新疆天山天池景区道路土壤磁学特征及其环境意义

为验证利用环境磁学方法监测旅游景区道路土壤污染的可行性,以新疆天山天池景区为研究区,采集不同道路土壤样品72件,并对其进行系统的磁学特征分析.结果表明:景区道路土壤样品磁性矿物含量适中,以亚铁磁性矿物(磁铁矿)为主,同时伴有少量不完全反铁磁性矿物;土壤磁性颗粒以多畴(MD)和稳定单畴(SSD)粗颗粒为主,且含有少量超顺磁性细颗粒(SP);从双因素方差分析结果看,不同位置道路土壤样品的磁性参数(χ_(LF)、SIRM、SOFT、χ_(FD)、SIRM/χ_(LF))和距离道路不同距离土壤样品的磁性参数(χ_(LF)、SIRM、SOFT、S_(-ratio))之间均存在显著性差异;景区旅游交通流量和距离道路远近、自然成土过程等人为和自然因素是影响景区道路土壤磁性特征变化的关键因素.     

新疆喀纳斯景区道路灰尘的磁学特征及环境意义

为了验证环境磁学方法监测旅游景区道路灰尘环境的可行性，以新疆喀纳斯5A级景区道路灰尘为研究对象，采用磁测和统计方法对其进行磁学特征、空间变异特征及环境意义研究。结果显示，道路灰尘样品磁性矿物含量偏高；载磁矿物以亚铁磁性矿物为主，同时含有一些不完全反铁磁性矿物；磁性矿物粒度主要是多畴和稳定单畴粗颗粒；考虑到研究区远离工业区、城市等污染源，景区道路灰尘样品磁性增强主要来自旅游交通活动输入的磁性污染物颗粒，其次来自路旁表土和自然大气降尘；从道路样品磁性参数的空间分布看，χ_LF、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似，高值区位于景区换乘中心，中值区出现在湖口区域和通往新村和观鱼亭的主干道，低值区分布在新村和通往湖口别墅区的主干道。景区不同道路旅游交通流量和强度是形成磁性特征空间分布格局的主因。研究发现，环境磁学方法基本具备大范围监测景区道路环境质量、圈定潜在污染范围和判别污染物来源的潜力，可以为景区道路交通污染防治提供参考依据。     

天山天池景区道路灰尘磁学特性及其环境意义

为验证环境磁学方法监测和预测旅游景区道路灰尘环境的可行性,以新疆天山天池5A级旅游景区内道路灰尘为研究对象,共采集道路灰尘样品40个、道路旁表土样品35个,并对其进行环境磁学分析。结果表明,天山天池道路灰尘磁性主要由亚铁磁性的磁铁矿主导,含有少量不完全反铁磁性矿物,主要以多畴(MD)粗颗粒和稳定单畴(SSD)为主,伴有极少量的超顺磁性颗粒颗粒(SP);景区道路灰尘样品磁性增强与人为交通活动产生的磁性颗粒外源输入密切相关;从道路样品磁性参数的空间分布看,χLF、χARM、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似,高值区位于民族文化村和纪念品商店,中值区出现在天山奇石馆,低值区分布在定海神针和秀水山庄。景区不同道路旅游交通的流量和强度是形成磁性特征空间分布格局的主因。研究发现,环境磁学方法基本具有大范围监测景区道路环境质量、圈定潜在污染范围和判别污染物来源的潜力,并能为景区道路交通污染防治提供了参考依据。     

金川矿区表土金属空间污染特征及磁学响应

采集金川铜镍矿区及周边表层土壤样品26个,基于环境磁学方法对样品开展了金属元素（Cu、Ni、Cr、Fe、Sr、Ti、Pb和Mn）的含量分析及相关分析,采用单因子污染指数和内梅罗污染指数评价方法对研究区域表土金属污染状况进行评价.研究区域表土磁学特征与金属元素含量呈明显空间分布差异,体现为：矿区源地 > 加工区域 > 繁忙路段 > 门岗区域 > 其他区域;受Cu和Ni元素污染的土壤样品为重度污染,Cr、Pb、Ti、Sr等金属为轻度污染和中度污染;χ_lf、SIRM、χ_ARM和HIRM数值相对较高,表明研究区域亚铁磁性矿物含量较高;研究区表层土壤样品磁晶粒度特征以较粗的假单畴（PSD）和多畴（MD）颗粒为主导;相关分析结果表明Cu、Ni、Cr、Fe、Pb和Mn元素之间皆存在较好的相关性,其中Cu、Ni显著（R=0.91）;χ_lf和SIRM、χ_ARM与各金属的相关性较为突出（0.52≤R≤0.78）,表明磁参数可有效监测城市表土重金属污染状况,快速圈定重金属污染的区域与范围,为城市表土污染监测工作提供快速有效的数据支持.     

