北京、郑州和深圳三城市空气中气溶胶单颗粒特征的扫描电镜分析

分别采集北京、深圳和郑州3个城市气溶胶样品,使用场发射扫锚电镜-能谱仪观察气溶胶单颗粒的显微形貌和元素组成,并利用图像分析系统对PM2.5的粒径进行了分析。结果表明,城市气溶胶单颗粒类型以矿物颗粒、烟尘和球形颗粒(飞灰和二次粒子)为主。对比3个城市气溶胶中不同颗粒类型数量百分比发现,矿物颗粒数量最多的城市是北京,飞灰和烟尘数量最多的城市是郑州,而规则矿物颗粒数量最多的城市是深圳。3个城市气溶胶单颗粒的数量-粒径分布均呈单峰分布。深圳气溶胶中颗粒物的粒径相对较小,其次为郑州、北京。3个城市气溶胶中颗粒物来源不同程度上都受到交通污染源影响,而燃煤源对北京和郑州气溶胶中颗粒物来源影响仍然不容忽视。     

兰州市一次沙尘暴期间PM10的矿物组成特征

为研究兰州市2006年3月31日沙尘暴期间及之前大气PM10中的矿物学特征,运用场发射扫描电镜和带能谱的扫描电镜识别和统计了PM10中单个颗粒的微观形貌特征和矿物组成.结果表明,沙尘暴期间PM10的质量浓度是一个突增渐降的过程,沙尘暴到来时,PM10的质量浓度在短时间内增至约1500 μg/m3,然后随着沙尘暴的消退逐渐降低,在较长时间内保持较高的浓度值,期间主要为矿物颗粒;沙尘暴之前,PM10的质量浓度普遍高于国家二级标准(150 μg/m3),最高可达500 μg/m3,主要颗粒类型有燃煤飞灰、烟尘集合体和少量的矿物颗粒.单颗粒矿物分析表明,沙尘暴之前的非沙尘暴期,单个矿物颗粒的数量百分比从大到小依次为方解石、石英、伊利石、绿泥石、伊/蒙混层、钙长石、钠长石、钾长石、高岭石和石膏等,沙尘暴期间,矿物颗粒中伊利石和绿泥石的数量百分比明显增加,而方解石含量明显减少.     

2013年1月京津唐地区霾事件气溶胶单颗粒形貌及硫酸盐化特征

2013年1月华北地区经历了重霾过程,为研究其污染特征,使用透射电子显微镜(TEM)及能谱(EDX)对北京、唐山和天津晴天和霾天气下气溶胶单颗粒基本形貌和硫酸盐化特征进行了分析。结果表明,华北地区气溶胶单颗粒包括矿物颗粒、硫酸盐颗粒、金属氧化物、烟尘集合体、有机颗粒和飞灰,仅在天津市样品中发现少量的Na Cl颗粒。对单颗粒的元素组成进行统计表明,华北地区晴天以富Si颗粒为主(31.0%),其次为富Ca颗粒(18.3%)、富Fe颗粒(14.1%)、富Cl颗粒(12.2%)等,霾天以富S颗粒为主(47.4%),其次为富Si颗粒(21.1%)和富Fe颗粒(13.4%)等。霾天气富Ca颗粒明显减少,同时在含S较高的颗粒中也含有Ca、K等元素,说明大气中含Ca、K等碱性矿物对雾水酸性有一定的缓冲作用。不同天气含S颗粒差异较大,霾天气明显高于晴天,S/Ca平均值在霾天明显较高,且大于0.8,说明在一定的SO2浓度下,大气湿度越大,硫酸盐化现象越明显,生成大量的硫酸铵盐。     

