2为3种试样涂层在海洋大气中暴露前后的傅立叶红外光谱。从图2可以看出:3种试样涂层在海洋大气中暴露前后的谱图均有一定的变化,涂层含有的高分子结构遭到破坏;1号试样涂层暴露1 a后谱图中胺C-N在1 070~1 200 cm-1间的伸缩振动峰、C=C在1 640 cm-1和1 680 cm-1左右的伸缩振动峰、醚基-CO-C-CH3在1 450 cm-1附近的不对称变形振动峰以及-CH3在2 930 cm-1左右的伸缩振动吸收峰明显减弱,C=C断裂,涂层组分含有的高分子链分解, 暴露2 a后各官能团的特征峰基本消失,1 720 cm-1的羰基吸收峰和颜料峰相对比例下降,说明涂层表面的成膜树脂开始老化降解[3];与1号试样涂层相比,2号试样涂层暴露1 a后在1 450 cm-1处的醚基不对称变形振动峰以及在1 163 cm-1左右的醚基伸缩振动特征峰的减弱程度较小,暴露2 a后C=O在1 720 cm-1左右的峰并未减弱,说明官能团C=O的稳定性优于C-O-C,以羰基吸收峰的变化作为涂层老化程度的表征,则2号试样涂层的老化程度比1号试样涂层轻;3号试样涂层暴露1 a后除了颜料峰外,其他特征峰全部消失,涂层已完全老化降解,这与外观观测的结果一致。
3 结 论
(1)2种底漆涂层失效模式有较大差异。底漆A涂层抗太阳辐射性能较为优越,但对水分和污染介质敏感,失效模式为老化和黏附力下降的混合型失效,适合用作装备、仪器外表面涂层的底漆;底漆B涂层对太阳辐射敏感,失效模式为涂层老化失效,但其黏附力很强,且耐介质腐蚀性能好,适合用作装备内环境涂层底漆。
(2)底漆A+面漆的涂层对基体的防护性能较好,具有良好的环境适应性。
参考文献
[1]韩德盛,李荻.LY12铝合金在海洋大气环境下加速腐蚀试验和外场暴露试验的相关性[J].腐蚀与防护,2008,29(3):130~132.
[2]杨森,李曙林.环境对军用飞机的影响及适应性对策[J].装备制造技术,2008(2):49~51.
[3]柯以侃,董慧茹.分析化学手册——光谱分析[K].北京:化学工业出版社,1998:928~1116.
海洋大气环境论文 篇2
利用不同风速出现频率条件下的箱式扩散模型对龙门能源重工业区的大气环境容量进行计算,SO2的环境容量为21097.72t/a,TSP的环境容量为63 293.15t/a.运用资料收集法和成果参照法分别统计有组织排放的污染物量和计算无组织排放的污染物量,SO2为13 728.79t/a,TSP为68 555.97t/a.小风及静风条件下SO2的大气环境容量利用率为71.2%,TSP的大气环境容量利用率为108.1%;大风条件下SO2的大气环境容量利用率为30.1%,TSP的大气环境容量利用率为109.6%.研究结果表明,在不同的.风速条件下,污染情况有所不同.SO2主要是有组织排放,其容量相对剩余量为7 368.93 t/a.TSP已经超容量,大风条件下,煤堆起尘、裸露地面扬尘是主要的污染源;小风条件下,大气污染由无组织扬尘和有组织排放共同作用.针对园区存在的环境问题,提出相应的大气环境整治措施.
作 者：林积泉 王伯铎 马俊杰 唐晓兰 赵丹 作者单位：林积泉(西北大学环境科学系,西安,710069;海南省环境科学研究院,海口,570206)
王伯铎,唐晓兰,赵丹(西北大学环境科学系,西安,710069)
马俊杰(西北大学环境科学系,西安,710069;西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西安,710055)
海洋大气环境论文 篇3
我国的大气环境主要分为海洋大气环境、工业大气环境、乡村大气环境以及海洋工业大气环境。海洋工业大气环境成分及成分间的相互作用形式都非常复杂,处于其中的材料腐蚀严重。目前研究主要集中在相同类型的钢材在不同大气环境中的腐蚀[1~4],缺乏不同类型钢材,如碳钢和耐候钢在模拟大气环境中的腐蚀情况的对比研究。本工作在室内模拟了海洋工业大气环境,对比研究了Q235钢和耐候钢的腐蚀行为。
1 试 验
1. 1 材料前处理
试材分别为50. 00 mm×50. 00 mm×0. 75 mm的Q235钢和48 mm×28 mm×5 mm的耐候钢,其化学成分见表1; 依次用150,240,400,800号砂纸水磨,再浸泡在丙酮溶液中超声波清洗除油,用乙醇溶液脱水,吹风机吹干,保存在干燥器中,放置24 h后用精度0. 001g的分析天平称重。
1. 2 腐蚀过程模拟
选用0. 62 mol/L Na Cl +0. 01 mol/L Na HSO3+ 0. 01mol / L Na HCO3+ 0. 01 mol / L Na NO3混合溶液为喷雾介质,箱内温度为( 35±2) ℃,喷雾时的相对湿度在80% 以上,以4 h为1个周期,喷雾2 h,干燥2 h,试样垂直悬挂,时间为24,48,96,144,192,240 h时取样分析。
1. 3 测试分析
( 1) 腐蚀失重使用500 m L盐酸 + 500 m L蒸馏水 + 20 g六次甲基四胺溶液,室温下对腐蚀样除锈,同时用未腐蚀的钢校正除锈液对于钢基体的腐蚀,测量质量损失计算失重。
( 2 ) 锈层形貌 及成分采用Rigaku -D/max 2500PC型X射线衍射仪 ( XRD ) 分析锈层组分。用XL30 ESEM FEG型环境扫描电镜 ( SEM) 观察试样锈层的表面和截面形貌,用其自带的能谱仪( EDS) 分析锈层中元素含量。
( 3) 电化学行为采用PARSTAT 2273电化学工作站进行电化学分析: 以饱和甘汞电极( SCE) 为参比电极,铂片为辅助电极,试样为工作电极; 电解液为0. 1mol / L Na2SO4溶液; 测量电化学阻抗谱时扫描范围是1. 0× ( 105~ 10- 2) Hz,测量极化曲线时扫描速度设定为0. 333 3 m V/s。
2 结果与讨论
2. 1 腐蚀失重
图1是Q235钢和耐候钢的腐蚀失重曲线。由图1可知: 试验前期,Q235钢和耐候钢的腐蚀速率基本不变,腐蚀失重差距较小,说明锈层刚形成,对基体保护性很小; 试验后期,2种钢单位面积的腐蚀失重的差距拉大,Q235钢的腐蚀失重较大,耐候钢的腐蚀失重相对较小,说明随腐蚀时间的延长耐候钢中的Cr,Cu等合金元素提高了其耐腐蚀性,使锈层对基体的保护作用逐渐加大。
图2为由经验公式Δm = Atn对腐蚀失重数据进行拟合的曲线。可以推出: Q235钢的A = 1. 518 0,n =0. 927 1,R2= 0. 995 2; 而耐候钢的A = 2. 191 9,n =0. 792 1,R2= 0. 992 2。n值越小,则钢锈层对基体的保护性越好,钢的耐腐蚀性越好。对比得到,耐候钢的n值较小,耐腐蚀性相对较好。因此,在模拟海洋工业大气环境中,耐候钢的耐腐蚀性优于Q235钢。
2. 2 锈层组织结构
2. 2. 1 物 相
图3为Q235钢和耐候钢的锈层XRD谱。由图3可知: Q235钢锈层的主要成分是Fe2O3,α -Fe OOH,βFe OOH和γ - Fe OOH,而耐候钢 锈层的主 要成分是Fe( OH)3,α -Fe OOH,β -Fe OOH和γ -Fe OOH,2种钢的锈层成分基本一致,说明Fe OOH和铁氧化物在抑制钢腐蚀方面起主要作用[5~7]。
2. 2. 2 形貌及成分
图4是Q235钢和耐候钢在腐蚀48,240 h时的表面SEM形貌。由图4可知: 在48 h时,2种钢的锈层表面呈片状疏松结构,锈层间遍布裂纹孔洞,不能阻止腐蚀介质的进入,对基体无保护作用[8,9]; 240 h时,2种钢表面腐蚀产物均变得致密,耐候钢较Q235钢更加致密,推测是因为电化学性质稳定的α -Fe OOH能够有效阻碍腐蚀介质进入,有保护基体的作用。
图5是Q235钢和耐候钢在腐蚀48,240 h时的截面SEM形貌。
由图5可知: Q235钢腐蚀48 h时形成的锈层松散,存在许多横向和纵向的裂纹,对腐蚀介质的抑制作用较小; 腐蚀240 h时Q235钢表面锈层增厚,裂纹孔洞变少,但仍有裂纹存在,因此锈层对基体的保护作用很小; 耐候钢的锈层比较规则,随腐蚀时间的延长逐渐增厚,锈层致密、裂纹很少,对基体的保护性较好。可见,耐候钢的表面锈层对基体具有更好的保护性。
图6为耐候钢腐蚀48,240 h时表面锈层的能谱。由图6可知: 48 h时,耐候钢锈层表面含有Cr,Cu等合金元素; 240 h,锈层表面无Cr,Cu等合金元素,说明其逐渐向内锈层移动,协同促进和参与了致密锈层的形成,与Fe离子形成了稳定的化合物,抑制腐蚀介质的进入,减缓基体腐蚀,对耐候钢的耐腐蚀性起到了重要的作用。由此可知,在腐蚀过程中,耐候钢锈层的成分变化使耐候钢具有更好的耐腐蚀性,后期锈层的保护性增强。
2. 3 电化学行为
