碳质大气颗粒物的扫描质子微探针分析

碳质颗粒物是大气颗粒物的重要组成部分,对全球气候变化、环境质量、人类健康等有重要影响.本研究使用扫描质子微探针对上海两个典型环境监测点的大气颗粒物及7类污染排放源的单颗粒进行了分析.利用微束非卢瑟福弹性背散射谱micro-EBS(non-Rutherford elastic backscattering,EBS)分析了单颗粒中的C含量,发现燃煤烟尘、燃油烟尘、汽车尾气、柴油公交车尾气等污染源中碳质颗粒物占优,而水泥尘、钢铁工业尘、土壤尘中无机颗粒物占优;中心城区的碳质颗粒物占优,而工业区的无机颗粒物占优,单颗粒物的元素分布可以反映颗粒物发生大气化学反应的重要信息,利用微束质子激发X射线荧谱micro-PIXE(particle induced X-ray emission,PIXE)分析得到了大气颗粒物的S、Ca、Fe等元素分布,发现含Ca的碳质颗粒在大气中发生了硫化反应.     

枣庄市大气颗粒物扫描电镜分析和来源识别

应用扫描电镜-X射线能谱对枣庄市大气颗粒物进行定性分析,得出如下结论：（1）枣庄市大气颗粒物中含有燃煤颗粒、土壤颗粒、水泥颗粒、汽车尾气颗粒、石膏颗粒、植物残体颗粒和未知颗粒;（2）依据颗粒粒数百分比统计结果。得出枣庄市大气颗粒物以水泥颗粒、土壤颗粒和燃煤颗粒为主,汽车尾气颗粒和其它颗粒含量很少;（3）对枣庄市大气颗粒物平均粒径进行统计,得出枣庄市大气颗粒物平均粒径集中分布在2．5μm～20岬范围内,其粒数百分比在80％以上。     

用投影寻踪回归进行大气颗粒物的污染源解析

 应用投影寻踪回归技术（PPR）对大气颗粒物的污染源成分谱和大气采集样本中的元素测试数据进行分析，得到大气颗粒物的污染源的权重贡献率的一种原解析新方法该方法应用于上海大气颗粒物的污染源的解析,结果表明，影响上海市大气颗粒物的主要污染源是建筑尘、土壤尘、燃煤尘和冶金尘它们的平均贡献率之和十占全部尘源的85%以上     

上海大气颗粒物中糖类的组成、粒径分布及来源

为更好地理解大气颗粒物中糖类的来源及其环境影响,利用微孔撞击式采样器(MOUDI)采集了上海市宝山区2012年11月—2013年8月四季节代表性时段18 μm以下11个不同粒径段的大气颗粒物样品,利用硅烷化衍生和GC-MS对10种脱水糖、单糖和糖醇类化合物进行了分析. 结果表明:上海大气颗粒物中所检测的10种糖类化合物的质量浓度之和在春、夏、秋、冬四季采样期的平均值分别为120.3、104.0、292.9和206.0 ng/m3,脱水糖在秋、冬季占主导地位,单糖和糖醇的质量浓度在冬季最低. 绝大部分脱水糖存在于粒径≤1.8 μm的颗粒中,冬、夏季质量浓度最高的粒径段(峰值粒径)为>0.32~0.56 μm,而春、秋季峰值粒径为>0.56~1.0 μm. 单糖和糖醇类化合物在春、夏季时主要存在于粒径>1.8 μm的颗粒中,而秋、冬季时在粒径≤1.8 μm的颗粒中质量浓度较高. 应用PMF(正定矩阵因子分析法)解析出了大气颗粒物中糖类的3个来源——生物质燃烧、植物源土壤有机质和微生物源土壤有机质. 脱水糖全部来源于生物质燃烧,单糖主要来源于植物源土壤有机质,而糖醇主要来源于微生物源土壤有机质;秋、冬季时生物质燃烧对山梨糖醇之外的单糖和糖醇有较大贡献.      

