青岛大气气溶胶中微量元素浓度及溶解度的粒径谱分布

利用2016年1~3月在青岛采集的Anderson分级气溶胶样品,分析其中10种微量元素总浓度和溶解态浓度,讨论了微量元素的浓度及溶解度的粒径谱分布特征及大气酸化过程的影响.结果表明,微量元素总浓度的粒径谱多数呈现单峰分布,Fe、Al、Ba、Sr等地壳元素总浓度的50%~60%出现在2.1~7.0μm粗粒子上;Cd、As、Zn、Pb等人为元素总浓度的60%~70%出现在0.43~2.1μm细粒子上;但Mn和Ni的粒径谱分布没有明显优势.溶解态微量元素的粒径谱也多呈现单峰分布,70%左右的Fe、Al、Ba、Sr、Mn集中在0.43~4.7μm粒子上;80%左右的Cd、As、Zn、Pb集中在0.43~2.1μm细粒子上;Ni的粒径谱分布与其总浓度的相似,在各粒级上无明显优势.微量元素溶解度的粒径谱分布呈现细粒子中的高于粗粒子中的,尤其是地壳元素这种分布趋势更为明显.气溶胶pH值的粒径谱分布特征及其与微量元素溶解度的显著相关关系表明,大气酸化过程是控制微量元素溶解度随粒径变化的主要因子.     

青岛大气降水中微量元素的浓度及溶解度

利用2016年6月~2017年5月在青岛采集的35个降水样品,分析其中8种微量元素的总态和溶解态浓度,讨论了大气降水中微量元素的浓度及其溶解度的变化特征,并探讨了影响大气降水中微量元素溶解度的因素.结果表明,青岛降水中微量元素的总态浓度以Al和Fe的最高,其次是Zn、Mn、Ba、Pb、Sr、V的较低;溶解态浓度以Zn的最高,其次是Al、Mn、Fe、Ba、Sr、Pb和V的较低;溶解度以地壳元素Al和Fe的最低,为5%左右,受到人为源影响的元素溶解度相对较高,Pb和Ba的为10%~40%,Mn和Sr的为20%~60%,Zn和V溶解度最高,平均约为55%.季节变化显示不同元素总态和溶解态浓度基本呈现冬、春季明显高于夏、秋季,溶解度基本表现为春季最高.持续降雨的前后期微量元素的总态和溶解态浓度均呈现明显降低,但溶解度的变化趋势在不同降雨过程中不一致,pH变化是控制降水中微量元素溶解度的主要因子.     

夏季南海气溶胶微量元素浓度、溶解度及干沉降通量

搭载国家自然科学基金委南海东北部共享航次（NORC2017-05），于2017年6月9日-8月11日在南海东北部采集气溶胶样品，使用淋溶装置得到气溶胶中微量元素（Al、Fe、Ti、Cr、V、Ba、Mn、Co、Ni、Pb、Cu、Zn）的溶解态浓度和溶解动力学曲线，混酸消解后用高分辨率电感耦合等离子体质谱测得其总浓度，并计算溶解度和干沉降通量.结果表明，夏季南海北部气溶胶中微量元素溶解态浓度、总浓度和干沉降通量均小于大多数陆架边缘海.微量元素溶解度相对较大，原因主要是气溶胶颗粒经过长距离输运后粒径较小，且经历的大气酸过程和云过程对元素溶解度影响显著.气溶胶中微量元素在Milli-Q水中25 min左右达到溶解平衡，后续以pH=2的HCl淋溶.酸淋溶过程中大部分微量金属的溶解度略有增加，约占水溶出量的30%~50%，而Pb在酸溶液中显著溶出，酸溶出量可达水溶出量的140%，表现出潜在的环境效应.夏季大气气溶胶输送的Fe占南海东北部混合层溶解态Fe的0.13%~6.00%，对浮游植物初级生产具有一定的支持功能.     