图7是腐蚀不同时间的Q235钢和耐候钢的极化曲线。由图7a可知: 未经腐蚀的Q235钢受氧扩散控制,极化电位到达 - 1. 0 V以下后,氢还原反应明显; 随腐蚀的进行,阳极电流密度有所减小,阳极钢溶解速度相对减小,而阴极电流密度相对增大,说明阴极上铁氧化物的还原反应增强[10,11],锈层对基体有一定的保护性。从图7b可以看出: 前期耐候钢阳极电流密度变化不大,后期阳极电流密度减小,说明腐蚀后期锈层抑制阳极溶解反应的能力增强,阴极极化过程分别为电化学控制、氧扩散控制及析氢反应控制[12,13]; 阴极电流密度基本不变,说明耐候钢腐蚀过程中阴极的还原反应速度基本不变。由此说明耐候钢锈层对基体的保护性良好,优于Q235钢。
图8是Q235钢和耐候钢腐蚀不同时间锈层的Nyquist谱; 图9是其等效电路; 表2是阻抗谱拟合数据,RS为溶液电阻,RR为锈层电阻,Rt为电荷转移电阻。随时间的延长,Q235钢和耐候钢的Rt逐渐增大,2种钢的锈层都对腐蚀有一定的抑制作用; 相同时间内,耐候钢的Rt值明显高于Q235钢的Rt值,说明耐候钢锈层抑制阳极金属的溶解,对钢基体的保护作用更明显。
Ω·cm2
3 结 论
海洋大气环境论文 篇4
——大气污染
摘要：
本文对大气污染的概念、主要污染物和污染源以及当前我国大气污染现状进行了简要的介绍，并针对造成大气污染的各类因素进行了分析，在此基础上提出了相应的防治措施并做了具体的阐述，以期唤醒加强人们的环保意识。
关键词：大气污染，现状，原因，对策 引言
空气是地球表面一切有生命的物质赖以生存的基本条件。如果没有空气，人类的生存及其社会活动就无法维持下去，植物的光合作用不能进行，其它生物也不复存在。所以，当大气遭受污染之后，其成分、性质都发生了改变，这势必会对人体健康、动植物生长生活以及生态平衡乃至各种器物的存放产生有害的影响。近年来，随着城市工业的发展，大气污染日益严重，空气质量进一步恶化，不仅危害到人们的正常生活，而且威胁着人们的身心健康。我国11个最大城市中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使40万人感染上慢性支气管炎。在一定程度上，城市生活正在背离人们所追求的健康目标。呼吸道疾病，温室效应，臭氧层破坏，酸雨，PM2.5等等„„在这些名词频繁的出现在我们的日常生活中的当下，对大气污染的深刻认识和保护对策的思考变的刻不容缓。
1.大气污染的概念、主要污染物及污染源
1.1 大气污染的概念
大气污染指的是由于自然和人为的原因，尤其是在一定的局部空间范围内，大气的某些成分可以明显地增加或减少。通常所说的大气污染，是指某些有害物质排放到大气中，其数量、浓度和存留时间都超过了环境所能允许的极限。即超过了空气的稀释、扩散和净化能力，使大气质量恶化，给该地区的人体、动植物以及其他物品带来直接或间接的不良影响。或者说大气污染是指由于天然或人为的原因使得大气中的一些物质的含量远远超过其正常本底含量，因而对人体、动植物及其他物品产生不良影响的大气状况。1.2 大气主要污染物 1.2.1固体颗粒：
固体颗粒是指大气中的来自燃料燃烧的烟尘、工厂排出的粉尘及风自地面吹起的尘埃等物质，包括粉尘，烟，飞灰，黑烟，雾，煤烟尘，总悬浮微粒等。烟尘中含有由碳、氢、氧、硫等元素组成的复杂的有机化合物，其中许多是致癌物质。粉尘虽然本身是固体颗粒，但因颗粒细小，比表面积大，在自然状态下总是粘附多种气体、液体，所以其成分既有金属、非金属天机化合物，又有有机化合物。
固体颗粒污染物对大气的污染，不仅使空气变得混浊，相应地减少到达地球表面的太阳辐射量，对农业生产及地面生态系统产生一系列的不良影响，而且能随呼吸作用进入人体或直接到达肺部产生沉淀，或随血液送往全身，或使固体颗粒表面吸附的致癌作用很强的芳香族化合物等有毒物质对人体产生直接危害。美国科学家进行的一项大规模调查表明，死于肺癌的城市居民中，有多达五分之一的人是受空气中的微小污染颗粒所害，而这些微粒主要来源于汽车废气。科学家主要研究了空气中直径2.5微米以下的颗粒污染物对健康的危害。这些细小的微粒能够深入肺部并沉积下来，导致疾病。研究表明，每立方米空气中这种微粒的含量上升10微克，长期肺癌死亡率就上升8％，效果与长期被动吸烟相似。调查表明，美国洛杉矶市的空气中每立方米2.5微米以下颗粒含量是20微克，纽约16微克，都超过了美国环保局1997年设置的安全上限--15微克。英国伦敦某些繁忙街道的含量达到32微克。发展中国家大城市的污染情况更为严重，一些发展中国家的大都市空气中，每立方米微粒含量为300微克，其中大多数是直径2.5微米以下的颗粒。
1.2.2二氧化硫：
大气的二氧化硫污染主要来自煤炭和石油的燃烧，石油炼制和有色金属冶炼及硫酸化工生产等。而二氧化硫的天然来源主要是生物活动产生的硫化氢的氧化。据估计20世纪60年代后期全世界每年排放到大气中的二氧化硫有1.46亿，其中有70％来源于煤的燃烧，16％来源于重油的燃烧，其余部分来自矿石冶炼、硫酸制备等工业企业。就工厂类别而论，以电厂的排放量最大，约占总排放量的一半左右。二氧化硫是一种有毒气体，患有心脏病和呼吸道疾病的人对这种气体最为敏感，就是正常人在二氧化硫浓度过高的地方呆得太久也会生病。
1.2.3氮氧化物
大气中氮氧化物的主要来源主要有两种。一是含氮有机化合物燃烧，使燃料中有机态氮转变为氮氧化物气体。二是在燃料燃烧过程中温度高于1000℃时．大气中的氮被氧化成一氧化氮。产生氮氧化物的污染源有汽车等交通工具排气、火力发电站和其它工业的燃料燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程。氮氧化物的天然来源主要是土壤中氮素的挥发与逸散。氮氧化物进人大气后被雾、水汽吸收，可形成气溶胶态的硝酸、亚硝酸或亚硝酸盐。
当氮氧化物与另外一种有毒物质(碳氢化合物)共存于大气时，经阳光中的紫外线照射，发生光化学反应，能够生成光化学烟雾。光化学烟雾是一种含有臭氧、醛类、过氧乙酰基硝酸酯等强氧化剂的二次污染物，毒性很大，所以氮氧化物形成光化学烟雾后危害程度增加。
1.2.4碳氧化物
大气中碳的氧化物主要包括一氧化碳和二氧化碳两种气体。二氧化碳是大气的正常成分，但其浓度增加会给环境带来多种影响。一氧化碳则是排放量很大的污染物，是一种无色、无味、无嗅的窒息性气体，即通常所说的能引起人体中毒的“煤气”。它产生于含碳化合物不完全的燃烧过程，主要来源于燃料燃烧、汽车排出的废气以及其它加工业。据估计全世界每年排放到大气中的一氧化碳为2.2亿吨左右，其中80％是由汽车排出的。汽油在汽车发动机中燃烧产生大量一氧化碳作为废气排出，因此在大城市交通路口汽车来往频繁的地方，空气中的一氧化碳浓度可能很高，有时高达50ppm，远远大于其1ppm左右的天然本底值。
1.2.5其他污染物：
除了上述大气污染物外，较为常见的无机气体污染物有硫化氢、氯化氢、氨、氯气等。随着有机合成工业和石油化学工业的发展，进人大气的有机化合物气体越来越多，目前较常见的苯、酚、酮、醛、芘、苯并芘、过氧硝基酰、芳香胺、氯化烃等。这些污染物一般具有恶臭气味，对人体感官有刺激作用，有的被认为有致病、致畸和致突变作用。1.3 污染源
大气污染的污染源主要分为自然源和人工源两种。自然源主要包括火山爆发、森林火灾、尘土飞扬等；人工源又可按其属性分为固定源和移动原两种，其中固定源包括工业、农业、家庭三个方面，移动源主要指的是交通污染。
2.目前中国大气环境污染面临的问题
我国大气污染主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染保持在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势；全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区，以华中酸雨为重。
我国的大气污染主要面临以下几个问题： 2.1 区域性问题 2.1.1酸沉降: 工业生产中释放的二氧化硫和氧化氮使降水中酸性成分增加，形成酸雨。酸雨可使湖泊酸化，危害鱼类及其它水生生物生长，甚至造成水生生物绝迹；使土壤酸化，土境遇受酸性淋溶，土壤成分溶解流出，结构破坏，土壤肥力大大降低；水体和土壤酸化以及酸雨对土壤浸渍，使有害金属铝离子活化，镉、锌、铅和汞等变得愈加可溶，地下水遭受污染，对水生生物和人类健康直接产生毒害作用；酸雨使植物遭到破坏，森林生长速度降低，甚至是毁灭性破坏；同时，酸雨加速了建筑物的腐蚀，使古迹、历史建筑、雕刻、装饰等严重损害。近年来我国多有酸雨发生，尤以长江以南一些大城市周围较为常见。目前受酸雨危害的范围还在不断扩大，酸雨的酸度也在不断增加。
2.1.2城市交通废气：
自20世纪8O年代以后，受经济增长的推动，我国机动车数量增长迅速。2009年，中国首次成为世界汽车产销第一大国，全国机动车保有量接近1．7亿辆，同比增长9．3％。汽车排放的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。由于城市人口密集，交通运输量相对大，机动车排气污染在城市大气污染中所占比例也不断上升。
2.1.3光化学烟雾:
汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光(紫外线)作用下发生光化学反应生成二次污染，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有气体污染物，也有气溶胶)所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。光化学烟雾的表观特征是烟雾弥漫，大气能见度降低，一般发生在大气相对湿度较低，气温为24~32℃的夏季晴天。汽车尾气以及石油和煤燃烧废气是形成光化学烟雾的主要污染源。空气中氧化剂特别是O3也包括PAN（过氧乙酰硝酸酯）及其他化合物是烟雾形成的指标。
2.1.4工业（化石燃料）、农业、家庭固定源排放：
我国2008年烟尘排放量901．6万t，比上年减少8．6％。其中，工业烟尘排放量670．7万t，占烟尘排放总量的74．4％，比上年减少13．0％ ；生活烟尘排放量230．9万t，占烟尘排放总量的25．6％，比上年增加7．1％。工业粉尘排放量584．9万t，比上年减少16．3％。工业污染物排放成为我国环境污染的重要因素。
2.2 全球性问题
2.2.1温室效应：
二氧化碳是大气的自然成分，它对辐射的选择吸收性能在地球能量平衡中起着重要作用。自世界工业革命以来，每年排放到大气中的二氧化碳由19世纪仍年代的0.9亿t增加到了本世纪80年代的50亿t，空气中二氧化碳含量由0.027％猛增到了0.035％；按未来工业发展的速度预测，到2050年二氧化碳年排放量可达200亿吨，空气中二氧化碳浓度将增大到0.0531％。大气中二氧化碳对来自太阳的短波辐射并无拦截作用，因而地面可以获得大量太阳辐射能量，但是它能吸收地面向太空发射的长波幅射，使近地表大气温度升高。随着大气中二氧化碳浓度增加，地球表面入射能量和逸散能量平衡发生改变，导致低空大气温度升高的现象被称作“温室效应”。据估计如果大气中二氧化碳浓度每年增加0.001‟～0.002 ‟，到21世纪末就将上升3℃，那时将有可能引起南北两极冰山融化，海面上升，造成大面积陆地被淹、世界许多海滨名城受到危害的后果。目前世界上大约有1/3人口生活在沿海60km的范围，如果那种情况真的发生，我国长江三角洲平原、珠江三角洲平原、越南红河三角洲平原等世界上许多人丁兴旺的鱼米之乡将被海浪殃及。
2.2.2臭氧漏洞：
离地球表面大约10～50km上空的平流层中的臭氧层，其臭氧浓度虽然不超过0.001％，但它却能吸收太阳辐射到地球上99％的紫外线。近年来臭氧层正遭到破坏，臭氧浓度降低，甚至局部出现“空洞”。据1985年英国南极考察队报道，南极上空的臭氧层出现了近于美国大陆面积的臭氧“空洞”；卫星和地面观测站监测数据表明，1969～1989年期间，北纬30°～60 °地区上空臭氧浓度下降了1.7％～3.0％，1987年北极上空臭氧层臭氧浓度最少下降了10％。
2.3 突发性问题
近年来，我国极端恶劣天气接连发生，自然灾害发生频率攀高。尘暴，烟雾，飓风，洪水、雪灾等突发性气候问题威胁着我们的健康的同时也带来了重大的经济损失。3.造成我国大气污染的因素
3.1环境意识薄弱，对可持续发展战略认识不足。
大气环境资源的破坏是一种不可逆的过程，恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。但一些部门和一些地区只考虑近期的、局部的经济发展需要，制订经济政策、产业政策以及城市建设发展规划中缺乏对保护大气环境的考虑，往往以牺牲环境为代价换取经济的快速发展。因此缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台，本身就是造成加重大气污染的诱因，所造成环境危害和损失是难以挽回的。
3.2能源利用不合理，能源浪费严重。
能源的不合理利用以及能源的严重浪费是造成我国大气污染严重的原因之一，据资料显示，主要表现如下：
a．在我国一次能源消费结构中，煤炭占75％，而用于发电的煤量仅占总煤量的35％，其他煤炭则用于工业及民用燃烧，有84％ 的煤炭直接燃烧，这种煤炭消费构成是很不合理的。
b．我国煤炭生产过分注重产量的增加，对控制高硫煤的问题重视不够，主要表现在煤炭的洗选率低和高硫煤地区的煤炭产量增长过快。
c．各类燃烧设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，使用能耗高，排污量大和超期服役的燃烧设备的现象相当普遍。
d．乡镇工业发展迅速，大多数企业采用的生产技术、工艺比较落后，生产设备简陋，资源能源利用率极低，所造成的大气污染是惊人的。
3.3 大气污染防治的资金投入不足。
目前，全国污染治理和用于污染防治有关的城市基础设施建设投资，只占国民生产总值的0．7％，这与我国环境污染严重、历史欠账太多和经济快速发展对环保投资的需求相比，严重不足。
a．我国工业发展的起点低，基础工业整体水平提高较慢，技术改造难度大，污染欠账多。工业技术和装备许多是20世纪50年代～60年代水平的，资源、能源消耗高。但由于工业的整体改造受到资金的限制，迟迟不能进行整体改造和城市的污染治理，相当一批技术装备落后的工业企业长期在生产中排放大量的污染物，造成严重污染。
b．国家在推行清洁煤炭政策、改善能源结构的措施如煤炭洗选加工、型煤、燃煤脱硫、使用清洁能源等方面的投资力度太弱，远远不能满足需要。
c．城市集中供热、燃气等基础建设工程是解决城市大气环境的主要措施。但不少地区仍然发展缓慢，关键还是资金投入不到位的问题。有些城市建完了热电厂，却缺少资金建设供热管网，分散热源仍然存在，不但没有减少污染，反而增加了排放量。
d．排污收费标准太低，使得污染企业宁可交排污费，而不愿意花钱治理。例如：“两省九市”的二氧化硫收费标准过低，一般都在每千克二氧化硫0．20元以内，远远低于每千克1元左右的脱硫成本，并不能促使企业投资用于二氧化硫治理，造成目前两省九市试点地区所建的脱硫设施很少。
3.4执法不严，监督管理力度不够。
尽管我国大气污染防治法规标准建设取得很大进展，但有法不依，执法不严，违法不究的现象仍然十分严重。a．一些地方政府干预环保部门执法，批准建设短期经济效益好但能源资源消耗量大、对大气污染严重的工业项目；出现不合理布局和污染超标的建设项目；对大气污染防治措施的投资经常留有缺口或将资金挪作他用。
b．地方电厂、地方水泥厂和乡镇企业执法不严，超标现象比较普遍。c．由于各地监测机构受到经费的限制，不能普遍开展对污染源的经常性监督监测，削弱了环保部门对污染源的日常监督管理。环保设施操作管理比较差，实际运行率低。许多项目尽管开工验收时可达标，但实际运行中却超标排放。据估算，全国目前工业锅炉烟尘排放超标率平均为30％，工业窑炉平均为50％，地方水泥行业的粉尘排放超标率为40％。
d．机动车污染防治起步晚，排放监督管理机制还未真正建立，各监督执法部门职责不清、监督不力，尤其对汽车制造、销售、使用、报废全过程污染监督管理还很薄弱，机动车排气污染监督监测还未纳入国家大气环境质量和污染源的常规监测体系中，从而缺乏对机动车排气污染的有效监督。
3.5缺乏实用的治理技术。
我国在大气污染治理技术和设备的研制、开发、推广和使用方面，虽然做了不少工作，但与大气污染控制的需求差距还较大，资金、人力的投入以及实用技术商品化的程度远不如发达国家。比较薄弱的领域是洁净煤技术；冶金、化工、建材等行业的工业窑炉和生产设施排放污染的治理技术；机动车机内净化技术等。实用技术的缺乏直接影响了大气污染治理的进程和效果。4我国大气问题的对策
4.1治理技术 4.1.1颗粒物：
针对颗粒污染物粒径大小，治理办法主要有干法、湿法、过滤和静电4类，最常用的就是袋式除尘器（过滤）、旋风式除尘器（干法）、泡沫除尘器（湿法）等。随着对除尘效率要求的提高，静电除尘也逐步开始使用起来。
4.1.2氮、硫氧化物：
大气中由于有了大量的氮氧化物、硫氧化物，才发生大气污染，由于产生了一件又一件的污染事件。科学家针对这类氧化物的性质，提出了解决污染的技术有吸收法、吸附法、冷凝法、催化转化法、燃烧法、生物净化法、膜分离法和稀释法。现在最常用的是吸收法，废气经过吸收塔，与塔顶上流下的吸收液发生交流，使吸收液中的成分与废气中的有害成分发生化学反应，减少了废气中的有害成分。最后，当废气从塔顶出来时，已成为洁净的气体了。这种治污方法简单，投资少，操作也方便。
4.1.3交通运输工具废气
催化转化技术被广泛地应用于汽车尾气的治理中。汽车在怠速时排出大量尾气，含有大量的一氧化碳和氮氧化物。汽车被称为城市中的流动污染源。现在科学家针对汽车尾气的排放，采用安装催化器，使尾气从气缸中排出后，排入催化反应器。在催化剂作用下，使一氧化碳和碳氧化合物被氧化为二氧化碳和水，净化了尾气中的污染成分。
一些发达国家对汽车尾气提出更高的排放标准，迫使汽车制造商不但采用一段净化，还发明了二段净化尾气的方法。二段净化是在一段中一氧化碳把氮氧化物还原成氮，再排入二段催化器。在二段催化器中，再把一氧化碳和碳氢化合物氧化成二氧化碳和水，以减少氮氧化物的排放，达到尾气排放标准。
4.1.4其他