应用化学提取法评价大气颗粒物中重金属的生物有效性

以广州市楼顶降尘为研究对象,在分析其粒度分布和重金属总量的基础上,采用单一化学提取法（DWLP、TCLP）和多级化学提取法（SEP）研究了大气颗粒物中4种重金属元素的生物有效性。结果表明：样品中96％以上颗粒小于100μm,其中10μm和2．5μm以下颗粒分别占33％和11％。大气颗粒物中重金属含量很高,Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别为362．43、1033．81、830．32和5．80mg／kg,是广东省环境土壤背景值的17～64倍。单一提取法中,TCLP的提取效率明显高于DWLP,表明pH值是影响大气颗粒物中重金属释放的主要因素。SEP法结果显示,Zn和Cd的生物可利用态比例远高于Cu和Pb。经DWLP和TCLP法提取后,颗粒物中重金属的总含量有不同程度的降低,生物可利用态所占比例明显增加。通过综合分析,发现SEP此其他两种方法更适用于评价大气颗粒物中重金属的生物有效性。     

大气环流影响下有机氯农药传输的推断

在四川盆地西缘到川西高原建立有机氯农药传输剖面,采集大气颗粒物,大气干湿沉降以及对应点位土壤样进行分析测试。研究表明各种HCH异构体最高含量均位于研究区海拔的分界点位置上。HCHs各同分异构体中-HCH含量最高,说明研究区没有新的HCH农药输入。在土壤和大气降水含量中,低海拔地区明显高于高海拔地区。高海拔地区有机氯农药的来源大多源自大气颗粒物和大气干沉降。通过大气环流平均流场图,结合地形因素,各种因素综合影响着有机氯农药的远程传输,通过各采样点不同介质中有机氯农药的含量,可以较为准确的判断出有机氯农药大气传输的具体形式。在不同的月份,因大气环流方向的变化,有机氯农药大气传输的来源也不同,不能简单的认为从低海拔地区传输到高海拔地区。高原区有机氯农药的源汇也会因大气环流的变化而发生转换。     

基于质子微探针研究的大气气溶胶单颗粒源解析

用高分辨率,高灵敏度的质子微探针对上海市人民公园大气气溶胶进行单颗粒源解析.结果发现,上海市大气主要污染源为土壤扬尘、建筑扬尘、汽车尾气和钢铁工业尘,它们对大气环境贡献率之和为80%以上.此外还发现约有13%的颗粒物无法识别,通过对这些颗粒物进行聚类分析,初步确定它们分属于2种不同污染源的亚类和一种新的未知的污染源.     

农药对土壤的污染机理

土壤中的农药残留物主要来自施入土壤的农药、叶面喷洒后降落或淋洗进入土壤的农药、大气中沉降的农药、含农药残留物的土壤中经历多种运动过程,其中与环境污染有关的主要有三个方面:挥发、径流、淋溶及吸附等。 农药的挥发主要取决于农药本身的理化性质,另外土壤水份运动会明显影响农药从土表挥发。一般来说,农药在土壤中的挥发可分为三类:     

大气细颗粒物的透射电子显微镜研究

利用透射电子显微镜(TEM)对北京市区和背景点的细颗粒物(PM2.5)的形貌特征和集聚状态进行分析,结合颗粒物能谱(EDX)和选区电子衍射(SAED)特征,将北京市大气细颗粒物分为烟尘集合体、飞灰、矿物颗粒、硫酸盐和有机颗粒等5种单颗粒类型,并讨论了它们的来源.TEM分析表明,北京市区和背景点大气细颗粒物中不同类型的单颗粒所占比例不同,表明市区和背景点细颗粒物的污染物源有所不同.研究还表明,不同类型的细颗粒之间常常发生聚集.     