西北干旱区黄河沿岸典型工业带表土磁性特征及其环境意义

对西北干旱区黄河沿岸典型工业带中两个工业城市乌海和石嘴山表土样品进行了系统的环境磁学参数的测量,分析了表土磁性矿物的含量、种类、颗粒大小,并对其环境指示意义进行研究.结果表明,表土的磁性矿物以假单畴-多畴磁铁矿为主.磁性矿物的浓度和颗粒大小在不同功能区表现出一定的差异,工业区表土磁性矿物的浓度最高,颗粒最粗,农业区次之,原煤区浓度最低,颗粒最细.环境磁学监测手段对于因化石燃料燃烧而造成的污染指示较为敏感,而对未经燃烧原料的污染指示作用并不显著.χlf、SIRM、SOFT是指示城市土壤污染状况的有效指标,环境磁学方法是监测和评价城市土壤污染状况的一种重要手段.     

漳州市城市绿地表土磁性特征及其环境意义

为揭示土壤磁性物质的来源和成因,对漳州市城区4个不同绿地功能区土壤进行了环境磁学测定,并探讨其环境意义. 结果表明,土壤样品的磁化率(χ)平均值为302.77×10-8 m3/kg,频率磁化率(χ_fd)平均值为1.45%,不同绿地功能区土壤磁化率变化趋势为居住区绿地＞道路绿地＞单位附属绿地＞公园绿地.分析4种绿地功能区的频率磁化率可以得知,公园绿地存在超顺磁颗粒. 对单个采样点进行分析发现,磁化率与频率磁化率呈负相关,饱和等温剩磁(SIRM)和软剩磁(Soft IRM)呈极显著正相关,饱和等温剩磁和硬剩磁(Hard IRM)的相关性不强,表明土壤磁化率的变化主要受亚铁磁性矿物控制,但也存在不完整反铁磁性物质的贡献,土壤磁化率的增强与工业排放、机动车尾气等人类活动有关.      

城市表土磁学特征对污染源的指示

分析徐州市城市表层土壤样品的磁学参数(磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁磁化率、热磁曲线和磁滞回线)变化特征,结果表明,徐州城市表土主要由单畴(SD)和多畴(MD)的亚铁磁性矿物控制,但也存在一定量的赤铁矿。人类活动导致徐州城市表土磁化率显著增加,交通区、居民区、绿地区的平均磁化率分别为:273.06×10~(-8)、111.02×10~(-8)和65.24×10~(-8)m~3/kg。交通运输是市中心交通区和居民区表土磁化率增加的主要来源,工业区附近道路表土中磁性矿物浓度大于远离工业区的交通道路和居民区,绿地区磁性矿物浓度较低。     

石河子市土壤环境磁学特征及空间分布研究

以干旱区新兴绿洲城市石河子市为研究区,采集80个(0~10 cm)表层土壤样品,运用环境磁学方法,对土壤磁性矿物的含量、组成和粒度等参数进行了详细测定和分析.结果表明,石河子市表层土壤磁性特征以亚铁磁性的多畴磁铁矿或磁赤铁矿为主导,同时伴有少量的不完全反铁磁性矿物;从空间分布来看,亚铁磁性矿物含量表现为北部新城区>中心城区>郊区农用地;而磁性矿物颗粒粒度大小依次为北部新城区>郊区农用地>中心城区.磁性矿物的高浓度区与大多数工厂的分布具有一致性;但重化工业集中区(N1~N7)却表现为磁性矿物浓度较低,同时磁性颗粒粒径较大.在研究区内质量磁化(χLF)、饱和等温剩磁(SIRM)和软剩磁(SOFT)是指示工业所在区的有效磁性参数指标,而在化工业集中区需结合磁性粒度参数χFD%进行判别.     

宝鸡市滨河路不同植被环境污染的磁学响应

为理解城市道路绿化带不同植被叶片附尘对污染的磁学响应,对宝鸡市滨河路不同类型的植被叶片进行系统的环境磁学实验分析.结果表明,植被叶片中磁性矿物含量相对较低,主要的载磁矿物为假单畴和多畴的亚铁磁性矿物,同时含有赤铁矿,灌木植被叶片的磁性矿物浓度与粒径均大于乔木,其中χ_lf值平均值为6.49×10^-8m³/kg,相比较校园清洁区的植被叶片,表现出较高的浓度.滨河路植被叶片的饱和等温剩磁（SIRM）和非磁滞剩磁磁化率（χ_ARM）的变化范围分别为（964~1226）×10^-6Am²/kg和（9.9~44.7）×10^-8m³/kg,同样也都远高于校园植被叶片（453~771）×10^-6Am²/kg和（6.8~15.1）×10^-8m³/kg,表明亚铁磁性矿物的相对含量较高.磁学参数表现出一定的空间变化规律,随着高度的增大,植被叶片含有的磁性矿物浓度和粒径逐渐递减.随着高度逐渐递减.同一高度内不同种类植被记录的环境污染各有差异,灌木植被紫金叶女贞的叶片样品中含有较高的磁性矿物浓度,指示其具有更好的滞尘和防治污染的能力.植被叶片的磁性矿物浓度在滨河路东段十字路口与西段路口呈现两个高值中心,指示两个污染相对较为严重的区域.     