治理污染还有一种常用的高烟囱稀释法。50年代-60年代，欧洲工业发展迅速，一时找不到适用的治理技术，又不能污染城市，就产生了高达几百米的烟囱，利用高空气流扩散快的特点，使气体污染物得到稀释。这种方法至今仍广泛使用，如德国的鲁尔工业区利用欧洲多南风的特点，通过高度200米-300米的烟囱，可以把废气扩散到2000千米以外。美国、日本一些大型企业也常采用这种办法来逃避对环境保护的责任。
另外，针对严重污染型的企业可以控制废气排放时间等。4.2规划方面
4.2.1工业合理布局，搞好环境规划
目前，工业还是国民经济的主导产业，工业布局是生产布局体系中的主导环节，制定好产业政策和产业、行业进入政策，引导和鼓励符合产业政策的项目进入，最终形成集中和集群之势。这样，才能更好地实现环境保护的统一规划，制定措施，统一标准，把排污降低到最低点。4.2.2调整产业结构，构建环境友好型社会
对历史遗留的不符合产业政策的及污染大、耗能高的产业，加快结构型调整，予以关停并转迁，减少污染物总量排放，改善空气环境质量。同时，动员全社会力量，采取有利于环境保护的生产方式和消费方式，建立与环境良性互动的关系，实现经济与环境的协调发展。
4.2.3改变能源结构、推广清洁生产
不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。
a．在产品设计和原料选择时，优先选择无毒、低毒、少污染的原辅材料替代原有毒性较大的原辅材料，以防止原料及产品对人类和环境的危害；
b．改革生产工艺，开发新的工艺技术，采用和更新生产设备，淘汰陈旧设备。如工业锅炉、窑炉的使用改为煤气发生器；在蜂窝煤的生产过程中添加适量石灰用于固化燃煤时产生的二氧化硫，这些做法都极为有效地降低了污染物向大气环境中的排放，改善了环境空气质量；
c．开展资源综合利用，尽可能多地采用物料循环利用系统，以达到节约资源，减少排污的目的，使废弃物资源化、减量化和无害化，减少污染物排放；
d．依靠科技进步，提高企业技术创新能力，开发、示范和推广无废、少废的清洁生产技术装备。通过使用“清洁”的材料，运用“清洁”的技术，把污染物“扼杀”在萌芽状态；
e．开发、生产对环境无害、低害的清洁产品。从产品抓起，将环保因素预防性地注入到产品设计之中，并考虑其整个生命周期对环境的影响，从而预防性地保证周边环境空气质量。
4.2.4强化节能，提高能源利用率
煤、石油、天然气是世界三大主要能源，经济在发展，能源也在不断的消耗，能源的消耗势必影响我们的大气环境。节约能源和原材料，提高能源利用率，做到物尽其用，通过能源、原材料的节约和合理利用，使原材料中的所有组分通过生产过程尽可能地转化为产品，消除废物的产生，减少污染废气的排放，改善环境空气质量。
4.3政策方面
4.3.1循环经济，绿税：
推动税收结构优化，征收环境税，改变环境保护的外部性，以通过对环境各种用途的定价来改善环境。以污染为例，税收手段的目的在于通过比价、改变市场信号劝阻某种消费形式或生产方式，降低生产过程和消费过程中产生的有害排放水平，并鼓励有利于环境的利用方式以减少环境退化。令经济活动产生的外部性成本反映到价格体系中，向市场参与者提供有关成本的准确信息，给出正确激励。
绿税被并到经济活动过程中对资源、产品和服务所支付的价格中，从而为企业和消费者提供了强烈的动机，去不断地修正和改进生产、销售和消费的方式，使之朝资源效率高的方向发展。
4.3.2激励性的税收优惠和财政补贴
鼓励那些具有正外部性的循环型经济活动在市场上自发成长。税收优惠（包括税收减免、税收返还和差别征税）有利于节约资源、提高资源利用效率的经济活动或产品，有利于保护环境的经济活动或产品，如对循环型技术的开发与应用给予奖励性补贴；对清洁汽车、清洁能源以及获得环境标志产品减征消费税和关税。
4.3.3监管制度的完善
管理是手段，治理是措施，只有加强环境监督管理，才能防止各种污染事故的发生，从根源上对排污企业起到督促、整改的作用。
除了应当制定严格的排放标准，控制交通污染源和生活污染源外，还应出台完善的法律法规，对污染和违规排放问题进行法律制裁。5.总结
大气污染不仅会直接危及人体健康，影响人类赖以生存的空气、食品和植物，还会对气候产生某种程度的影响。而无论是哪一种，都必然会对人类、人类的衣食住行条件乃至整个生物界产生巨大作用。我们应该对大气问题给予足够的重视与保护，为了我们自己，也为了人类的将来。
参考文献
[1]赵丽丽；中国大气污染现状及防治对策；[期刊论文]-山西建筑2011年9月；第25期37卷
海洋大气环境论文 篇5
7050铝合金是美国20世纪70年代初研制成功的具有高强度、高韧性和高的抗应力腐蚀性能的合金。它与7075铝合金相比,化学成分中增加了Cu、Zn元素的含量,增大了Zn与Mg的比例,用Zr代替Cr来细化晶粒,并降低了Si和Fe等杂质含量。合理的时效热处理制度使其具有良好的综合性能,因而广泛应用在飞机的许多重要部件上,如起落架的隔框、传载构件、蒙皮、翼梁、肋和托架等[1]。
目前,国内外有一些关于7050铝合金的研究。K.R.Hasse等[2]比较了在海洋大气环境下暴露105个月后新型高强度铝合金7050-T7451和7049-T7351的抗应力腐蚀性能;S.P. Knight等[3,4]用原位X射线断层摄影术研究了飞机上7050铝合金的晶间腐蚀,指出当试样表面有盐滴时晶间腐蚀就会发生并随着相对湿度的增大而加快,腐蚀在长程横向发展最快,纵向次之,短程横向发展最慢;D. B. Blücher等[5]研究了CO2、AlCl3·6H2O、MgCl2·6H2O、Na2SO4和NaCl对铝在大气腐蚀中的影响,其中在无CO2的情况下,氯化盐的腐蚀速率由慢到快为MgCl2·6H2O、AlCl3·6H2O、NaCl,并且Na2SO4的腐蚀速率也低于NaCl,而在CO2存在的情况下,氯化盐和硫酸盐的腐蚀速率相等,只是在中性或酸性介质中引起铝点蚀的效率不同;C. S. Paglia等[6]研究了7050-T7451摩擦搅拌焊接对时间-温度的腐蚀敏感性;张入仁等[7]研究了在模拟的海洋环境下航空铝合金7050-T7451铣削表面的耐腐蚀性;王东等[8]研究了固溶处理后冷轧变形7050铝合金的时效工艺。
铝合金有很好的耐蚀性,这是由于它在大气腐蚀下会形成高附着性水合氧化铝薄膜(Al2O3·3H2O)。这些牢固的连续钝化膜是不溶于水的,由此可作为阻挡腐蚀介质的屏障[9]。飞机在服役过程中,尤其是在沿海地区飞行会遭遇到各种有害环境,如潮湿空气、盐雾、酸雨以及工业排放到大气中的污染物。海洋性大气中含有的Cl-、SO42-、NO3-等将会破坏7050铝合金表面形成的保护膜,加速7050铝合金在海洋性环境中的大气腐蚀。经过污染的海洋性大气常呈酸性,也会促进7050铝合金表面保护膜的溶解。特别是TC18钛合金的电位较正,两者在飞机上会不可避免地发生接触,在电解液膜的存在下,钛合金会加速7050铝合金的腐蚀。因此,7050铝合金在海洋性大气中的腐蚀将会严重威胁到整机服役的安全性。
本研究通过在海南开展自然暴露试验,分析海洋大气环境对不同表面状态、不同连接状态的7050铝合金的疲劳寿命的影响并得出其防护措施,为今后的应用提供依据。
1 试验
1.1 试验材料
试验所用材料是锻造7050铝合金和TC18钛合金,成分如表1、表2所示。
7050铝合金为板状,规格为206 mm×40 mm×3 mm,中部两侧有一弧度,半径为120 mm,试样表面经打磨抛光后,其表面处理分为两种:一种是硫酸阳极化处理,另一种是硫酸阳极化后进行涂漆。它们与表面阳极化的TC18钛合金的连接方式分为两种:连接(装配)和不连接(不装配),其中7050铝合金和TC18钛合金连接处为胶结连接以防止电偶腐蚀。
1.2 试样暴露试验
1.2.1 暴露试验地点的气候状况
试验在海南万宁大气环境试验站进行,具体地理位置约为东经110°,北纬18°,海拔高度12.3 m,暴露场周围无任何工业污染,属典型的热带海洋性气候。总的来看年平均温度高、相对湿度大、氯离子浓度高是其主要特征。试验期间试验场主要环境因素见表3[10]。
1.2.2 试验方法与设备
7050铝合金试样分为4组:7050铝合金不涂漆且与钛合金不连接;7050铝合金涂漆且与钛合金不连接;7050铝合金不涂漆且与钛合金胶结连接;7050铝合金涂漆且与钛合金胶结连接。每组分别有5个平行试样。另外有1组对比试样,即未经暴露的7050铝合金试样。
参照标准GB/T 19747-2005《金属和合金的腐蚀双金属室外暴露腐蚀试验》,将试样固定在金属架上,试样与金属架经过绝缘处理,防止缝隙腐蚀的发生,同时防止上方试样的水滴到下方的试样上面。试样面朝正南,与水平面呈45°,悬挂在距地面3 m高处。
观察试样宏观形貌,并依据DFR方法求得7050铝合金对比试样的应力值后,测试暴晒后8组7050铝合金的疲劳寿命,试验设备为100 kN微机控制电液伺服疲劳试验机(PLD-100),用单侧容限因数法求出暴晒试样的疲劳安全寿命。利用FEI Quanta 400扫描电镜观察断口形貌并分析腐蚀产物,进而分析7050铝合金腐蚀疲劳断裂的原因及防护措施。
2 结果与分析
2.1 对比试样的疲劳寿命
