全球贸易的快速增长推动了航运业的显著扩张，如今航运业承担了全球80%以上的货物运输[1]。然而，随着船舶数量的增加，船舶排放造成的环境污染问题也日益严重[2]、[3]。大多数海洋发动机仍然依赖高硫重燃油（HFO），这大大增加了颗粒物（PM）的排放[4]、[5]。PM主要来源于在高温和缺氧条件下燃料的不完全燃烧。它主要由烟尘、可溶性有机成分（SOF）、硫酸盐和金属灰分组成[6]、[7]。由于PM具有毒性和持久性，船舶排放的PM对海洋生态系统、沿海气候和人类健康构成了严重威胁[8]、[9]、[10]。为应对这些问题，政府和国际组织实施了严格的法规来限制海洋发动机的PM排放[11]、[12]。已经开发出多种缓解策略来满足这些监管要求，包括燃料改进、发动机参数优化、替代燃料和发动机后处理系统[13]、[14]、[15]、[16]。柴油颗粒过滤器（DPF）作为一种能够有效减少PM排放的发动机后处理技术，在海洋船舶上得到了越来越多的应用。
研究表明，PM的表面性质、形态和组成会随着燃烧条件、燃料类型和发动机类型的不同而显著变化。Zhou等人[17]进行了海洋发动机台架测试，分析了PM的物理化学性质，包括粒径分布和化学成分。他们发现，燃料中的硫含量较低可显著减少总PM排放。同样，Mueller等人[18]研究了使用HFO和海洋柴油的双燃料海洋发动机的排放特性。他们的结果显示，海洋柴油显著降低了PM 2.5、SO42-和无机元素的排放，而元素碳的排放量保持不变。Moldanová等人[19]研究了海洋柴油发动机中HFO燃烧的排气成分，并发现了PM的双峰质量分布。这种分布有两个明显的峰值：一个是在积累模式下的峰值，平均粒径约为0.5 μm；另一个是在成核模式下的峰值，平均粒径约为7 μm。Park等人[20]分析了使用海洋柴油油（MDO）、乳化MDO和二甲醚（DME）作为燃料的海洋辅助发动机的PM排放。他们发现，乳化MDO和DME将PM排放量减少了60-97%，而DME相比MDO和乳化MDO减少了超过97%的排放。Chu-Van等人[21]研究了使用相同硫含量的HFO的两艘大型货船的PM排放。他们观察到粒径分布存在显著差异，这可能是由于采样位置、发动机特性和发动机负荷的不同所致。这些PM特性的变化对DPF的捕获效率和再生性能有重大影响[22]、[23]。
除了PM的表征外，大量研究还集中在DPF的再生性能上。主动/被动和受控/不受控等再生方法对于维持发动机性能和减少PM积累至关重要[24]、[25]、[26]。Doozandegan等人[27]研究了Euro II发动机中高硫和低硫燃料产生的PM的再生特性。他们的结果表明，高硫燃料降低了再生效率并增加了二氧化硫的排放。Zhang等人[28]通过发动机台架测试研究了DPF再生后的颗粒物排放特性，发现积累模式颗粒的浓度增加了7.2倍，而成核模式颗粒的浓度增加了2.6倍。Fang等人[29]使用测试台研究了流速和再生时间对排放性能的影响。他们的结果显示，不同流速下的再生效率、总质量浓度和平均颗粒直径呈现一致的趋势。尽管延长再生时间可以提高再生效率，但同时会导致能源效率下降。此外，Meng等人[30]比较了实际柴油尾气颗粒和炭黑颗粒的再生性能。他们的实验结果表明，炭黑表现出显著的再生性能，与相同大小的颗粒相比，炭黑的效率更高且能源效率更好，这归因于其更大的比表面积。然而，实际柴油尾气颗粒的整体再生性能优于炭黑。
现有研究主要集中在发动机排放的PM的组成和浓度以及DPF再生后的排放特性上。然而，不同类型的海洋发动机使用不同燃料产生的PM的物理化学性质及其对再生行为的影响仍不清楚。为了填补这一研究空白，本研究旨在探讨不同海洋发动机排放的PM的物理化学性质，并基于这些性质分析来自各种来源的PM的再生特性。研究结果为海洋发动机DPF的设计、运行和管理提供了见解。