南昌市秋季大气PM2.5中金属元素富集特征及来源分析

采集2013年秋季南昌市6个不同区域的大气PM_(2.5)样品,分析PM_(2.5)质量浓度及其中18种金属元素(Mg、Al、K、Ca、Ti、V、Ba、Co、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg)的富集特征,并用多元统计分析法探讨了PM_(2.5)中上述元素主要来源.结果表明,南昌市秋季大气PM_(2.5)日均质量浓度满足《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准限值(≤75μg·m~(-3)).Mn、Ti、Al和V的富集因子小于1.0,表明这些元素基本没有富集;Fe、Cr、Co、K、Mg、Ba、Ca、Cu和As的富集因子范围为1.7~7.8,表明这些元素受到自然源和人为源的共同影响;Hg、Zn、Pb、Ni和Cd的富集因子范围为21.9~481.2,表明这些元素受到明显的人为污染.综合相关分析、主成分分析和聚类分析结果表明:PM_(2.5)中Mg、K、Al、Ca、Ti主要来源于土壤及建筑尘;As、Hg主要来自燃煤;Ba、Ni、Mn主要来自金属冶炼排放;V、Cu、Fe、Cd、Pb、Cr、Co主要来自交通源;Zn主要受金属冶炼和燃煤的影响.     

厦门筼筜湖表层沉积物金属元素赋存形态及污染评价

用ICP-MS测定了厦门筼筜湖表层沉积物中15种金属元素的含量,分析了金属元素的分布特征,并用改进的BCR提取法分析其赋存形态.结果表明,Cd、Cu、Sr、Pb、Zn和U在不同湖区的含量表现为:外湖干渠内湖;Cr、Co、Ni、V、Fe、Li、Rb和Mn的含量表现为:内湖外湖干渠.Cu、Zn和Pb主要存在于可还原态;Cd元素主要存在于弱酸溶态和可还原态;Co、Ni、U、Fe和Mn元素主要存在于可还原态和残渣态;Li、V、Cr、Rb和Ba主要存在于残渣态.潜在生态风险评价结果表明,元素V、Cr、Co、Ni、Zn、Cu、Cd和Pb等处于轻微潜在生态风险水平.次生相与原生相分布比值法评价结果显示,Cu、Cd和Zn表现出重度污染;Pb表现出中度污染;Co、Mn、Sr和U表现出轻度污染;Ni、Fe、Cr、V、Li、Ba和Rb表现出无污染.筼筜湖表层沉积物已受轻微的金属元素污染,处于轻微生态风险水平.     

东莞大气PM_(2.5)中金属元素污染特征与生态风险

该研究根据2019年1月-2020年2月东莞城区大气超级站PM_(2.5)中金属元素(Pb、Cd、Cr、Ni、As等15种)的在线监测数据,分析其污染特征与富集程度,并评估疫情防控期间的变化。结果显示:东莞城区大气PM_(2.5)中金属K、Fe、Ca、Al和Zn含量相对较高。K、Fe、Al、Ca、Zn、Pb、Mn、Cu、As和Se的月均浓度高值主要出现在11月、12月和1月。K、Pb、Cu、As、Ba和V日变化规律总体呈夜间高-白天低特征;Al、Fe、Zn、Ca和Mn则在早晚通勤交通高峰期间出现双峰。以Al为参比,除Ba和Fe外,其他元素富集因子均10,富集明显;其中Cd、Se、Zn、Cu、As和Pb的富集因子大于100,富集非常严重。东莞大气总金属元素潜在生态危害程度为很强,Cd贡献为主。与2020年防控前和2019年同期相比,2020年疫情防控期12种以上元素浓度均有不同程度的下降;除K和Ba外,12种元素的富集因子亦显著下降,受人类活动影响程度剧减;疫情防控期大气总金属元素潜在生态危害较2019年同期相比下降14.8%。     

模拟酸雨对泉州市交通区表层土壤重金属淋溶的累积释放特征

用模拟酸雨动态淋溶试验方法和改进的BCR四步提取法研究泉州市交通繁忙区表层土壤中重金属的溶出规律及形态变化,用ICP-AES测定浸出液中Ti、Zn、Co、Ni、V、Fe、Mn、Cr、Cu、Pb、Cd和As的含量。结果表明大部分重金属元素(Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb)累积释放量随模拟酸雨pH值的降低而增加。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用双常数速率方程能更好地描述V、Co和Ni的释放规律,抛物线方程则能更好地描述Zn的释放过程,修正Elovich方程能更好地描述Ti、Cr、Mn、Fe、Cu和Pb的释放过程,而双常数速率方程和抛物线方程均能很好地描述As、Cd的释放过程。对比淋溶前后重金属形态分布,发现淋溶后土壤中Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb的生物有效态比例有所增加,而V、Cd和As的生物有效态比例略有降低。     