在拉伸机上测得7050铝合金的3个平行试样平均抗拉强度为564.45 MPa。7050铝合金的疲劳样本数量为5,对比试样的疲劳最大载荷依据经验取抗拉强度的0.4～0.6倍,对比试样的载荷和寿命结果如表4所示。
2.2 材料的DFR值
DFR(Detail fatigue rating)的基本含义是结构(细节)在标准应力谱(等幅拉-拉、R=0.06)作用下,当寿命为105周次,且满足95%置信度、95%可靠性时,应力谱的最大值(拉伸应力、剪应力、耳片净截面拉应力)定义为结构细节疲劳许用额定值,即DFR值[11]。DFR值是结构本身固有的疲劳性能特征值,是对结构件质量和耐重复载荷能力的度量,它与使用的载荷无关[12]。该方法具有简单可靠的特点,在民用飞机疲劳寿命设计及耐久性分析中得到了广泛应用,并且在军用飞机疲劳分析工作中也逐渐得到较多的应用[13]。
在结构件的试验或使用过程中,由于结构件加工精度、材料不均匀性、原始缺陷、试验条件或使用环境等因素的影响,使得名义上一致的结构件的疲劳寿命存在较大的分散性,是一个服从偏态分布的随机变量。威布尔(Weibull)分布是一种应用很广泛的偏态分布。实践证明,威布尔分布能很好地拟合疲劳寿命数据[14]。目前,DFR方法计算采用的是双参数Weibull分布模型,其分布函数为[15,16] :
式中:β为母体破坏率63.2%时的特征寿命参数,α为Weibull分布形状参数或斜率参数,决定了Weibull分布的分布密度曲线的形状。
(1)特征寿命β的点估计值
式中:N表示循环次数。波音公司通过大量的试验和统计推断,得到铝合金形状参数α值为4.0。
(2)置信度系数SC。根据试件数n=5,形状参数α=4.0,由置信度系数图[18],可得到对应置信度水平为95%的置信度系数为SC=1.16。
(3)可靠度系数SR。可靠度系数SR由式(3)计算:
SR=(-lnRS)-1/α (3)
式中:RS为试验所要求的95%的可靠度,计算得SR=2.1。
(4)试件系数。根据大量试验及实际使用状况的统计结果,波音公司给出了不同情况下的试件系数,见表5。
(5)结构的基本可靠性寿命。实际上,构件的基本可靠性疲劳寿命并不是试验性特征寿命的点估计,而是在规定了可靠度、置信度,修正了试件与实际构件的差异之后的寿命值,可以表示为:
若置信度CL和可靠度RS都取95%,根据式(4)可得基本可靠性寿命N95/95。
DFR法是基于威布尔分布建立的疲劳可靠性寿命分析方法,在S-N曲线和等寿命曲线的基础上推导出的DFR的一般表达式为:
式中:
本研究利用DFR的这种方法,依据文献[19,20]得到以上参数并计算出7050铝合金疲劳寿命为105周次、R=0.1时的应力值,见表6。
2.3 暴露试样的疲劳寿命及数据分析
以计算出的对比试样疲劳寿命为105周次、R=0.1的应力值,即以274.057 MPa为疲劳最大加载应力,测试4组暴露试样的疲劳寿命。试验条件和对比试样相同,R=0.1,频率为12 Hz,试验结果见表7。
2.3.1 疲劳数据的取舍
在疲劳试验中,有时会发现同一组数据中有一个或数个过大或过小的数据。如果仅凭主观判定加以取舍,则往往会因人而异,缺乏统一的准则。这些过小或过大的数据是由偶然误差造成的,可以利用统计学的可疑数据处理法则对这些数据进行取舍,将那些无法分析的数据剔除掉[21]。
对于符合正态分布的一组可疑数据,可以采用3σ、肖维那法、格拉布斯法等方法进行取舍,这里以子样容量为n的数据为例介绍肖维那法。步骤如下:(1)计算可疑数据的
式中:Xi为可疑数据;di为可疑数据与平均值的偏差。
根据以上取舍原则对暴露试样的疲劳数据进行筛选,经分析表6的数据可靠,没有可疑数据。计算出8组试验的平均值,见表9。
从表9中可以分析得出涂漆试样的疲劳寿命远大于不涂漆试样;在不涂漆的试样中,装配试样的疲劳寿命低于不装配试样,而在涂漆试样中,装配并没有降低暴露试样的疲劳寿命。这说明涂漆可有效防止海洋大气腐蚀和电偶腐蚀。
图1为在海南暴露1年的7050铝合金试样的宏观腐蚀照片。从图1中可以观察到,7050铝合金的腐蚀均是以点蚀萌生的,特别是不涂漆装配件的腐蚀更为严重,主要发生在与钛合金装配连接处,生成灰白色粉末状腐蚀产物。这对疲劳寿命影响较大,会使其明显降低。而表面涂漆试样用肉眼几乎看不出有腐蚀点。
2.3.2 单侧容限因数法求疲劳安全寿命
通常要使测定出的疲劳安全寿命具有一定的置信度,必须保证有足够的试样。但是考虑到经济因素,试样的个数不能太多,因此研究小样本下疲劳安全寿命的估计是一项很有意义的工作。当试样个数不能满足观测值的要求时,则可借助单侧容限因数k,给出具有置信度γ和可靠度p的疲劳安全寿命[22]。当对数疲劳寿命遵循正态分布时,可靠度p的对数安全疲劳寿命xp可表示为
xp=μ+upσ (7)
对于任何指定的可靠度p,都可以确定出一个up值,使得母体100个中有p的个体对数疲劳寿命大于μ+upσ。用x和βs作为μ和σ的估计量,其中β为修正参数,当n=5时,β=1.064。为了使估计出的安全寿命不超过真值,需要寻找一个因数k取代up,使得估计出的对数安全寿命小于真值μ+upσ的概率为γ,这个γ就是安全寿命的置信度,引入随机变量函数ε=x+kβs,安全寿命x+kβs小于母体真值μ+upσ的概率以置信度γ表示:
P(x+kβs<μ+upσ)=γ (8)
假定ε=x+kβs服从正态分布N[E(ε),Var(ε)],则由式(8)可得:
根据统计理论可导出:
E(ε)=E[x+kβs]=E(x)+kE(βs)=μ+kσ (10)
当n=5时,则式(11)可写成:
将式(10)、式(12)代入式(9),得:
于是得出k的表达式为:
式中:k称为单侧容限因数,n为观测值个数,up和uγ分别为与可靠度和置信度相关的正态偏量。当已知up、uγ和n时,可以由式(14)求出因数k。通过查表得up和uγ[23],求出k=-4.1903。具有置信度γ和可靠度p的安全对数疲劳寿命为:
则:
依据式(14)-式(16),计算得出7050铝合金的疲劳安全寿命N95/95(见表10(单位:(循环)次))。从表10中可以得出不涂漆试样的安全寿命大多在103周次,并且胶结装配试样的安全寿命有明显的降低。而涂漆试样的安全寿命在104周次,胶结装配并不降低其安全寿命。但海洋大气腐蚀后的试样安全寿命比未暴晒试样的寿命低1～2个数量级,表明海洋大气腐蚀使7050铝合金的安全寿命有所降低,但涂漆可有效减小这种影响。这与表9得出的结论一致。
2.3.3 概率统计T检验
本试验的对比试样的疲劳寿命为105周次,而暴晒后的试样疲劳寿命均低于对比试样。用T检验法研究不同状态腐蚀试件的疲劳性能与对比试件的差别。由于对数疲劳寿命近似服从正态分布,因此对7050铝合金试样的对数疲劳寿命进行T检验分析,其统计量为:
式中:
从表11可以得出,海洋大气暴露后7050铝合金的疲劳寿命显著性降低。这是因为疲劳寿命是由疲劳裂纹萌生寿命和疲劳裂纹扩展寿命共同组成的,其中疲劳裂纹萌生寿命占疲劳寿命的80%～90%。海洋大气暴晒后铝合金的表面产生腐蚀坑,腐蚀坑促进了裂纹的萌生,从而大幅度降低了疲劳寿命。
2.3.4 对疲劳数据进行方差分析
在试验中,由于对数疲劳寿命近似服从正态分布,并且暴晒试样受到涂漆和装配因素的影响,涂漆和装配各有2个水平,所以进行方差分析,主要分析各种因素的不同水平对疲劳寿命的影响有无显著差异。
因素A为涂漆,因素B为装配。在母体上作假设H01:α1=α2=0,若H01成立,则表明因子A对试验结果无显著影响;否则有显著影响。假设H02:β1=β2=0,若H02成立,则表明因子A对试验结果无显著影响;否则有显著影响。假设H03:γ11=γ12=γ21=γ22=0,若H03成立,则表明因子A、B无显著的交互作用;否则有显著的交互作用。
r=2,s=2,c=5,计算得出方差分析结果如表12所示。由α=0.05,查表[24]得F0.05(1,16)=4.49得知FA>F0.05(1,16)=4.49,FB<F0.05(1,16)=4.49,FI>F0.05(1,16)=4.49。因此,在显著水平α=0.05下,拒绝假设H01,接受假设H02,即认为涂漆对7075铝合金的疲劳寿命有显著影响,装配因素对疲劳寿命没有显著影响。又因为FI>F0.05(1,16)=4.49,故拒绝假设H03,即涂漆和装配的交互作用对疲劳寿命有显著影响。
2.4 疲劳断口分析
用SEM观察7050铝合金在海南暴晒1年试样的断口形貌特征,可以得出,海洋大气暴晒1年只影响了疲劳源区,而并没有影响疲劳扩展区和瞬断区的形貌。不同表面状态试样的疲劳源区如图2所示。用能谱分析仪检测疲劳源的成分,见表13-表16。
从图2中可以清晰地看出试样的疲劳源萌生在试样表面,不涂漆试样表面有大量的腐蚀产物,而涂漆试样表面看不到明显的腐蚀坑。从表13-表16对比可得1年暴晒试样中涂漆使O含量降低,而Cl含量有所升高;对于装配与不装配试样,其腐蚀产物中S、Cl元素含量相差不大。由此说明,涂漆可有效减少大气腐蚀和电偶腐蚀,胶结也在一定程度上减少了电偶腐蚀的发生。这与图1和表9的结论一致。但由于Cl元素的穿透能力很强,漆层和氧化膜有微孔,因此漆层和氧化膜下的铝合金还是有一定程度的腐蚀。