奥运会及残奥会期间北京市区大气颗粒物污染特征及微观形貌类型

2008年8月和9月,北京市成功举办了第29届奥运会和第13届残奥会,对这段时间在北京市区(中国矿业大学校园综合楼五层,距奥运村3 km)采集的大气颗粒物的质量浓度和微观形貌类型进行了研究。结果表明:奥运会期间,北京市区大气PM10和PM2.5的日均质量浓度分别小于国家PM10二级标准(150μg/m3)和美国EPA的PM2.5二级标准(65μg/m3),12 h的质量浓度范围分别为7.64~81.63μg/m3和1.91~54.59μg/m3;残奥会期间,12 h的PM10质量浓度范围为33.83~106.36μg/m3,没有超标,PM2.5质量浓度变化范围为15.29~88.30μg/m3,其中出现了3 d超标天,分别为9月6日、7日和14日;从奥运期间PM2.5/PM10的比值(0.26~0.86,大部分值大于0.5)可以看出,奥运期间北京大气颗粒物以细粒子为主。与往年相比,颗粒物质量浓度出现大幅下降趋势。场发射扫描电镜观察显示,奥运会和残奥会期间样品的微观形貌类型主要有球形颗粒、烟尘集合体、不规则矿物和未知颗粒,其数量-粒径分布主要呈单峰分布,峰值均在0.1~0.2μm范围,其中球形颗粒明显占多数。各种分析数据均显示,残奥会期间样品比奥运会期间样品污染要严重。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶的微观形貌及元素组成分析

为研究冰川区大气气溶胶单颗粒物的物理化学特征,使用带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)对2007年在天山乌鲁木齐河源1号冰川东支积累区海拔4 130m(86°49′E,43°06′N)处采集的38个气溶胶样品中的38 861个单颗粒物进行了微观形貌和元素组成的分析.结果表明:天山乌鲁木齐河源1号冰川区大气气溶胶主要以粒径在0.6～2.5μm之间的不规则的非圆形矿物颗粒为主,其中以富含Si、Ca的粘土矿物颗粒为主,与人类活动密切相关的含S颗粒物及烟尘飞灰等含量较少.这与其它沙尘源区的气溶胶特征相似,其中含Ca颗粒多于其它沙尘源区,主要受西风带的影响.气团轨迹显示,来自于西面中亚地区的高空气流影响了1号冰川区的大气环境,表明天山乌鲁木齐河源1号冰川区的气溶胶主要代表了中亚沙尘源区对流层中上部大气的本底状况.     

拉萨市夏季大气降尘单颗粒矿物组成及其形貌特征

应用带能谱的电子扫描电镜(SEM-EDX)对拉萨市夏季正常天气下收集的大气自然沉降气溶胶样品进行分析,研究了拉萨市大气降尘矿物组成和各种物相形貌特征信息。拉萨市大气颗粒物含有硅酸盐颗粒、富钙颗粒、富铁颗粒、富碳颗粒(燃煤飞灰颗粒和燃油飞灰颗粒)和植物残体颗粒。根据颗粒物数量统计发现拉萨市大气颗粒物以硅酸盐颗粒为主,富钙颗粒和富铁颗粒次之,需要指出的是以燃油飞灰为主的富碳颗粒已占到一定比重,说明以燃油为主的机动车尾气对拉萨大气污染在加强。研究结果表明,大气降尘矿物成分及其形貌特征可以用作判定污染物来源的重要标志,拉萨大气中颗粒来源的多样性决定了治理措施也应综合进行。     

南昌市降尘颗粒物形貌特征和来源电子探针研究

利用电子探针对南昌市降尘颗粒物的形貌特征和成分进行了分析,并探讨了它们的来源.得出南昌市降尘颗粒物的主要组成为矿物颗粒、钙质颗担以及块状烟尘集合体和燃煤飞灰颗粒.不同功能区的采样点颗粒物的组成有一定差异,表明颗粒物的来源不同.根据颗粒物的来源和分布特点,认为南昌市的城市规划布局不甚合理,尚需进一步改善.     

