榆林市城区春季环境空气中PM10与 PM2.5污染特征分析

分析榆林市城区春季环境空气污染特征,选取榆林市红石峡(J1)、环保监测大楼(J2)、实验中学(J3)、世纪广场(J4)4个大气自动监测点,分别进行 PM10与 PM2.5的分析。结果表明,与国内其他大中型城市相比,榆林市PM10、PM2.5为轻度污染,ρ( PM2.5)/ρ( PM10)小于50%,属于粗颗粒物污染型;4个监测点 PM10和 PM2.5的日均浓度变化趋势基本一致,呈波峰、波谷变化,但浓度在区域分布上表现略有差异;小时浓度均呈现较明显的双峰变化趋势,上午和夜间各出现一个峰,而下午浓度变得相对较低。     

《攻坚行动方案》实施后北京市PM2.5中微量元素组成特征

文中利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)对《攻坚行动方案》实施后北京市环境大气PM2.5中微量元素组成特征进行研究。结果表明,《攻坚行动方案》实施后,北京市PM2.5中微量元素以Zn、Mn、Ba、Pb、Cr、Cu、Ti等7种元素为主,其中元素Zn含量最高。元素Zn、Cd、Tl、Cs、Rb的水溶性组分在总微量元素中占比超过80%,说明这些元素大部分以易溶于水的状态存在于PM2.5中。有趣的是,在PM2.5样品中微量元素的含量(10-6)随着PM2.5污染水平的升高而下降,而质量浓度(ng·m-3)随PM2.5污染水平的升高而升高。这说明单位质量PM2.5中微量元素的含量只与颗粒物的组成成分有关,与颗粒物浓度无关。采样期间PM2.5中的微量元素主要来源于土壤扬尘(48.27%)、燃烧源和工业排放(16.16%)、刹车和轮胎磨损(10.03%),其次是汽车尾气(5.84%)、建筑扬尘(4.88%)以及其他源(3.68%)。与攻坚行动前相比,PM2.5中微量元素的质量浓度有明显的降低,高污染等级的PM2.5样品中微量元素质量浓度的降幅最为明显,比攻坚行动前下降了80.3%。     

中国学者研究北京雾霾中的微生物

正2014年1月23日,《环境科学与技术》(Environmental ScienceTechnology)杂志发表题为《北京一次严重烟雾事件中PM2.5和PM10污染物中存在的微生物》(Inhalable Microorganisms in Beijing’s PM2.5and PM10Pollutants during a Severe Smog Event)的文章,研究了2013年1月北京严重雾霾期间颗粒物中的微生物,指出北京雾霾中大约有1 300种不同类型的微生物,大多数微生物对人类不会致病,只有少数可能会引起过敏和呼吸系统疾病。颗粒物(PM)污染严重威胁着公众的健康。PM2.5和PM10中的微生物被认为能引发各种过敏和呼吸道疾     

石家庄市大气PM1、PM2.5和PM10中重金属元素分布特征及来源的对比研究

为了解元素(尤其是重金属元素)在不同粒径大气颗粒物中的分布规律、污染特征及来源,于2016年在石家庄市采集PM1、PM2.5和PM10样品。利用等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Sb、Hg、Pb和Cd共13种元素的质量浓度,采用富集因子(EF)法分析各种元素在PM1、PM2.5和PM10中的分布特征,并通过主成分分析法讨论了这些元素的主要来源。富集因子分析显示出Al、Fe、Ti、Mn受人为因素影响较少(EF<10),其他元素则出现显著至极强的人为影响,尤其是Cd元素(EF>103),并发现颗粒物粒径较小时,富集因子较大,即人为因素影响更重。主成分分析表明：PM1中元素有工业冶炼及燃煤活动、机动车燃油排放、生活燃煤3个来源,PM2.5中元素有地壳源、电厂及居民生活燃煤、金属冶炼等工业活动、机动车尾气4个来源,PM10中元素有化石燃料燃烧和地壳源、与机动车相关的道路扬尘及工业尘、垃圾焚烧及机动车排放与磨损、燃煤活动4个来源。     