试样疲劳扩展区和瞬断区的形貌如图3所示。从图3可以明显观察到疲劳扩展区呈现辐射状花样,即疲劳台阶。疲劳裂纹不在同一平面上扩展,裂纹扩展到一定程度时,两平面之间相互连接,就形成了疲劳台阶。其中最为明显的特征就是有很光滑、间距也规则的疲劳条带。7050铝合金基体是面心立方金属,滑移系较多,所以疲劳条带较明显。在扩展区和瞬断区之间的过渡区,同时存在着疲劳条带和韧窝,并且可以看到韧窝底部有第二相的存在。而在瞬断区,韧窝很浅小,这是由于裂纹扩展至瞬断区时,剩下的承受载荷的材料面积减少,同时材料的塑性较差,在短时间内材料来不及发生塑性变形,期间也产生了二次裂纹来消耗能量。
3 讨论
点蚀是一种隐蔽性强,破坏性大的局部腐蚀形式,主要受卤素阴离子(特别是氯离子)、溶液pH值、环境温度和介质流动性等的影响。据文献[25]报道,当金属表面存在盐粒或灰尘,并且水气超过某一最小值(临界相对湿度)时,由于附着于金属表面的盐粒吸附空气中的水分,因而在金属表面形成一层薄的电解质液膜,由试验外推至20 ℃,可得20 ℃时NaCl沉积时铝合金表面形成微液滴的临界相对湿度为76.5%。从表3中可以看到,在热带海洋大气环境中,氯离子含量和相对湿度是影响铝合金耐腐蚀性的主要因素。因此,当含氯离子的海盐粒子在样品表面沉积时,由于海南温度长时间在20 ℃以上且相对湿度在80%以上,铝合金表面长时间处于润湿状态,氯离子的溶解使得样品表面薄液层导电性增强,导致电化学腐蚀加快。另外,氯离子具有较强的渗透性,可以破坏钝化膜对基体的保护作用。当金属裸露出来后,其在海洋大气环境下的腐蚀加剧。而漆层一方面提高了铝合金表面的光洁度,提高了其临界相对湿度;另一方面阻碍了腐蚀介质接触铝合金,防止电偶腐蚀的发生。由此可见,漆层可在一定程度上防止7050铝合金在海洋大气环境下的腐蚀。
4 结论
(1)表面阳极化处理的7050铝合金的腐蚀以点蚀萌生为主,特别是在与TC18钛合金连接处腐蚀比较集中,生成灰白色粉末状腐蚀产物。
(2)从T检验的结果得知,7050铝合金无论涂漆与否、装配与否,海洋大气腐蚀对其疲劳寿命都有显著影响。但涂漆试样的疲劳寿命降低较少,说明涂漆可在一定程度上防止大气腐蚀和电偶腐蚀。
(3)暴露试验后不涂漆胶结装配的7050铝合金试样与不涂漆不装配试样相比,疲劳寿命略有下降,但两者仍在一个数量级上,并且从腐蚀产物的成分上分析,装配与不装配试样腐蚀产物中S、Cl元素含量相差不大,说明胶结可在一定程度上减少电偶腐蚀对7050铝合金的影响。
(4)大气暴晒后形成的点蚀主要缩短了材料的裂纹萌生寿命,从而降低了材料的疲劳寿命;它并没有影响材料的扩展区和瞬断区,在扩展区以疲劳条带形式扩展,二次裂纹的出现增大了材料脆断的倾向,在瞬断区材料的韧窝很浅很小。
海洋大气环境论文 篇6
稀土元素能够提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能,其机理有多种解释:稀土净化了钢质,使MnS球化,有助于锈层与基体的钉扎作用[1];稀土有利于锈层中非晶态的生成,而锈层中非晶态的增多提高了锈层的致密性,阻止了钢材的进一步锈蚀[2];稀土净化了钢质,提高了Cu的利用率,减小了P的偏聚[3]。稀土元素主要通过使锈层致密及增强锈层与钢基体的附着力来提高钢的耐大气腐蚀性能,这种作用对碳钢不明显[4];稀土加入钢中,与P,Cu,Si发生相互作用,有助于形成致密、连续、厚且黏附性好的含硅铜稀土尖晶石型的复合铁锈层,从而提高其耐大气腐蚀性能[5]。这些研究各有特色能在一定程度上说明问题。本工作使用极化曲线、交流阻抗测试、锈层微观分析等方法研究了Ce/La混合稀土对碳素结构钢(碳结钢)耐海洋性大气腐蚀性能的影响,提出了稀土对碳结钢的缓蚀机理。
1 试验方法
表1为试验钢的化学成分,采用在钢中加入Ce/La混合稀土丝的方法加入稀土,其化学成分(质量分数,%)为Ce 60,La 40。对表1中2号稀土钢中的稀土元素进行相分析,电解分离出全部稀土夹杂物,电解液经处理后采用ICP法测定钢中稀土夹杂物的含量,根据钢中稀土总量与稀土化合物的差值计算固溶稀土与稀土/铁金属间化合物的含量。结果表明,2号稀土钢中稀土的存在形式及稀土在各相中的含量(质量分数,%)分别为:稀土硫化物,0.027 0;稀土氧化物,<0.000 5;稀土硫氧化物,0.031 0;固溶稀土与稀土金属间化合物,0.062 0。
电化学测试采用Gamry PCI4-300系统:三电极系统,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),辅助电极为Pt电极;极化曲线扫描速度10 mV/min。交流阻抗测试溶液0.3 mol/L NaCl溶液,正弦波扰动电压幅值为10 mV,正弦波扰动频率范围105～10-2 Hz。
周期浸润加速腐蚀试验:试验仪器为FL-65型周期浸润腐蚀试验机,浸润溶液为0.3 mol/L NaCl溶液(模拟海洋大气环境),溶液温度(45±2) ℃,箱内相对湿度60%～80%,循环周期60 min,其中浸润时间(12.0±1.5) min。
使用HITACHI-S-4300型扫描电境对试验钢周期浸润加速腐蚀试验后的试样锈层横截面进行微观分析。
2 结果与讨论
2.1 0.1 mol/L NaCl溶液中的极化曲线
图1为2号稀土钢及碳结钢在0.1 mol/L NaCl溶液中的极化曲线。表2为极化曲线拟合后的电化学参数。与碳结钢相比,稀土钢的腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度减小,在相同的过电位情况下,稀土钢的电流密度比碳结钢的要小,说明稀土钢的阴极反应受到了阻碍。
20世纪80年代Hinton B R W等[6]发现了CeCl3对铝合金的缓蚀作用,并且提出了稀土的阴极控制机理[7]。Goldie B P F等[8]首次发现稀土离子对低碳钢具有缓蚀作用,浓度均为0.001 mol/L的Ce(NO3)3·7H2O和La(NO3)3·7H2O在NaCl溶液中对钢的缓蚀效率可分别达到91%和82%。
Ce3+或La3+可看成是一种阴极沉淀型缓蚀剂,其缓蚀机理可用Evans极化图(图2)说明,在中性NaCl溶液中,电化学腐蚀的阴极部分主要发生O的还原反应,导致阴极部分pH值升高,Ce3+或La3+便会以氢氧化物或氧化物的形式沉淀于试样阴极部分,从而阻碍阴极反应的进行,阴极极化率的增大将导致腐蚀电位和腐蚀电流由E1和I1减小至E2和I2。图1表明,钢中加入稀土后试样的阴极反应受到了阻碍,腐蚀电位出现了负移,表现出了同图2类似的规律。对2号稀土钢中的稀土元素进行分析表明,稀土在钢中的存在形式为稀土硫化物、稀土硫氧化物、固溶与稀土金属间化合物。而固溶稀土、稀土硫化物、RE/Fe金属间化合物的化学性质不稳定,极易溶解于腐蚀介质中[9],这样将释放出Ce3+或La3+并在阴极区域沉淀从而减缓腐蚀的进行。
2.2 试样周期浸润加速腐蚀试验后的交流阻抗
图3为试验钢在0.3 mol/L NaCl溶液中周期浸润腐蚀锈层的交流阻抗图谱。图4为模拟电路。图5为拟合后不同腐蚀周期各试验钢的锈层电阻和电荷迁移电阻(也称腐蚀反应电阻)。EIS的高频区部分出现容抗弧特征,这是由于试验钢表面锈层的充电与放电引起的。周期浸润加速腐蚀试验后试样表面生成了有一定厚度的腐蚀锈层,能在一定程度上阻挡腐蚀介质中的侵蚀性粒子扩散到达阳极反应区,因而EIS的低频区表现出扩散特征。随着稀土含量的增加,锈层电阻呈下降趋势,电荷传递电阻呈上升趋势。锈层电阻的大小由锈层的致密性及厚度决定。图6为试验钢在0.3 mol/L NaCl溶液中周期浸润加速腐蚀试验2 d后锈层横截面的SEM形貌,可见随着稀土含量的增加,试验钢的锈层变得较为致密,厚度减薄,裂纹和空洞也明显减少。这说明稀土提高了试验钢的耐蚀性,而锈层电阻的下降主要是因为随着稀土含量的增加其锈层厚度减小所造成的。电荷迁移电阻与钢基体的腐蚀速度直接相关,电荷迁移电阻的增加表明随着稀土含量的增加,钢基体的腐蚀程度减轻,耐蚀性能得到提高。
3 结 论
(1)稀土在碳结钢中的存在形式有稀土硫化物,稀土硫氧化物、固溶与稀土金属间化合物,其中稀土硫化物、固溶与稀土金属间化合物的化学性质不稳定,极易溶解于腐蚀介质中,释放出稀土Ce3+或La3+并在阴极区域沉淀从而减缓腐蚀的进行。
(2)碳结钢中加入稀土使钢腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度减小,阴极反应受到阻碍,耐蚀性能得到提高,加入钢中的稀土元素起到了阴极缓蚀剂的作用。
(3)随着稀土含量的增加,试验钢周期浸润腐蚀试验后锈层变得较为致密,厚度减薄,裂纹和空洞也明显减少。
(4)随着稀土含量的增加,锈层中的电荷传递电阻呈上升趋势,而锈层电阻成下降趋势。
参考文献
[1]张化,章奉山.稀土处理耐候钢生产与使用中的问题[J].炼钢,2003,19(4):19～23.