连环湖牙门气泡沉积物重金属演化和污染研究

2010年8月在牙门气泡的湖心位置采集了柱状沉积岩心.采用HNO3-HClO4-HF联合消解并运用ICP-MS测试了柱状沉积岩心中金属元素Cr、Cu、Mn、Ni、Fe、Pb、Zn、Cd、Al、Ba、Ca、K、Li、Mg、Na和Sr的含量,结合沉积岩心年代测定,研究了该湖区沉积物重金属元素演化特征及污染历史.应用富集系数法探讨了湖泊重金属的污染特征.结果表明,1950年以前各元素含量变化趋势平稳,1950～1990年间波动较大,1990年以后金属元素Mn、Zn、Cd、Pb、Fe、Ni、Cr、Cu、Ca、Li和Sr浓度明显增加.牙门气泡重金属元素Mn、Zn、Cd、Pb存在轻微污染,而Ni、Cr和Cu无污染.     

泰山地区湿沉降中重金属的空间分布

为了解泰山地区湿沉降中重金属空间分布特征,于2006-01～2006-12在泰山山上和山下选择2个站点进行降水化学重金属对比分析研究,对68场降水样品用ICP-MS分析测定了Zn、Al、Mn、Fe、Pb、Cu、Ni、Cr、Cd、As等10种重金属.结果表明,山上和山下湿沉降中重金属含量较高,污染显著,元素Zn含量最高,占所有重金属总量的54%～57%,平均浓度分别为92 .94 μg/L和70 .41 μg/L,其次为Fe、Al、Mn.有毒重金属中Pb的含量较高,在2个站点降水中浓度分别为8 .04 μg/L和7 .79 μg/L.山上与山下湿沉降重金属的时间变化规律以及浓度比较表明,2个站点湿沉降重金属分布特征不同,受各自站点所处大气环境影响显著.站点降水的相关性分析表明,降水中Al、Mn、Fe、As、Cd、Pb等元素受2个站点降水气团影响显著,而Ni、Cu、Zn则可能还受其他因素影响.     

兰州城关区冬春季PM10的化学组分和来源分析

为了解兰州市城关区冬春季PM10的来源,利用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)测定了PM10中全样和水溶性Ti、V、Cr、Cd、Mn、Cu、Zn、As、Se、Sb、Pb、Ba、Mg 、Al和Fe元素的浓度.研究结果表明,兰州市城关区冬春季PM10中这些全样和水溶性元素的总浓度均表现为冬季高于春季,且除部分地壳元素(Al...     

上海大气总悬浮颗粒物中金属的可溶性特征

大气颗粒物中金属的可溶性对于评估金属的生物可利用性和环境迁移性具有重要意义.采集上海大气总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用高分辨率电感耦合等离子体质谱,测定经微循环淋溶提取的金属水、酸(p H=2)可溶含量,并计算水、酸溶解度.结果表明,大气TSP中金属的溶出是一个快速过程,仅需几分钟就达到溶解度最大值.Co、Cr和Cd的可溶含量较低,V、Ni、Cu处于中间,Fe、Al、Zn、Mn和Mg较高.结合大气后向轨迹分析,金属可溶含量受到气团来源的显著影响.多种金属的水、酸溶解度差异性较大,Fe水溶解度最小仅为2.0%,其次为Al、Cr、V、Pb、Co、Ni、Cu、Cd、Mn、Mg和Zn.金属溶解度随溶剂p H值的减小而增大.元素本身性质是影响金属溶解度的内在原因,且金属的离子势与水溶解度呈一定的负相关性.     