雾过程对北京市大气颗粒物理化特征的影响

为了解北京市雾中发生的气溶胶物理化学过程,分别在雾和非雾期间采集了大气颗粒物样品,并使用扫描电子显微镜和x-射线能谱仪分析了所采集的大气颗粒物的微观形貌、粒度分布和化学组成.晴天低污染期间采集的样品中单个颗粒物主要由一次排放的碳粒聚集体和球形飞灰组成;沙尘期间主要由矿物颗粒和碳粒聚集体组成;而在雾期间则出现了大量的由液相反应生成的长条状Ca-K-S颗粒以及主要由硫酸盐所组成的似圆状颗粒.本研究中,雾期间大气中0.2 μm以上颗粒物的数浓度较晴天低污染期间高5～8倍.此外,非雾期间大气颗粒物数浓度随着粒度的增加而降低,而雾期间则在0.4μm附近出现了新模态.结果表明,雾中活跃的大气非均相反应极大地改变了颗粒物的形貌、化学组成、粒度分布等特性.     

祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒物的特征

冰川积雪中的飞灰颗粒物可指示由大气沉降的人类活动污染物.本研究基于2012年6月在青藏高原东北缘的祁连山老虎沟12号冰川夏季野外观测取样、实验室扫描电子显微镜与X射线能谱仪联用系统(SEM-EDX)分析了积雪粉尘中球形颗粒物的特征信息,以弄清冰川区沉降的球形飞灰颗粒物的理化特征及其环境意义.结果表明,在所选取的雪层不同深度的9个积雪样品中,都存在着一定数量的飞灰颗粒,这些颗粒物通常是人类生产活动中的化石燃料高温燃烧所形成的.基于EDX能谱分析了飞灰颗粒物的化学元素成分组成,认为沉积在祁连山冰川积雪中的飞灰主要分为3种类型,分别为"富Si类"、"富Fe类"和"富Ti类"颗粒物.总体上,"富Si类"和"富Fe类"颗粒占了球形飞灰颗粒的绝大部分.这些不同组分的飞灰代表了污染物的不同生产活动来源,其平均粒径要相对大于雪层中自然来源的所有矿物粉尘颗粒物,反映了大气传输远距离中密度对粉尘颗粒的重要性.结合NOAA Hysplit气团后向传输轨迹分析认为,中亚地区和我国新疆地区城市、及研究区周边的工业燃烧物通过大气传输是祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒的主要可能来源.     

基于TEM-EDS对四川盆地大气单颗粒气溶胶的研究

为了解四川盆地大气中单颗粒气溶胶理化特征,分别在该区域典型城市（成都市）和背景地区（峨眉山）进行了大气单颗粒样品采集.基于带能谱的透射电子显微镜（TEM-EDS）对两地累计3923个单颗粒的化学组成、形貌特征及混合状态等进行了全面观测和分析,并对两地颗粒物差异性进行了对比分析.结果发现：两地气溶胶颗粒主要包括有机物、富硫、矿物、烟尘和飞灰/金属颗粒,除了以单独的外混形式存在外,大多数颗粒以两种及两种以上颗粒类型混合（即内混）形式存在.通过对成都市不同污染状况下单颗粒特征对比发现,"污染天"的内混颗粒占比高于"清洁天",分别为74.2%和68.6%;相比"清洁天","污染天"颗粒物粒径分布范围更广且峰值区间更大,表明污染过程中颗粒物的大气混合趋于更强.对比成都市与峨眉山分析结果得知,成都市以内混的有机物-硫颗粒为主导（占比为50.2%）,而峨眉山以外混的有机物颗粒为主导（占比为50.5%）;成都市含硫类颗粒物（如有机物-硫颗粒）贡献高于峨眉山,而峨眉山两种含碳类颗粒（如烟尘和有机物-烟尘颗粒）占比高于成都市;此外,成都市与峨眉山两地大气颗粒物粒径分布范围及峰值区间均存在一定差异,进一步体现了两地颗粒物来源和老化混合的差异.在峨眉山,与非降雨天相比,一些易溶于水的颗粒物（如含硫类颗粒）在降雨天占比明显降低,而源自当地燃烧过程、粒径较小且疏水性强的颗粒物（如烟尘和有机物-烟尘颗粒）占比相应升高.     

