用扫描电镜技术识别广州市大气颗粒物主要种类

利用扫描电镜技术对大气颗粒物的来源进行识别，采取手动分析与自动分析两种方法，得出的结果在总趋势上相互一致。手动方法和自动方法各有特点。自动分析在细颗粒，特别是含硫颗粒分析方面有优势，而手动分析在形貌观测和确定有机粗颗粒污染状况方面有独到之处。实验结果表明，大气颗粒物的来源是多样的，治理措施也应是综合性的，既要注意工业点源的污染治理和排放控制，如燃煤飞灰，钙质颗粒富铁颗粒等，也要注意面源排放，如土壤扬尘和碳质颗粒，碳质颗粒的来源复杂，可以是工业过程，燃烧过程，机动车尾气，生物质燃，树木自然排放。     

大气颗粒物源解释研究综述

大气物源研究是多学科共同探讨的较为复杂的问题.它对污染物的追踪、污染物的最终解释和评价具有重要意义,并为大气质量控制和环境管理提供合理依据.大气物源研究主要集中在颗粒物矿物学特征、化学成分及同位素组成等几个方面,并用数理统计方法建立起两者的相关关系,据此判别和解释大气污染物的来源.本文从矿物组成和形貌特征、标志性化学成分及同位素示踪等3个方面对近10余年来的研究成果进行较为系统的阐述.     

XRD技术在大气颗粒物研究中的应用

矿物沙尘气溶胶作为大气气溶胶的重要组成,全球年排放量高达约2000 Tg,主要分布在非洲、亚洲和北美等地沙漠区域。以往研究表明,不同源区的沙尘矿物组分往往存在一定差异,表现为不同源区形成的矿物气溶胶在大气中的理化性质存在差异,如吸湿性、光学性质以及云凝结核活性等,导致沙尘在传输、降尘的过程中对环境、气候以及生物地球化学循环产生不同的重要影响。此外,不同的矿物沙尘颗粒,会引起各种呼吸系统疾病以及皮肤病等,对人体健康产生极大危害。现阶段对于大气颗粒物矿物组成主要的检测手段包括X射线衍射(XRD)光谱、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等。其中XRD技术能够高效、准确、快速和无损害地完成对样品的物相鉴定,是现阶段检测矿物相的主要技术手段,伴随其分析方法及软件的不断改进,检测结果更加精准。本次工作综述了XRD应用于大气颗粒物研究的具体分析方法以及在亚洲、北非等地沙尘颗粒的研究进展,同时汇总了各种物相鉴定方法以及存在的问题,旨在为大气颗粒物的矿物组成识别手段建立一定的选择依据。     

大气颗粒物理化特征和影响效应的研究进展及展望

大气颗粒物,尤其是细颗粒物PM_2.5,是有毒和有害物质的载体,对人体健康具有重要的影响,同时大气颗粒物具有吸湿性、光学吸收和散射能力以及云凝结核活性等,对环境和气候变化具有重要的作用,大气颗粒物进一步的长距离输送还会对区域和全球地球化学循环产生重要影响.总结了当前大气颗粒物的物理化学特征研究进展,分析了离线和在线分析技术在大气颗粒物主要组分检测中的应用,阐述了大气颗粒物源解析技术的应用现状,以及由于大气颗粒物污染对环境、气候、人体健康和地球化学循环等产生的影响,最后展望未来大气颗粒物研究的重点问题.      

等离子体发射光谱法测定大气颗粒物中的无机元素

建立了用等离子体发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ）测定大气颗粒物中无机元素的分析方法,包括样品消解体系的选择,仪器的操作条件及采样滤膜的选择,产对自行采样分析测得的无机元素数据作了初步的讨论。实验结果表明：采用ＨＮＯ３－ＨＣｌＯ４消解体系,操作方便,样品消解较完全;选用石英滤膜查减低空白值,保证测定质量以及同时在一张滤膜上测定大气颗粒物中的有机碳、元素碳及无机元素;内标法可有效降低由于仪器漂移等因素对测定     

吉林省典型城市大气颗粒物主要排放源成分谱对比研究

为建立吉林省典型城市大气颗粒物排放源源成分谱数据库,保障源解析结果的准确性,采用X射线荧光光谱分析技术对典型城市大气颗粒物主要排放源（道路尘、扬尘、建筑尘、土壤风沙尘、燃煤锅炉尘）的无机化学组分进行分析。结果表明：吉林市、白城市、通化市和四平市4个城市排放源成分谱组分含量虽有不同,但主量成分均为地壳组分;SiO₂含量在土壤风沙尘中最高,道路尘中最低,Ca含量在建筑尘中最高。元素富集因子分析表明：人类活动对道路尘元素Pb的富集贡献较大,主要来自汽车尾气排放;扬尘元素Pb、Zn、As有较高富集,具有道路尘、燃煤锅炉尘特征;建筑尘元素Ca富集显著;土壤风沙尘受人类活动影响较小,主要为自然源贡献;燃煤锅炉尘中元素As富集因子＞60,属极强扰动。     