西北典型工矿型城市街道尘埃重金属污染的环境磁学响应

以甘肃省白银市为研究区域,系统采集43个城区街道尘埃样品,并对其进行环境磁学和重金属元素特征分析.结果表明,白银市街道尘埃磁性特征以低矫顽力的磁铁矿和磁赤铁矿为主导,磁晶体粒径为较粗的假单畴(PSD)和多畴(MD)颗粒;样品低频磁化率(χlf)变化范围为(43.75~1 340.08)×10-8m3·kg-1,平均值为245.98×10-8m3·kg-1,与国内综合型大城市相比,白银市街道尘埃磁性矿物含量相对较低,但呈现明显的空间分布差异,表现为工业区高于带状交通区,带状交通区高于商业区,新城区磁性矿物含量较低;白银市各功能区污染源相对单一,工业污染对强磁性矿物的贡献占主导,污染程度空间分异显著.白银市街道尘埃样品中Cu、Pb、Zn整体含量较高,污染负荷指数(PLI)与低频磁化率(χlf)、非磁滞剩磁化率(χARM)、饱和等温剩磁(SIRM)、"软"剩磁(SOFT)相关性较高,且空间变化特征较为一致,表明反映磁性矿物含量的参数可以有效监测城市重金属污染,进而圈定重金属综合污染区域和范围,为进一步的城市污染治理工作提供快速有效的证据支持.     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

兰州市街道尘埃磁学特征及其环境意义

兰州市是全球大气污染最为严重的城市之一,为城市颗粒物污染研究的理想场所.分析了兰州市街道尘埃样品的磁学参数(包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线)变化特征.结果表明,兰州市街道尘埃中磁性矿物含量较高,主要磁性矿物是铁磁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,并伴有少量顺磁性矿物;磁性矿物粒度主要是准单畴（PSD）;市区污染春季较夏季严重,春季高频率的强沙尘暴可能带来了更多的磁性矿物;兰州市污染物的沉积和分布在很大程度上受到气象条件和地形地貌格局的影响,市区每个盆地东端高于其它地区;兰州市污染以人为活动产物为主,人为活动贡献约为81.9%,其中包含交通约22.6%的贡献,自然降尘贡献约为18.1%;特殊的地形和气象条件,使得兰州市区的大气环境容量比平原城市的环境容量小得多,进而导致严重的大气污染.     

上海市街道尘埃中碳组分污染特征

通过测定上海市街道尘埃碳组分含量,探讨有机碳（OC）和元素碳（EC）的相关性,并使用特征比值法讨论街道尘埃的主要污染来源;同时,对比分析了街道尘埃磁学参数与碳组分含量的关系.结果表明,OC、EC具有较好的相关性,相关系数为0.84,表明颗粒物存在相同的污染源;OC/EC为1.82,表明上海市街道尘埃存在二次污染,结合SEM形貌分析判别上海市颗粒物污染的主要来源;同时碳组分与磁学参数存在一定的相关关系,磁学参数（χ_LF、SIRM、χ_ARM）在一定程度上可以指示上海市街道尘埃的碳组分含量及其二次污染水平.     