甘新城市大气挥发性有机物和颗粒物的污染特征及健康风险评估北大核心CSCD

基于质子转移反应质谱仪(PTR-MS)和颗粒物(PM)采集和分析技术,对我国西北甘肃省和新疆维吾尔自治区(甘新地区)十三个城市大气中的挥发性有机物(VOCs)、PM(PM10、PM2.5和PM1)及其组分(水溶性无机离子、碳质气溶胶和无机元素)进行了采样分析,阐明了甘新地区城市大气中VOCs和PM的污染特征和健康风险。研究表明:污染特征分析表明平均总VOCs(TVOCs)浓度为(41.84±7.56) ppbv(ppbv为十亿分之一的体积混合比),氧化性VOCs(OVOCs)是VOCs的重要组分,VOCs组分总浓度高于国内外其他城市,主要为甲醇的浓度较高,而芳香烃则低于其他城市。PM10、PM2.5和PM1的平均浓度分别为(139.39±32.63)μg·m-3、(77.66±25.39)μg·m-3和(44.76±17.59)μg·m-3,水溶性无机离子(WSIIs)是该地区PM的重要组分。健康风险评估表明该地区VOCs的非致癌风险显著,致癌风险处于可接受水平;PM中重金属的非致癌风险和致癌风险均显著。乙醛的非致癌风险和萘的致癌风险较高,Mn的非致癌风险和As的致癌风险较高,因此应加强乙醛、萘、Mn和As元素的管控,以减少大气污染对人体健康的危害。     

北京市区春季燃烧源大气颗粒物的污染水平和影响因素

以大气中PM2.5和PM10为研究对象,于2005-03-13—25共7天的时间内,在中国地质大学(北京)测试楼顶、首钢焦化厂和首钢东门设立3个采样点进行采样监测。结果表明:PM2.5和PM10质量浓度的日变化呈现一定规律性,在不同时段PM2.5和PM10的质量浓度不尽相同,且变化较大,在特定时刻出现峰值,主要受污染源排放和气象因素的控制;PM2.5和PM10质量浓度随气温的升高而降低,这与高温有利于颗粒物扩散、低温容易形成逆温层有关;在一定的相对湿度范围内(以大气中水汽不发生重力沉降为界限),PM2.5和PM10质量浓度与相对湿度呈正相关关系;而当发生降水时,由于水滴的冲刷和附带作用,PM2.5和PM10质量浓度降低;PM2.5和PM10质量浓度与风级呈明显的负相关关系。通过北京市与国内8个省会城市的PM2.5和PM10质量浓度的对比,发现北京市PM2.5和PM10污染比较严重,PM2.5和PM10质量浓度分别超过了1996年中国制定的PM10排放标准和1997年美国EPA制定的PM2.5排放标准。     

北京市大气可吸入颗粒物的化学成分和来源

2007年3月至2008年5月,在北京市成府路东口设立采样点,共采集监测周期为一周的PM2.5(直径小于2.5μm的大气可吸入颗粒物)样品56个,用HR-ICP-MS方法测量了15种元素的含量,并在此基础上应用主因子分析法对PM2.5中这些元素的来源进行探讨。同时,在2008年奥运会和残奥会期间开展了24h时间间隔的密集采样,特别分析了机动车限行期间细颗粒污染物的浓度特征。结果表明,2007年春季至2008年春季期间北京市大气PM2.5平均浓度为72.9μg/m3,超过美国环保局（USEPA）制定的PM2.5年平均浓度限值15μg/m3的近5倍。机动车限行期间北京成府路东口采样点大气PM2.5的平均浓度为40.7μg/m3。通过因子分析方法确定北京PM2.5的3种可能来源：①交通排放、工业排放和燃煤,特征元素为Cu、Zn、As、Sn、Sb、Cd、Pb;②本地扬尘和远源沙尘细颗粒;③可能与成土母岩风化有关的土壤颗粒的再悬浮和/或迁移,其方差贡献率分别为41.2%、31.4%和12.2%。     

砣矶岛国家大气背景站PM_(2.5)化学组成及季节变化特征

首次在位于渤海海峡中部的砣矶岛国家大气背景监测站连续采集大流量PM2.5样品,对2011年12月至2012年12月期间的65个样品进行了分析,包括质量浓度、有机碳、元素碳、水溶性离子、无机元素等。结果表明,砣矶岛PM2.5的年均质量浓度为54.6μg/m3(17.3~143.8μg/m3),超过国家空气质量标准(35μg/m3)。在季节变化上表现为春季与夏季高(平均浓度分别为73.6μg/m3与60.7μg/m3),分别受沙尘和山东半岛生物质燃烧的影响,而冬季最低(39.0μg/m3),与渤海地区冬季频降暴雪有关。PM2.5中24SO?、OM、3NO?、MMO是最主要的成分,分别占PM2.5质量的18.8%、16.5%、10.8%和9.4%,其次为4NH?(3.5%)和EC(3.3%)。砣矶岛PM2.5的组成较好地反映了颗粒物的主要来源及其季节变化特征,如:春季样品中Fe、Ca与Mg含量最高,与春季北方地区普遍受沙尘影响有关;夏季较高的K+浓度与OC/EC比值反映夏季风影响下山东半岛生物质燃烧对砣矶岛PM2.5的重要贡献;夏季24SO?与3NO?的异常浓度反映了二次气溶胶形成的普遍特征。此外,较高的Na+浓度与V/Ni比值表明海盐和船舶废气对砣矶岛PM2.5有一定影响。     