焦家金矿主矿区金矿石的赋存特征

焦家金矿带是莱州-招远金矿区最重要的金矿带之一,产状复杂且性状变化较大。以往研究主要针对矿物种类、载金矿物及其形状及嵌布关系等进行分析,缺乏对金粒矿物学、金矿物种类及金颗粒的成色研究。本文采用偏光/反光显微镜、体视显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等技术手段对焦家金矿主矿区深部开采的矿石样品进行分析,研究内容主要包括金赋存状态、金粒度、金形状、金矿物类型及不同大小金粒的成色特征。结果表明:载金矿物主要以黄铁矿、黄铜矿等硫化矿和石英、长石等脉石矿物为主。金赋存状态有裂隙金(64.82%)、包裹金(19.29%)、晶隙金(15.89%);黄铁矿、黄铜矿中金粒较大,连群分布占多数,脉石中金粒细小,孤立分布占多数。金矿物形状复杂,主要有球状金、三角形金、矩形金。金矿物种类丰富,以自然金、银金矿、自然银、含铁自然银为主,其次为金铜矿、螺硫银矿、碲化金银。金矿物粒度范围较大,大金颗粒可达到90~110 μm,小金颗粒只有2~3 μm。金银矿物的成色普遍较高,大粒金成色低,以银金矿为主,小粒金成色高,大都为自然金。本文丰富了焦家金矿矿物学研究的内容,为后续选冶工艺提供了调控依据和重要信息。     

民用燃煤烟尘特征及环境矿物材料固硫剂开发

通过对北京某地区居民炊事用型煤和散装烟煤煤岩和元素分析 ,表明烟煤和型煤含碳量分别为 70 %和 5 9% ,烟煤中可燃性高变质活性组分为 87% ,而型煤有较高的粘土成分 ,约达 2 0 %。对它们燃烧产生的烟尘进行物相分析、组分定量、粒度测试、显微形貌和微观结构等矿物学研究 ,表明型煤和烟煤的烟尘均含有较高碳质组分 ,分别占 2 5 %和 2 8% ;烟煤烟尘只有型煤烟尘含更高的烧蚀残渣 ,两者的粘土 (包括石英等矿物 )类组分均相当多 ,约占 5 0 % ;烟尘平均粒径都很小 ,型煤烟尘只有烟煤烟尘的 1/ 4左右 ,约为 6 5 μm ,而比表面积大 2倍多 ;烟煤烟尘呈碎屑状 ,型煤烟尘为粉末状 ;烟尘中均含有较多的均质体 ,并有铁质侵染现象 ;石英小颗粒在烟尘中大量存在。为促使燃煤充分燃烧 ,达到固硫、助燃和降尘的目的 ,本实验室开发研制了效果良好的民用燃煤环境矿物材料固硫添加剂 ,并对山东肥城高硫烟煤进行了型煤固硫实验 ,在 85 0℃ ,95 0℃和 10 5 0℃燃烧条件下固硫率高于目前国内同类水平 ,固硫率达 70 % 80 %。     

二连盆地乔尔古铀矿区铀赋存状态及铀矿石工艺矿物学研究

可地浸砂岩型铀矿床中铀赋存状态及铀矿物空间嵌布特征会影响地浸时浸出工艺的选择及溶浸液的优化,研究矿石中铀赋存状态及铀矿物工艺参数对于提高矿床的铀浸出效率具有重要意义。本研究采集了二连盆地乔尔古铀矿区矿石样品,通过扫描电镜、电子探针及综合矿物分析仪(TIMA)等方法,分析铀赋存状态及铀矿物粒度、解离度、连生矿物等工艺矿物学参数。结果表明：(1)乔尔古铀矿区矿石中铀的存在形式主要为铀矿物、含铀矿物和吸附态铀。铀矿物主要为沥青铀矿和少量的铀石。(2)铀矿物粒度较小且变化范围较大,铀石粒径最大可达30～35μm,沥青铀矿粒径最大可达60～65μm;多数铀矿物的粒径小于20μm,其中铀矿物粒径在5～10μm的数量是占比最多(铀石和沥青铀矿分别占总颗粒数量的37.88%和27.78%)。(3)铀矿物解离度较低,解离度小于10%的铀石和沥青铀矿的占比分别为99.72%和91.84%。铀的赋存状态表明乔尔古铀矿区适宜地浸,但实际浸出时铀浸出率可能会受到铀矿物粒度及解离度特征的严重制约,使得经济效益受到较大影响。本研究有效查明了乔尔古铀矿区铀赋存状态以及铀矿物工艺参数,有助于研究制定适合该矿区的地浸采铀...