辽宁省阜新市主城区表土磁化率与重金属特征及关系的定量分析

煤炭城市表土的磁学特征与重金属累积存在密切联系,但其确切的数量关系仍然模糊.以阜新市主城区表土（0~20 cm）为研究对象,通过对磁化率及重金属（Cu、Zn、Cd、Hg）含量的测试以及空间插值分析,系统分析了表土的磁化率特征、重金属富集特征,并运用通径分析明确了二者的数量关系.结果表明:①阜新市主城区表土质量磁化率（χ_lf）、频率磁化率（χ_fd）平均值分别为196.88×10-8 m3/kg、2.41%,二者变异程度均较高;χ_lf高值主要集中在主城区的中心（围绕海州露天煤矿）及西北部,而χ_fd高值区则大体与χ_lf低值区对应,且呈斑状分布的格局特点.②Cu、Zn、Cd、Hg的平均含量分别为45.13、107.96、0.13、0.11 mg/kg,且点源污染特征明显;其中,Cu、Zn、Cd的富集多集中于经济活动频繁的主城区中心区域及海州露天矿的周边地带,Hg含量的高值区主要沿着细河呈东北-西南方向的带状分布特征.③主城区表土χ_lf与Cu、Zn、Cd的含量均呈显著正相关,且χ_lf与Zn、Cu含量存在χ_lf=-161.122+1.437[Zn]+4.729[Cu]的数量关系;χ_fd与Zn、Cd含量均呈显著负相关,且χ_fd与Cd含量存在χ_fd=3.720-10.154[Cd]的线性关系.研究显示,阜新市主城区表土重金属存在明显富集,其中,Cu、Zn、Cd的累积程度与磁化率呈显著相关,在城市表土环境的监测治理工作中,宜采用简便快捷的磁化率测试以指示相应重金属的富集状况.      

颗粒物中苯并噻唑及其衍生物的污染特征及暴露评价

在城市内选取包括城市背景空气、市区以小型客车为主的路边和大量大型货车通行的3个路边采样点进行了空气中PM_2.5和PM₁₀的采集,建立了利用超高效液相色谱串联三重四级杆质谱仪（UPLC-MS/MS）对颗粒物中苯并噻唑及其5种衍生物（BT、2-NH₂-BT、2-OH-BT、MBT、MTBT）的检测方法,并对其污染特征及暴露风险进行了分析.结果显示,3点位PM_2.5和PM₁₀样品中均为BT的浓度最高,占总浓度的44.4%~55.2%;各化合物浓度呈路边环境高于城市背景环境,表明高制动频率导致路边空气中含有较多的轮胎磨损颗粒物;除2-NH₂-BT外,其它4种BTs化合物与PM_2.5和PM₁₀的浓度之间具有较好的线性关系,表明二者具有相同的来源;各化合物在PM_2.5和PM₁₀中浓度的比值（PM_2.5/PM₁₀）范围为0.41~0.95,说明BTs更易于富集在较细颗粒物中或轮胎磨损排放的细颗粒较多.暴露评价结果显示,路边工作者对BTs的日呼吸暴露量大于其他人,可能具有更高的健康风险其中BT的贡献量最大.     

兰州市叶面尘磁性与黑碳特征对大气污染的响应

通过采集兰州市不同功能区小叶黄杨和刺柏叶片样品,对叶片表面滞尘量、叶表颗粒物磁性特征和黑碳（EC）浓度进行系统分析,探究其对周围大气污染的响应.结果显示,小叶黄杨和刺柏叶表颗粒物磁性特征以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主导,磁晶体粒径以假单畴（PSD）颗粒为主.交通区小叶黄杨和刺柏饱和等温剩磁（SIRM）（489.40×10^-6A,290.73×10^-5A·m²/kg）显著高于公园（99.56×10^-6A,74.00×10^-5A·m²/kg）和生活区（61.91×10^-6A,209.79×10^-5A·m²/kg）,表明SIRM明显受到周围环境中污染物浓度的影响.小叶黄杨和刺柏叶表颗粒物亚铁磁性矿物浓度与黑碳浓度的高值分布区域在空间上具有一致性,并且二者高度相关（r=0.94,0.94;P<0.0001）,表明二者来源具有一致性.同时,不同采样高度不同树种叶片磁性对叶表颗粒物中黑碳浓度均有稳定的指示性,进一步表明叶表颗粒物SIRM可以作为指示叶表颗粒物黑碳污染的重要磁学参数.以城市绿化植物叶片为载体的环境磁学研究可实现颗粒物污染高空间分辨率的环境友好型监测.     

典型道路路边空气颗粒物中碳组分的组成特征

在天津市内选取了4条不同等级的道路（次干道,主干道,快速路,外环线）,于2015年4～5月分别在4条道路的路边进行了PM_2.5和PM₁₀样品和车流量信息的采集,并对其中的碳组分进行了分析.结果显示,天津路边PM_2.5和PM₁₀中OC、EC的浓度与国内已研究的其它城市相比处于中等水平,与国外城市相比,国内这些城市的OC、EC的浓度水平则较高.char-EC、soot-EC、OC、EC在PM_2.5中的百分含量在4条道路之间存在显著性差异,在4条路上百分含量为主干道 > 快速路 > 外环线 > 次干道,而PM₁₀不存在.PM_2.5中OC/EC和char-EC/soot-EC的平均比值分别是2.95和2.3,PM₁₀中分别为3.1和2.2.相关性分析的结果表明PM_2.5和PM₁₀中OC和EC有相同的来源,且EC与char-EC存在线性关系.