华北平原典型工业城市秋、冬季大气细颗粒物污染特征

济宁市是位于华北平原大气污染传输通道上的工业城市,为研究其秋、冬季细颗粒物(PM2.5)的污染特征,在市区的3个站点进行了PM2.5的同步滤膜采样.采样期为2018年10月15日至2019年1月31日,涵盖非采暖期和采暖期(自2019年11月15日始),共270个小流量滤膜样品.研究结果表明,济宁市秋、冬季PM2.5平...     

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。     

晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征

为了给晋北煅烧高岭土用煤矸石的评价和开发利用提供科学依据,采用XRD、XRF、SEM和白度计等现代分析测试技术,研究了晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征。结果表明:1)根据造纸和涂料用煅烧高岭土的国家标准,晋北煤矸石主要可分为3种类型:合格原料、基本合格原料和不合格原料。2)与合格和基本合格原料相比,不合格原料煅烧产物的化学成分中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量以及碱金属与碱土金属总含量都与前者有较大差异。3)合格和基本合格原料主要由高岭石(85%~94%)组成,不合格煤矸石矿物组合为高岭石(30%~60%)+石英(23%~38%)+伊利石(14%~26%),并含少量黄铁矿和白云石等杂质矿物,石英等杂质矿物和含铁矿物是分别导致煅烧产物化学成分和白度不合格的主要原因。4)合格原料中高岭石结晶度较好,主要为不规则片状、书册状和弯曲片状,片表面光滑,片径大小范围较大,为0.05~51.22μm,平均2.80μm,径厚比41.24。     

华能南京电厂不同粒径粉煤灰中微量元素分布及其富集规律

华能南京电厂不同粒径粉煤灰的化学成分和矿物相组成基本相同，煤粉所含矿物质在高温燃烧过程中的挥发－凝聚作用，导致微量元素趋向细粒径粒煤灰中富集，其富集的程度则与粉煤灰的平均粒径和元素的地球化学性质密切相关，粉煤灰排放的环境效应表明，尤以细粒径灰粒的影响最大。     

民用蜂窝煤燃烧排放颗粒物的化学组成和稳定碳同位素特征

本文选用了镜质组反射率在0.77%-1.88%之间5 种不同成熟度的煤, 将其制成民用蜂窝煤球, 研究民用蜂窝煤燃烧排放颗粒物（PM）的化学组成, 包括元素（C、N、O、S）、有机碳（OC）、元素碳（EC）和水溶性无机离子（WSII）, 稳定碳同位素组成特征和质量吸收效率值（MAE）, 并讨论了它们与煤成熟度之间的关系.结果表明, 5 种原煤C、N、O、S 元素组成差别不大, 但是燃烧后排放的PM 化学组成差别比较大.无烟煤燃烧排放的PM 粒径分布呈双峰结构, 峰值分别在0.09 μm 和0.25 μm; 而烟煤PM 的峰值为0.58 μm.无烟煤排放PM 的颗粒数远小于烟煤.PM、OC 和EC 的排放受煤成熟度的影响非常大, 无烟煤排放的量最小, 分别为2.21 g/kg、0.22 g/kg 和0.004 g/kg; 成熟度最低的烟煤排放量最大, 分别为70.3 g/kg 、46.1 g/kg 和2.42 g/kg.PM、OC 和EC 的排放因子与煤的成熟度成幂指数关系.EC 的MAE 在0.17-21.9 m^2/g 之间, 与煤成熟度呈指数相关关系.燃煤WSII 的平均排放因子为801 mg/kg, WSII 当中含量最高的是NH4^＋ 和24SO4^2- , 平均分别占WSII总量的23.5%和44.4%.燃煤排放PM 的δ^13C 变化范围为–24.5‰-–22.8‰, 平均值为–23.6‰.以上研究有助于人们从原煤性质的角度去考察民用燃煤对人类健康和气候变化的影响, 并为大气污染源解析提供一些科学依据.     

