大興安嶺森林可燃物燃燒氣體釋放的研究.pdf

1、本文以黑龍江省大興安嶺林區(qū)為研究區(qū)域，通過外業(yè)調(diào)查和室內(nèi)控制環(huán)境燃燒實驗相結(jié)合的辦法，比較了不同森林可燃物燃燒過程CO2、CO、CxHy、NO、SO2排放量的大小，并從氣體排放特性的角度分析了不同森林可燃物燃燒性的異同，主要內(nèi)容及研究結(jié)果體現(xiàn)在以下幾個方面： (1)系統(tǒng)介紹了森林可燃物在不同溫度條件下、不同燃燒階段纖維素、半纖維素和木質(zhì)素所發(fā)生的熱分解反應(yīng)以及燃燒過程氣體的生成機(jī)理和危害，并建立了可燃物燃燒過程各種痕量氣體采集、

2、測定和分析方法。 (2)測定了大興安嶺地區(qū)主要喬、灌、草燃燒過程CO2、CO、CxHy、NO、SO2的釋放量及釋放時間。研究表明：可燃物燃燒過程氣體排放以CO2為主，CO釋放的持續(xù)時間顯著長于其它氣體，而且CO達(dá)到最大值時間最短；喬木、灌木、草本燃燒過程氣體排放量平均值CO2、CxHy、NO存在顯著的差異，CO、SO2排放量上差異不顯著；喬木、灌木和草本燃燒過程CO排放持續(xù)時間及達(dá)到最大值時間差異顯著。 (3)結(jié)合喬木的

3、理化性質(zhì)(燃點、燃燒熱、抽提物含量、灰分含量、全碳含量、風(fēng)干含水率和絕干含水率)，利用多元回歸分析的方法，進(jìn)行了可燃物自身理化性質(zhì)與燃燒過程氣體排放量、排放速率的相關(guān)分析。研究表明：9種喬木SO2排放量與灰分含量、CO排放持續(xù)時間與風(fēng)干含水率存在顯著的正相關(guān)關(guān)系、CxHy排放持續(xù)時間與絕干含水率之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。 (4)測定了五種喬木(興安落葉松、樟子松、山楊、白樺、蒙古櫟)不同部位(皮、枝、干)燃燒過程氣體的排放量，并

4、運用t檢驗的方法評價了各樹種與部位間氣體排放量的差異，用最低顯著性差異法(LSD)進(jìn)行了不同樹種、部位間氣體排放量差異顯著性檢驗。研究表明：興安落葉松、山楊、白樺、蒙古櫟CO2排放量、含碳?xì)怏w總量以及五種氣體總量枝、皮、干之間差異不顯著，而樟子松皮部與干部、枝部差異顯著；樟子松NO排放量三種部位之間無顯著的差異，而其它四種喬木干部排放量最小，枝部排放量最大；5種喬木枝部燃燒反應(yīng)含碳?xì)怏w排放總量差異不顯著，而皮部、干部含碳?xì)怏w排放總量樹種

5、之間存在顯著的差異；皮部燃燒產(chǎn)物中CO2排放量、SO2排放量、含碳?xì)怏w、五種氣體總量針葉樹(興安落葉松、樟子松)平均值大于闊葉樹(山楊、白樺、蒙古櫟)。 (5)區(qū)分興安落葉松林、樟子松林和楊樺林3種森林類型，分別測定了草本、枯枝和半分解層燃燒過程氣體的排放量。研究表明：3種林型中的草本、枯枝、半分解層燃燒反應(yīng)CO2排放量、含碳?xì)怏w總量和五種氣體總量林型之間存在顯著的差異，而CO、CxHy、NO、SO2排放量差異不顯著；針葉林(興

6、安落葉松林、樟子松)中枯枝CO2排放量大于闊葉林(楊樺林)，草本CO2排放量闊葉林(楊樺林)大于針葉林(興安落葉松林、樟子松)，而半分解層興安落葉松林CO2排放量大于楊樺林和樟子松林；興安落葉松林中草本、枯枝、半分解層CO2排放量、含碳?xì)怏w總量和五種氣體總量存在顯著的差異，而其它四種氣體差異不顯著。 (6)測定了不同含水率(絕干、5％～10％、10％～20％、20％～30％)、粒度(20目、60目)以及外界加熱溫度(340℃、3

7、90℃、440℃、490℃)情況下燃燒過程氣體的排放量。研究表明：可燃物中水分在一定范圍內(nèi)，能起到促進(jìn)燃燒反應(yīng)的作用，當(dāng)然有毒有害氣體的生成量也隨之增加；可燃物的粒徑變小，CO2、NO、SO2的釋放量增加，而CO和CxHy釋放量下降，著火時間提前，燃燒效率增加；外界加熱溫度越高，燃燒反應(yīng)更加激烈，著火時間提前，明火燃燒狀態(tài)持續(xù)時間越長，燃燒剩余物越少。 森林可燃物與煤從理化性質(zhì)上來講，具有揮發(fā)分、氧和氫含量高，灰分含量低、幾乎不

8、含硫的特點；從森林可燃物含水率、粒度、外界加熱溫度發(fā)生變化對氣體排放影響上看，森林可燃物與煤也存在著明顯的差異。因此，對森林可燃物進(jìn)行不同種類、不同部位、不同徑級、不同林型、不同理化性質(zhì)和加熱溫度情況下氣體排放量及排放特性的研究，為推算森林火災(zāi)煙氣排放量來估測森林火災(zāi)對大氣環(huán)境造成的影響、為森林可燃物管理、為生物質(zhì)燃料的開發(fā)利用提供了寶貴的試驗數(shù)據(jù)和理論依據(jù)；填補了國內(nèi)在森林可燃物燃燒氣體排放研究中某些領(lǐng)域的空白，補充、完善和發(fā)展了森林