太原市大气颗粒物中有机物浓度的分布特征

首次研究了太原市大气颗粒物中的有机物分布特征。收集了太原市不同功能区冬夏两季的大气颗粒样品,经抽提分离取得饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质4组馏分。分析结果表明:(1)大气颗粒中有机物浓度在取暖期高于非取暖期;(2)各功能区的有机污染程度不同,太钢工业区>长风剧场商业居民混合区>一电厂化工区、太行文化区。(3)各馏分浓度中沥青质含量普遍高,饱和烃含量最低,非烃、芳香烃馏分居中,且相对较低。(4)太原市整体污染主要为煤的燃烧和工业生产、尾气排放。     

大气颗粒物中含碳组分的分析技术

对国内对自20世纪70年代发展起来的大气颗粒物中含碳物质组分的多种分析技术进行了评述，介绍了国内外发展现状，阐述了当今主要分析技术的特点。     

黑龙江省松嫩平原南部大气颗粒物地球化学特征及来源解析

研究采集了黑龙江松嫩平原南部28个夏季大气颗粒物样品,分析了不同粒径(TSP、PM10、PM2-5)样品中常量和微量元素含量,对元素浓度含量特征、元素间相关性和空间分布特征进行了分析,并使用富集系数法和因子分析法进行元素来源解析。研究表明：在PM10-100中富集的元素多在地壳中含量很高,重金属元素在PM2-5中高度富集,不同粒径大气颗粒物中各元素质量浓度整体水平为：大庆>绥化>哈尔滨>齐齐哈尔。富集因子分析表明：Fe、K、Ti、Mn、Co的富集因子小于1或非常接近1,Ca、Mg、Ni、Cr的富集因子大于1但仍小于10,Na、Zn、Cu、Cd、Pb、Se的富集因子大于10,表现出较为明显的人为来源特征。参照颗粒物不同源主要标识元素,对各元素进行主因子分析结果表明：松嫩平原南部大气可吸入颗粒物的主要来源是土壤扬尘,此外还有燃煤、垃圾焚烧、汽车尾气、碱尘大气传输、燃油和工业来源。     

电感耦合等离子体—发射光谱法测定大气颗粒物中的铜,铅,锌

将样品滤膜一起用ＨＦ、ＨＮＯ３及ＨＣｌＯ４消化，制成１０％的ＨＮＯ３溶液，用ＩＣＰ－ＡＥＳ测定Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ。检出限分别为１．４、８．１、０．７，ＲＳＤ％分别为３．７、７．３、１．８，已用于测定青岛市区的大气颗粒物样品。     

铅同位素示踪在大气降尘重金属污染来源解析中的应用

为了分析大气降尘中铅的污染来源,解析各污染源对大气降尘铅的相对贡献值,在厦门市不同功能区采集了29个大气降尘样品。用热电质谱仪测定了大气降尘的总铅同位素组成,用ICP-MS测定样品酸可溶相铅同位素组成。结果表明,厦门市大气降尘铅同位素²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值变化较大,为1.111 9~1.173 8;酸可溶相铅²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值与福建土壤残渣相²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值相差较大,表明厦门市大气降尘受人类活动来源铅的影响较大;酸可溶相铅²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值明显小于总量铅²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值。铅同位素示踪表明,厦门市大气降尘铅主要来源是燃煤,其次是自然来源和汽车尾气。三元混合模型分析表明,燃煤、自然来源、汽车尾气对厦门市大气降尘总量铅的贡献率分别为48.57%、20.29%、31.14%。     

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。     

北京市东南郊不同灌区表层土壤中PAHs来源解析

采用正三角形布点法在北京市东南郊污灌区、再生水灌区、清灌区分别进行了3个表土的样品采集,采样间隔为1 m,共采集9个样品,分别测试了样品中16种多环芳烃的质量分数。测试结果表明：大部分PAHs在3个灌区表土中均有检出,污灌区除了蒽和苯并[a]蒽外,其余均有检出;再生水灌区除二氢苊和苯并[a]蒽外,其余均有检出;清灌区16种PAHs均有检出。其中,污灌区的Σ_PAHs大约为730 μg/kg,再生水灌区Σ_PAHs大约为207 μg/kg,清灌区PAHs大约为43 μg/kg。分别利用比值法、聚类分析法和主成分分析法对研究区土壤中PAHs的可能来源进行解析,通过比值法和聚类分析法可以得出：污灌区表土PAHs污染主要来源于石油源,而再生水灌区和清灌区的PAHs主要来源于燃烧源。由主成分分析法可以定量地计算出各个污染源对PAHs的贡献率：在污灌区采样点,燃烧源/汽车尾气和焦炭源/石油源的贡献率分别为30％和70％;在再生水灌区,PAHs的主要来源为煤的燃烧、汽车尾气的排放和部分石油源的输入,贡献率分别为83.2％和16.8％;在清灌区,PAHs的主要来源为煤的燃烧和汽车尾气的排放,贡献率分别为83.6％和16.4％。     