[2]陈吉清,陈邦文,胡敏,等.武钢铁路车辆用耐候钢的开发[J].钢铁研究,2003,31(5):49～51.
[3]王龙妹,杜挺,王跃奎,等.09CuPTi(RE)耐候钢中稀土作用机制研究[J].中国稀土学报,2003,21(5):491～494.
[4]张蕙文,毛裕文.稀土对钢耐大气腐蚀性能的影响[J].北京科技大学学报,1994,16(5):491～495.
[5]林勤,陈帮文,郭锋,等.稀土改善09CuPTiRE耐候钢耐蚀性的作用机理[J].稀土,2003,24(5):26～28.
[6]Hinton B R W,Arnott D R,Ryan NE.The inhibition of a-luminum alloy corrosion by cerium cations[J].Met Forum,1984,7(4):211～217.
[7]Hinton B R W.Cerium conversion coating for the corrosion protection of aluminum[J].Mater Forum,1986,9(3):162～173.
[8]Goldie B P F,McCarroll J J.Inhibiting metal corrosion in aqueous systems[P].AU Pat:AU-32947/84,1984.
海洋大气环境论文 篇7
1监测对象的选择
1.1更加明确了监测对象的选取标准。
在2009年颁布的新导则中, 对于监测对象的选取标准进行了更加明确的规定, 增强了在监测对象选取时的可操作性。在这里我们可以看其两条重要的原则:首先对于建设项目中的污染物排放测有了更加明确规定, 即根据国家相关法律法律法规或标准文件等, 只要有相关限值的污染物都应该给予监测;其次在国家缺少制定的相关标准文件的时候, 对于那些毒性和污染较大的污染物排放也应该给予监测。
在新旧导则的对比中, 我们发现旧导则在这方面的规定显得较为模糊。只是将监测的侧重点放在了排放量较大的污染物和对于当地环境已经造成了较大污染物上, 这是其不足之处, 由于其规定的较为模糊, 对于当地环评单位在制定相关环境影响评价现状监测方案等相关的文件时带来了操作上的困难, 因为旧导则放的尺度较大, 所以对于环评文件的严肃性并没有得到认真的对待。由此可见新导则在这方面还是做了很大改进的。
1.2新导则的执行标准更加严格。
新导则在环境监测对象 (或称因子) 的数量方面没有设置上限, 规定只要符合前两个标准的对象都必须纳入监测范围中。而旧导则对于监测对象的数量有着数量上的限制, 并规定一般不多于5个, 由新旧导则对比我们可以看出, 新导则在执行标准方面是更加严格化, 对于环境监测和保护日益严峻的今天, 是一个适应性的调整, 符合实事求是、因地制宜的思想。
2更严格的监测频率
对于监测频率的执行, 新导则在制定的过程中对其要求更加严格, 主要是使对环评现状的监测更具有代表性, 在扩大其样本范围的基础上, 对项目建设所在区域的环境质量现状更能真实地反应出来。
2.1对于不同评价等级的项目, 其监测天数在新导则中规定都要至少监测7天, 而此项规定在旧导则中怎没有这么严格, 对于二三等级评价的项目只需要监测5天即可。
2.2在每天监测的时频方面新导则也更加严格, 与旧导则规定中一级评价项目只需涵盖6个时段相比, 新导则在此基础上又增加了两个时段至8个规定时段;在二、三级评价中新导则规定要涵盖4个时段, 而旧导则只需涵盖3个时段而去掉了其中的02时的监测。
2.3《环境空气质量标准》在新导则的实施过程中得到了有效的应用, 新导则规定日平均浓度监测值应该符合《环境空气质量标准》中对某些物质相关数据有效性的规定, 如对二氧化硫和二氧化氮的监测时数要达到18小时。而旧导则在实施过程中则没有相关的规定。但是由于技术原因, 部分监测站要达到此项要求还存在着一定的困难, 因此我们在改进和升级相关监测站技术设备方面仍需做出更大的努力, 使其能跟上我国对于环评监测的具体要求, 不至于是新的环评标准的制定成为一纸空文。
3细化和严格了监测布点的设置
在旧导则中对于监测布点的设置有的没有进行详细的规定, 有的则是对于设置点的数量要求达不到今天对于环境监测的要求, 所以新导则就是在这种形势下实施和颁布, 在监测点的布置方面做了更加详细和细化的规定, 弥补了旧导则相关规定在这方面的不足和空白。
3.1新导则在对监测布点的规定中更加具体化了, 除了引入了极坐标的概念, 还在其布点原则中增加了风向、环境保护目标、功能区等因素。而旧导则在这方面的规定则是尺度比较大, 没有新导则这么细化。其中对于监测点的设置, 新旧导则在规定方面也不一样, 这是我们必须要注意的, 在旧导则中对于监测点的设置需在拟建设项目的地点设置;而此项在新导则中则是必须在拟建项目地点的上下风向设置监测点, 对于在拟建项目的地点是否应设置监测点并没有做出规定。
3.2在新导则中增加了对于监测布局点的数量规定, 尽管在一二级评价项目中的数量没有太大变化, 但是对于那些环境保护目标较多、地形复杂和污染程度空间分布差异较大的地区可酌情则加监测点的布局数量。在三级评价项目的监测中我们要适当的增加监测点的布置, 一般是2~4个;而在此项规定方面旧的导则只规定了1~3个。
3.3在新旧导则的对比中我们也会发现在新导则中新增了一些内容, 如具体规定了对公路、铁路和城市道路类的方面建设项目布点及其周围环境。
大气环境影响评价是环保审批的依据之一, 因此其科学性要引起我们的注意。环评现状监测不仅对于在表明环境现实状况的同时, 有构成了环境影响评价的主要技术基础, 而新的《环境影响评价技术导则大气环境》颁布并实施正是体现了环评现状监测的重要性, 值得我们在此基础上一步步完善环评监测的制度。而相关相关部门的技术人员对于新的《环境影响评价技术导则大气环境》中各项现状监测的技术要点的掌握不仅是对其自身职业技能的要求, 同时也是新形势和新环境下国家建设资源节约型和环境友好型社会的要求。
参考文献
[1]史啸勇.大气环境影响评价环境现状监测的技术要点[J].能源环境保护, 2009, 23 (6) :56-57.