Elements’ Geochemical Characteristics of PM10 and PM2.5 in Beijing During Winter and Spring

From 2012 to 2013, heavy haze frequently hit Beijing in spring and winter. The fine atmospheric particulates can be inhaled by people, and remain in the respiratory tract and lung for quite a long time. The heavy metal elements in the particles are harmful, and even carcinogenic to human bodies. Therefore, it is necessary to master the geochemical characteristics and the temporal and spatial distribution of the heavy metal elements in atmospheric particles. The atmospheric particulates (TSP/PM₁₀/PM_2.5) were collected by using TH1500C intelligent medium volume (80~120 L/min) air samplers in the five functional areas and suburbs of Beijing, respectively in January 2013 (heating period) and April 2013 (non-heating period). The five functional areas were: building materials factory area, residential area, education area, business area and recreation area, each functional area having three sampling sites, and five in suburbs. The sampling height was 1.5 m above the ground and the distance of the sampling sites to roads exceeded 50 m so as to avoid excessive impact of vehicle exhaust emissions. These samples were analyzed by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS), Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer(ICP-OES)and Atomic Fluorescence Spectrometer (AFS), by which 21 elements including Al, Fe, Mn, As, Hg, Cd, Cr were tested. Based on the comparisons of the concentration and element content variation of atmospheric particulates of these functional areas in and after the heating period, the spatial distribution of atmospheric particulates and the influence of coal combustion on the concentration and composition of atmospheric particulates were revealed. The elements sources of atmospheric particulates were also discussed by computing the enrichment factor of the elements, providing a scientific basis for the air contaminant treatment in Beijing. The results showed that the total concentration of the 21 elements of PM₁₀ and PM_2.5 in the functional areas of Beijing in winter was higher than that in spring, the most marked among them being the business area. In winter, the concentration of pollution elements in the building materials factory area and the business area in Beijing was extremely high, and the residential area, education area, recreation area and suburbs where people live were much better, among which the education area was the best. The concentration change of particulates in suburbs was quite smaller in winter and spring than that of the urban area. It also showed that the concentrations of Cd, Cr, As and Hg in PM₁₀ increased by 233%,306%,298%,141%,respectively and the increase in PM_2.5 was 442%、309%、310%、256%, respectively. These abovementioned elements show a tendency to accumulate mainly in PM_2.5 whose concentrations in winter were significantly higher than those in spring. It indicates that coal heating during winter makes great contributions to the polluting elements in atmosphere and the main polluting particulates are Cd, As and Hg.     

石家庄市大气降尘重金属元素来源分析

本文对石家庄市大气降尘重金属含量水平进行了研究,从2007年11月起连续收集一年的大气降尘样品,分析了As、Cd、Hg、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、Mo、Mn、Al2O3、K2O等12项。结果表明,与土壤背景值相比,石家庄市大气降尘中除Al2O3外的重金属含量总体明显升高。采用相关分析和主成分分析,对降尘重金属元素来源进行解析,认为有3种主要来源:一是Pb、Cr、As、Hg、Mo、Cd、Mn与燃煤活动、道路交通有关;二是Ni、Cu、Zn除与燃煤活动有关外,还与工矿企业废气排放有关;三是Al2O3主要与土壤颗粒物有关(自然来源)。以Al作为参考元素计算重金属的富集因子表明,受工业活动影响的Cd、Hg、Zn具有较大的富集因子,大气降尘中的重金属含量高值区与工业区域的分布相吻合。     

纳米金属微粒发现——深穿透地球化学的微观证据

在400m深度隐伏铜镍矿上方气体和固体介质中同时发现纳米级铜等金属微粒。透射电镜下显像直观、质感,图像清晰。单个金属微粒呈球形或椭球形,多个微粒大多构成团聚体。单个金属微粒粒径主体在几十纳米,最小到10nm,大到上百个nm。微粒具有有序晶体结构。原位测量微粒成分为:①单一成分纳米自然铜微粒;②金属复合成分纳米微粒Cu-Fe,Cu-Ag,Cu-Cr,Cu-Ni,Cu-Fe-Mn;③含有Si、Al、Ca、O、P复杂成分的纳米Cu微粒。在地气和土壤中微粒大小、形貌特点和成分基本相似,同时微粒具有有序晶体结构。以上事实说明二者之间具有成因联系,即都来自于矿体。在实验室建立的模拟迁移柱,证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。这不仅为深穿透地球化学提供了直接的微观证据,而且为利用土壤作为采样介质的微粒分离深穿透地球化学技术寻找隐伏矿具有重要的应用价值。     