大气校正方法及其在高光谱影像Hyperion中的应用

利用遥感影像反演地物反射率,大气校正必不可少。对于高光谱影像,其信噪比与多波段遥感影像相比非常低,消除大气的影响显得尤为重要。在大气辐射传输模型Modtran4.0基础上,给出了一种直接、有效的大气校正参数计算方法。结合MODIS/TERRA大气温湿度廓线产品,使用此方法计算了高光谱影像Hyperion大气校正参数,并用于Hyperion影像的部分波段的反射率反演,与卫星过境时地面同步实测的典型地物反射率以及高光谱大气校正软件ACORN的计算结果进行比较,获得了比较好的结果。研究表明,大气辐射传输模型和卫星遥感大气参数产品相结合用于遥感影像的大气校正是可行的。     

新型常压热解离化学电离装置的研制及应用

为了克服常压热解离化学电离装置(TDCI)热源控制不稳定、背景干扰较大、实验重现性相对较差等问题。文章在前期研究的基础上,分别对仪器各组成部件进行优化和改进,研制出能够根据待测物的热稳定性、极性、挥发性、熔点等性质,能够对仪器的温度、加热时间、加速电压等仪器参数连续、精确可调的新型常压热解电离源实验装置,并进行了优化和表征。与原研制的TDCI实验装置相比,新型TDCI电离装置的高压调节和温度控制的连续性和精确度以及热源的稳定性得到了极大的提高。高压调节的最小刻度从原来的1 V减小到0.1 V,温度控制系统的调控精确由原来的±5℃减小到±1℃。采用新型TDCI-MS技术,在常压和无需样品预处理的条件下,实现了实际样品可乐中痕量兴奋剂可卡因和牛奶中弱极性物质三聚氰胺的快速检测,单个样品检测时间都小于30 s,检出限低,可卡因和三聚氰胺的最低检出限分别为1.12×10^-12 g/mL和2.62×10^-11 g/mL,重现性好,相对标准偏差(RSD)为4.61%~9.80%,优于原TDCI电离装置的检测结果,完全满足实际样品的检测需要。由于其具有独立稳定的加热装置,与表面解吸常压电离源相比,本仪器装置更适于难挥发性化合物的快速分析。     

河南栾川钼铅锌多金属矿集区土壤重金属累积及源解析

河南栾川钼铅锌多金属矿集区内长期矿产资源开发产生了大量的重金属,目前研究区农田表层土壤重金属累积及不同种类矿业活动对其影响尚不明晰。本文选取研究区内5个典型小流域,采集河流沿岸29条水平土壤剖面上95件农田表层土壤样品,采用极谱法测定Mo,电感耦合等离子体质谱法测定Cd,X射线荧光光谱法测定Cr、Cu、Pb和Zn,原子荧光分光光度法测定Hg和As含量,通过地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法分别评价重金属的累积特征、污染程度和生态风险;采用多元统计分析和PMF模型对表层土壤重金属的来源进行解析。结果表明：研究区农田表层土壤中主要污染物为Mo,局部为Hg;除Cr外,其他重金属均不同程度地受到周边矿业活动的影响;5个流域土壤重金属富集程度依次是：北沟河＞淯河＞石宝沟＞陶湾北沟＞伊河。北沟河土壤总体为重污染,中等生态风险,其他流域土壤总体污染程度为轻度,生态风险等级为轻微;但不同流域均存在重金属污染较重和生态风险较强的点位。典型横向土壤剖面分析表明,近岸部分土壤重金属富集程度明显高于远岸土壤。研究区农田表层土壤重金属来源于自然源（32.9%）、铅锌矿矿业活动（30.6%）、钼矿矿业活动（26.8%）和金矿矿业活动（9.7%）。     

若尔盖高原土壤和近地表大气气溶胶铅同位素组成测试及示踪研究

若尔盖高原牧场处于中国偏远洁净高海拔地区,大气沉降是污染物主要来源途径之一。由于季风的影响,污染源的辨析较为困难。本文通过多点大气气溶胶不同季节同时采样方式,利用热电离固体同位素质谱仪可有效校正质谱分析中同位素分馏效应的优点,对若尔盖地区土壤和大气气溶胶的铅同位素比值进行精确分析,并结合季风特征对该地区污染物的来源进行解析。结果表明:土壤的208Pb/204Pb比值变化范围为38.79059±0.00194~38.94461±0.00135,206Pb/207Pb为1.18551±0.00002~1.19362±0.00002;大气气溶胶的208Pb/204Pb比值变化范围为37.49571±0.00117~38.48980±0.00105,206Pb/207Pb为1.12894±0.00001~1.16734±0.00001。该地区土壤铅同位素的特征是放射成因铅高,来自于自身天然存在的岩石矿物,与大气污染关系不大;大气气溶胶的铅同位素组成与土壤差异较大,显示为多元混合模式,受到了天然物质和人类活动来源的混合影响,机动车尾气及来自北部(兰州)和西北部(青海、新疆、哈萨克斯坦、俄罗斯)的大气远程运移是若尔盖大气气溶胶及污染物质的主要来源。