Size distribution of chemical elements and their source apportionment in ambient coarse, fine, and ultrafine particles in Shanghai urban summer atmosphere

Ambient coarse particles (diameter 1.8-10 μm), fine particles (diameter 0.1-1.8 μm), and ultrafine particles (diameter < 0.1 μm) in the atmosphere of the city of Shanghai were sampled during the summer of 2008 (from Aug 27 to Sep 08). Microscopic characterization of the particles was investigated by scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX). Mass concentrations of Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, and Pb in the size-resolved particles were quantified by using synchrotron radiation X-ray fluorescence (SRXRF). Source apportionment of the chemical elements was analyzed by means of an enrichment factor method. Our results showed that the average mass concentrations of coarse particles, fine particles and ultrafine particles in the summer air were 9.38 ± 2.18, 8.82 ± 3.52, and 2.02 ± 0.41 μg/m³, respectively. The mass percentage of the fine particles accounted for 51.47% in the total mass of PM10, indicating that fine particles are the major component in the Shanghai ambient particles. SEM/EDX results showed that the coarse particles were dominated by minerals, fine particles by soot aggregates and fly ashes, and ultrafine particles by soot particles and unidentified particles. SRXRF results demonstrated that crustal elements were mainly distributed in the coarse particles, while heavy metals were in higher proportions in the fine particles. Source apportionment revealed that Si, K, Ca, Fe, Mn, Rb, and Sr were from crustal sources, and S, Cl, Cu, Zn, As, Se, Br, and Pb from anthropogenic sources. Levels of P, V, Cr, and Ni in particles might be contributed from multi-sources, and need further investigation.     

珠海市郊区大气PM2.5中元素特征及重金属健康风险评价

为探讨珠海市郊区大气环境PM_2.5中主要元素尤其是重金属的污染特征及其健康风险,于2014~2015年选取春、夏、秋、冬季4个典型月采集了PM_2.5样品.利用X射线荧光光谱法分析得到15种元素的含量,进一步利用富集因子和主成分分析方法分析其来源,并采用US EPA环境健康风险评价模型评估痕量重金属的健康风险.结果表明：大气PM_2.5中地壳元素（Al、Si、Ca、Fe、Ti）总质量浓度在春、夏、秋、冬季典型月分别为（708±213）、（645±269）、（1155±503）和（1466±492）ng·m^-3,痕量重金属元素（Ba、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、V、Zn）总质量浓度在春、夏、秋、冬典型月分别为（271±124）、（163±87.6）、（424±192）和（546±183）ng·m^-3.富集因子分析显示Sb、Zn、Pb、Cu、Ni、Ba、Ca、Co等元素富集显著,其富集因子均值范围为172~2426.主成分分析显示,区域性输送污染源、船舶源、燃煤和电子工业是PM_2.5中重金属的主要来源,其贡献率分别为53.4%、13.0%、7.6%和6.8%.健康风险评价结果表明,Mn元素对儿童存在一定的非致癌风险,Cr、Pb和Co存在一定的致癌风险.     

珠江三角洲大气干沉降金属元素浓度和来源分析

本文对珠三角地区137个大气干沉降样品中金属元素含量和来源进行了分析。金属元素几何平均浓度高低依次为Fe>Zn>Mn>Pb>Cu>(Ni,Cr,Rb)>V>(Li,Y)>Co>(Cd,Cs)>Tl,其中Fe的浓度最高为31573mg/kg,Tl的浓度最低为1.0mg/kg,金属元素浓度主要与周边环境和当地发展类型影响有关,采样点位于工业区周边的金属元素浓度最高,城市居民区和近郊区次之,远离城市和工业地区的相对较低。富集因子分析表明Cd、Zn、Cu、Ni和Pb元素受人类活动影响显著,污染严重;相关性分析得出Cu、Pb、Zn具有显著性相关,Cr、Ni分别与Mn、Co、Li、Zn显著性相关,表明它们可能具有相同来源;因子分析得出Rb、Cs、Y、Mn、Ni、Li、Co主要受到土壤扬尘来源的影响,Pb、Cu、Cd及Ni、Cr与当地工业化和城市化过程密切相关,其中Pb元素主要受到燃煤和交通扬尘的污染,Cu和Cd元素主要来源于工业生产中产生的重金属污染。     