临汾区块煤层气井排采中产出煤粉特征

基于煤层气井产出煤粉浓度的现场连续监测,采用煤粉浓度监测仪、激光粒度测试仪、反射偏光显微镜、X射线衍射、电子扫描电镜带X射线能谱仪,研究了临汾区块煤层气井排采过程中产出煤粉的浓度、粒度、成分和表面特征,分析了煤粉特征的影响因素,探讨了煤粉产出机理。结果表明,临汾区块平均煤粉浓度随排采阶段的变化趋势是排水降压阶段<憋压排采阶段<气水合采阶段;不同开发层段产出的煤粉浓度变化趋势是单采5号煤<合采5号和8号煤<合采（4+5）号、（8+9）号煤。煤粉颗粒粒径分布范围广,为0.5~1 000 μm,多集中在100 μm以下。煤粉成分以无机矿物和镜质组为主,无机矿物以硬石膏、黄铁矿和伊利石为主。将煤粉颗粒分为光滑表面和粗糙表面两种,光滑表面的煤粉颗粒以C元素为主,粗糙表面的煤粉颗粒以Fe、S、O元素为主。煤粉产出与煤中矿物含量、镜质组含量以及构造煤发育程度和排采阶段有关。      

煤层气开发中不同粒度煤粉的聚集沉降实验

在煤层气开发过程中,煤粉聚集及沉降会堵塞煤层气运移通道及导致卡泵、埋泵等事故。为了查明不同粒度煤粉的聚集及沉降特征,选取粒度>140目（<106 μm）、>70~140目（106~<212 μm）和>50~70目（212~<300 μm）3种粒度范围的煤粉,开展了在去离子水中煤粉的聚集及沉降实验,从煤粉聚集及沉降特征观察、悬浮液中煤粉含量及煤粉粒度分布探究不同粒度煤粉在去离子水悬浮液中的聚集及沉降特征。结果表明,随着静置时间的增加,各粒度煤粉悬浮液的颜色均不同程度地变浅,逐渐出现分层,其中,粒度>140目的煤粉悬浮液最先出现分层。煤粉粒度越小,煤粉悬浮液顶部漂浮的煤粉量越多;煤粉粒度越大,其下沉到煤粉悬浮液底部的煤粉量越多。不同粒度煤粉悬浮溶液中煤粉含量均随着静置时间的增加呈现不同程度的降低,在停止搅拌后3 min内,煤粉含量下降最快,粒度为>70~140目的煤粉悬浮液中煤粉含量最大。根据不同粒度煤粉悬浮液中煤粉粒度分布曲线,将煤粉聚集及沉降过程分为3个阶段:单峰变双峰阶段（煤粉快速上浮及沉降）、双峰变单峰阶段（煤粉快速聚集及沉降）和单峰阶段（煤粉缓慢沉降）。粒度>140目的煤粉在悬浮液中最先达到缓慢沉降阶段,粒度>70~140目的煤粉在悬浮液中最后到达缓慢沉降阶段。从煤粉的受力、扩展的DLVO理论及煤粉的有机分子结构方面探讨了煤粉聚集沉降的机理:煤样含有大量的脂肪烃和芳香烃等疏水性基团,疏水性强,润湿性低;随着煤粉粒度的减小,其比表面积显著增大,煤粉表面吸附大量空气,形成气膜;同时,煤粉颗粒间相互吸附聚集,内部形成很多微孔隙,导致粒度小的煤粉易聚集漂浮在悬浮液面上。实验得到的不同粒度煤粉的上浮、下沉及悬浮情况,为后期煤层气开发中煤粉管控措施提供依据。      

淄博市区大气颗粒物重金属元素分布特征及其来源分析

为科学认识淄博市区大气颗粒物污染状况,探讨颗粒物的污染水平和元素在颗粒物中的分布与分配特征,对颗粒物中元素的来源进行分析。于2015年冬季和夏季期间分别布设45个和16个采样点采集悬浮颗粒物（TSP）、PM₁₀及PM_2.5样品,分析了颗粒物和18种元素（或化合物）的质量浓度。结果表明：1）大气颗粒物中冬季TSP、PM₁₀及PM_2.5的质量浓度均值高于夏季;PM₁₀和PM_2.5质量浓度均超过国家标准,其中冬季PM_2.5质量浓度是标准限值的1.96倍。2）不同粒径的颗粒物中元素质量分数差别显著,As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等多数重金属元素主要富集在PM_2.5中,且PM_2.5约占PM₁₀的65%（冬季）和73%（夏季）。3）颗粒物PM_2.5中Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、K₂O、MgO等氧化物主要受土壤扬尘控制;As、Cd、Hg、Pb、Se、Zn等元素主要源于人为污染;Se的富集因子最高,反映了PM_2.5污染主要来源于燃煤;Co、Cu、Ni、Na₂O受土壤扬尘和人类活动的共同作用,而Cr具有混合污染的特点。