海洋大气环境论文 篇8
1 大气环境质量新标准对大气污染防治计划的促进作用
1.1 强化大气质量监测
大气环境质量新标准把PM2.5和O3新增为监测和评价空气质量的常规指标, 加严了PM10和NO2的浓度限值。同时, 提出提高监测数据统计的有效性要求[2]。2012年至2014年, 环保部组织分三个阶段完成了在全国338个地级及以上城市的空气质量新标准监测实施工作。2014年1月1日起, 空气质量新标准监测扩大至国家环保重点城市和环保模范城市在内的161个地级及以上城市的884个监测点位;截至2014年底, 全国338个地级及以上城市共1436个监测点位全部开展了空气质量新标准监测, 提前一年实现大气污染防治行动计划的相关目标, 并从2015年1月1日起实时发布空气质量新标准监测数据。
1.2 深化污染来源解析
在90年代以前, 煤炭消耗和重工业生产占主要地位, 污染类型为可吸入颗粒物 (PM10) 、悬浮物 (TSP) 和二氧化硫 (SO2) 的烟煤型。90年代后, 城镇化建设造成了严重的细颗粒物 (PM2.5) 和悬浮物 (TSP) 等的污染, 从而形成酸雨微臣型大气污染。21世纪后, 城市汽车数量增多, 使一氧化碳和氮氧化物的污染更加严重, 汽车尾气变成城市大气污染的主要来源。当前, 大气环境质量新标准中PM2.5的公众关注度最高, 其主要来源有两大类[3]:一类是煤炭、石油等化石能源燃烧以及地面扬尘等一次生成的PM2.5;另一类是大气环境中的SO2、氮氧化物、挥发性有机物等气态污染物在阳光照射下通过化学反应二次生成PM2.5, 通常后者的含量会超过前者。大气环境质量标准的修改促使在大气污染治理实施方面, 对机动车污染控制、酸雨和二氧化硫的研究被加入国家科技项目, 给污染整治政策制定与专项实施立下科学基础。在科学方面的研究, 给城市大气污染防治带来了技术方面的保障, 在某些城市展开的大气污染防治行动的综合试点又给更大区域内的联合行动增加了实践经验。这几个方面同时推动大气污染防治计划的管理办法、法律法规和规划方案的出台和完善, 加快更加成熟完善的综合防治阶段的到来。
1.3 推动区域大气质量管理
现如今已形成跨区域、多中心、广覆盖的复合型城市大气污染, 并不断加重和蔓延。根据大气环境质量新标准, 要求全面推进全国重点城市空气质量预报预警工作, 地方环保和气象部门建立重污染天气预测预报机制, 规范重污染天气信息发布, 建立首席预报员和专家回应制度, 建立重污染天气预测、预报逐级响应机制[4]。雾霾型综合大气污染问题成为关乎民生健康、社会发展和经济走向, 迫切需要解决的重大政策前沿问题。在城市大气污染跨区域治理的科学探索和联合试点的基础上, 必须推进大气污染区域控制工作、提高区域重污染天气监测预警能力和综合防治污染水平。大气环境新标准推动建立国家大气污染防治重点区域的大气环境质量监测、污染源监测信息共享机制, 利用监测、模拟以及卫星、航测、遥感等新技术分析重点区域内大气环境质量的总体变化趋势及其相互影响;这就意味着, 我国大气污染防治模式发生改变, 将由过去属地管理向区域联防联控转变, 由单打独斗向齐心协力、群策群力转变。
2 结语
现在, 我国全面推进依法治国, 依法保护环境无疑是场重头戏。在依法行政、依法治污的大背景下, 《大气污染防治计划》的实施必将迈出新步伐。大气环境质量标准作为大气监管、治理的首要依据, 对大气污染防治计划的实施有重要意义。本文从大气质量检测、污染来源解析、区域空气质量管理和信息公开等角度论述新的大气环境质量标准对大气污染防治计划的促进作用。在日益严重的城市大气污染情况中, 随着新大气环境质量标准的出台, 我国防治大气污染的政策体系经过设计、试点和整合, 变得更加科学完整、切实可行。
摘要：随著地区经济的发展和城市化、工业化的转变, 大气环境质量逐渐恶化。新的《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) 的出台从量化和指标角度增加了对大气质量的控、监测制力度。大气环境质量新标准对大气污染防治计划的实施具有重大意义, 强化大气质量监测、深化污染来源解析、推动大气质量管理、健全信息公开和公众参与, 使我国大气污染防治行动更加科学完整、切实有效。
关键词：大气环境质量新标准,大气污染防治行动,区域大气质量管理,信息公开
参考文献
[1]郝吉明.穿越风雨, 任重道远--大气污染防治40年回顾与展望[J].环境保护, 2013 (41) :28-31.
大气环境监测质量控制研究 篇9
关键词：大气环境监测,质量控制
环境监测质量控制是环境监测质量管理中的一个重要环节, 同时也是在采样、分析、数据处理和综合评价全过程中为消除影响质量的各种因素而制定的控制程序。质量控制的根本目的是控制误差并使之在允许的范围内。与其他环境监测相比, 大气环境监测条件更为复杂多变, 受人为因素和周边环境的影响更大, 其与时间和空间的相关性更强, 所以大气环境监测的质量控制难度更高。基于此, 本文对大气环境监测质量控制现状及其措施进行了分析和探讨。
1 大气环境监测质量控制现状
1.1 质量控制体系尚待完善
完善的质量控制体系是环境监测质量保证的基础, 目前环境监测机构基本上都设立了质量监测管理组织, 也配备了相应的人员, 但其职能仍较为单一, 主要基于实验室内的质量控制, 对质量控制的系统研究存在不足。其次, 质量控制基于一些主要环节, 缺乏全过程全系统的控制和管理, 如在计量认证和实验室建设方面还较薄弱。再次, 还存在经费方面的问题, 对自动监测系统的监控维护也不够。
1.2 质量控制手段不够丰富
目前, 大气环境监测质量控制存在几个薄弱环节:一是质控手段单一, 质控模式仍以数据比对、平行样与密码样测试、加标回收等做法为主, 欠缺系统评估与评价方式;二是针对新型监测技术, 如空气在线自动监测系统, 还未形成完善的质控体系, 维护与控制的标准与要求不够明确;三是实验室外的质量控制没有形成例行制度。
1.3 现场监测管理仍应加强
现场监测质量控制是基础, 然而恰恰易被人忽视。首先, 大气环境监测布点、采样是非常重要环节, 但在实际工作中可能因为地理位置、环境方面的困难, 监测人员就以“避重就轻”的态度来布点取样。其次, 大气环境监测受时间因素影响较大, 监测人员也会因为与正常工作时间有冲突, 而只在自己正常工作时间内取样。再次, 测试仪器、方法使用不合理, 如烟气测试时受烟道负压影响, 导致二氧化硫、氮氧化物等测试结果偏低等。
1.4 监测人员素质还需提高
人员素质对监测质量影响较大, 目前这方面的问题较为突出。一是业务培训机制不完善, 现有培训多属临时、多部门性质的, 环境监测机构中接受过正规、完整的质量管理培训的人员较少, 导致很多人员操作方法不规范、对技术标准的理解不到位、实际操作与理论脱节。二是监测人员更新缓慢, 学历较高、年纪较轻的人才短缺, 影响到对新技术、新理论的接受与应用。
2 大气环境监测质量控制措施
2.1 建立健全监测质量管理体系
环境监测机构应按照《实验室和检查机构资质认定管理办法》、《试验室资质认定评审准则》等文件的规定, 建立并健全环境监测质量管理体系。完善组织管理机构, 明确职责和职能, 制定并完善管理制度, 保障人员配备及物质供应。定期开展内部审核与评价工作, 及时纠正并预防不符合质量管理体系的行为。每年至少举办一次管理评审活动, 对质量管理体系进行全面的检查、审核与评价, 为质量体系的改进与完善提供依据。就大气环境监测质量控制方面, 质量管理体系应贯穿于布点、采样到报告审核、综合评价的全过程之中, 并按照严格的标准建立一套完善的规章制度和质量控制手册。质控部门在做好化验室内质控活动的同时, 尤应重视组织参与能力验证、协作定值等外部的质控活动, 以发现和解决实验室内存在的质控缺陷, 促进化验室监测水平不断提高。
随着空气自动监测系统应用增多, 对于该类系统的质量控制也应引起足够的重视。自动监测系统质控核心是要建立并完善定期校准、标定和启动预防性维护程序的制度, 通过对所获得的监测数据的校正及有效性判断, 以加强对整个监测系统性能的审核与评价。质量管理制度应明确气体标准传递与跟踪物质的质量控制, 重点是标准物质量值准确度的质控程序, 以保证气体标准物质量值的可追踪性。监测仪器的质控程序必须与国际公认的标准方法或参考方法等效, 并定期接受零点与跨度校准, 其测量范围与各项指标均应符合国标规定。
2.2 规范监测实验室质量管理
实验室的质量管理是环境监测质量控制中的关键一环。主要包括:一是规范实验室环境管理。实验室应合理布局, 避免交叉干扰。设备配置应齐全, 尤其是有毒有污染的试验, 应在专用通风设备内进行, 避免对工作人员的身体健康造成伤害。药品、试剂、器皿应设置专门的储藏空间。对检测环境有特殊要求的试验, 应建立环境条件档案。二是规范实验仪器设备管理。所有强制检定或自行校准的仪器设备都应贴上格式统一的标签, 并建立仪器设备档案, 由专人负责检定和管理。三是规范实验操作, 采用标准化的分析方法及考核验证方法。实验室内部控制要进行准确度、精密度的考核。如考核精密度至少需8个标准。每个标准至少测7次, 每次至少做2个平行样, 再根据测定结果计算各组的标准偏差。准确度通过标准样和实测样品考核, 并用加标样浓度回收率表示。并以质控图判断重复样品的变异情况。四是进行实验室间的质控。
2.3 加强监测队伍素质建设
人员素质是保证监测质量的决定性因素, 必须加强监测队伍的素质建设。通过岗位练兵、技能训练、脱产再教育等形式提高业务素质;通过职业道德教育和责任心培养, 提高服务意识和责任感。在日常工作中, 对监测人员高标准、严要求, 鼓励钻研和创新, 使之不断提高业务能力和监测分析水平。
3 结语
尽管人们的环境意识已有很大提高, 但环境继续恶化确是不争的事实。环境监测是环境保护的“哨兵”, 提高环境监测的质控水平是对环境保护工作的最大支持和帮助。由于大气环境监测质量的影响因素非常复杂, 为了保证监测数据的准确、精密、完整、可比和有代表性, 需要不断提高质控能力。
参考文献
[1]芦胜华.如何做好大气环境监测的质量保证[J].江西化工, 2011 (4) :108-109