南京市秋季大气颗粒物中金属元素的粒径分布

在南京市仙林地区,采用ANDERSON八级撞击采样器,于2016年秋季采集了63个大气颗粒物有效样本,并利用ICP-MS分析了金属元素的含量.结合气象等资料,研究了大气颗粒物金属元素的粒径分布与富集特征,并对其来源进行了探讨.结果表明：南京秋季大气颗粒物质量浓度的粒径分布呈双峰型,峰值分别位于0.4~1.1和3.3~9μm;金属元素的粒径分布呈3种类型,一是粗粒子单峰型,峰值位于3.3~5.8μm,主要元素包括Na、Al、Ca、Mg、Co、Ce、Sr和Ba;二是细粒子单峰型,峰值位于0.4~1.1μm,主要元素包括Zn、As、Cd、Ag、Tl和Pb;三是粗细粒子双峰或多峰型,峰值位于1.1和5μm粒径段,主要元素包括K、Se、Li、Be、Mn、V、Cu、Cr、Ni和Fe.按富集因子的大小,可将元素分为3类,低富集元素包括Ba、Ca、Ce、Sr、Mg、Fe、Co、Mn、Be和V,中富集元素包括Li、Na、Ni、K和Cr,高富集元素包括Cu、Tl、Zn、As、Pb、Ag、Cd和Se.不同的粒径分布和富集水平反映了大气颗粒物的来源特征.研究结果可以为深入认识大气颗粒物金属元素的来源及其环境与健康效应提供科学依据.     

隧道大气细颗粒物及其元素的粒径分布特征

对比研究了隧道和大气环境中不同粒径细颗粒物 (切割粒径分别为0.03,0.06,0.108,0.17,0.26,0.40,0.65,1.0,1.6和2.5 μm) 中S,K,Ca,Ti,Mn,Fe,Zn,Pb,Al,Si,Cu和V等12种痕量元素的浓度. 结果表明:隧道中不同粒径细颗粒物的数浓度和质量浓度在上下班高峰时段出现明显峰值,且隧道细颗粒物在0.108 μm粒径处的数浓度和在2.5 μm粒径处的质量浓度分别是大气环境对照值的15.2和40.0倍;在隧道传输过程中质量浓度增加的痕量元素有 Si,Ca,Fe,Al,Ti,Zn,Mn,Cu和V,减小的有S,Pb,Zn和K;地壳元素(Si,Ca,Fe,Al和Ti)的质量浓度总和占隧道细颗粒物中痕量元素质量浓度总和的87%,表明土壤扬尘仍是隧道大气细颗粒物的主要来源.      

Size distributions and sources of elements in particulate matter at curbside, urban and rural sites in Beijing

Size distributions of 29 elements in aerosols collected at urban, rural and curbside sites in Beijing were studied. High levels of Mn, Ni, As, Cd and Pb indicate the pollution of toxic heavy metals cannot be neglected in Beijing. Principal component analysis (PCA) indicates 4 sources of combustion emission, crust related sources, traffic related sources and volatile species from coal combustion. The elements can be roughly divided into 3 groups by size distribution and enrichment factors method (EFs). Group 1 elements are crust related and mainly found within coarse mode including Al, Mg, Ca, Sc, Ti, Fe, Sr, Zr and Ba; Group 2 elements are fossil fuel related and mostly concentrated in accumulation mode including S, As, Se, Ag, Cd, Tl and Pb; Group 3 elements are multi-source related and show multi-mode distribution including Be, Na, K, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Mo, Sn and Sb. The EFs of Be, S, Cr, Co, Ni, Cu, Ga, Se, Mo, Ag, Cd, Sb, Tl and Pb show higher values in winter than in summer indicating sources of coal combustion for heating in winter. The abundance of Cu and Sb in coarse mode is about 2-6 times higher at curbside site than at urban site indicating their traffic sources. Coal burning may be the major source of Pb in Beijing since the phase out of leaded gasoline, as the EFs of Pb are comparable at both urban and curbside sites, and about two times higher in winter than that in summer.