厦门城区大气颗粒物PM10中有机酸源谱特征分析

对厦门城区大气颗粒物PM10中有机酸的可能来源,如烹调油烟、生物质燃烧颗粒、汽车尾气和土壤/路面扬尘等4种不同排放源,采用再悬浮混合箱得到PM10样品.采用BF3/正丁醇衍生-GC/MS分析方法,测定了包括二元羧酸、脂肪酸和芳香酸共15种有机酸.结果表明,烹调油烟中有机酸的含量远高于其它颗粒物,最高可达53%,其中亚油酸和油酸的含量最高,为24%±14%;而汽车尾气颗粒物中乙二酸的含量最高,其次为邻苯二甲酸Ph;汽油燃烧颗粒物中己二酸与壬二酸的比值显著高于其它样品,可用于环境大气中二元羧酸的人为和生物来源的定性判断.除发电机排放样品外,其它样品中丙二酸与丁二酸的比值(0.07～0.44)远低于环境样品中该比值范围(0.61～3.93),表明丙二酸与丁二酸的比值可用于环境大气中二元羧酸的一次/二次来源的定性判断.     

计算机控制扫描电镜技术(CCSEM)在大气颗粒物表征及源解析中的应用

近年来,我国环境空气质量不断改善,在此背景下准确掌握大气颗粒物的理化性质及其来源是精准治污的重要基础. 计算机控制扫描电镜技术(CCSEM)的快速发展大幅提高了单颗粒分析效率,为实现颗粒物精细化源解析提供新的技术手段. 本文介绍了CCSEM技术的原理、特点、测试流程及技术发展,梳理了CCSEM在大气颗粒物的理化性质、来源解析及健康效应中的研究成果,总结了CCSEM的发展前景及局限性. 结果表明:CCSEM可通过自动化测试快速获取更全面的颗粒物信息,后处理功能便于快速掌握颗粒物污染源精细化信息,寻找部分隐匿的污染源,对比不同区域颗粒物类型的差异,并获取颗粒物精细化源解析结果. CCSEM对重金属等有潜在健康危害的高原子序数元素有较高的识别效率,可应用于颗粒物健康效应研究. 因此,CCSEM在大气颗粒物精细化源解析及健康效应研究等方面有较好的应用前景. 但是,CCSEM在颗粒物识别、分类标准及分析时效性等方面有一定的局限性,在未来应通过加强CCSEM形貌识别提高颗粒物的识别效率,结合单颗粒源谱数据库制定更科学的颗粒物分类规则,以及加强采样、测试及分析的连贯性以提高分析时效性.      

大气颗粒物源解析CMB法与PFA法原理及比较研究

大气颗粒物已经成为中国许多大中城市的首要空气污染物.弄清楚大气颗粒物的来源及定量地计算出各个源的贡献值,为颗粒污染物的防治提供依据,这就涉及到大气颗粒物源解析技术.本文详细介绍了化学质量平衡（CMB）和主因子分析法（PFA）这两种主要的大气颗粒物源解析原理及方法,并比较两种方法各自的优缺点,以供选择合适的源解析方法对大气颗粒污染物的来源进行解析.     

被动采集大气颗粒物样品的粒径分布特征

在可同时采集气态与颗粒态大气污染物的被动采样装置中放置涂有薄层凡士林的载玻片,用于采集大气悬浮颗粒物,利用粒度粒形仪分析样品粒径分布特征,并深入探讨风速以及采样罐外壁添加300目滤网(孔径50μm)对样品粒径分布的影响.结果表明,在室内静风与室外相对封闭的条件下,添加滤网可有效阻止50μm的粗颗粒组分进入采样罐;而在室外有风的条件下,添加滤网后仍有粗颗粒进入采样罐中,但进入概率与风速大小之间无关.观察粒径10μm以下颗粒的分布曲线,室内静风条件下得到的分布曲线与主动采样得到的结果极为类似.而在有风条件下,3～5μm的颗粒组分比重有所减少,6～9μm颗粒组分比重明显增加.上述问题在被动采样器的使用中需予以考虑,结合样点具体情况判断是否添加滤网.     

福建省兴化湾大气重金属的干湿沉降

在兴化湾周围采集1年的大气颗粒物及降雨样品,测定分析了Cd,Pb,Zn和Cu 4种重金属的含量及其大气干湿沉降通量随季节的变化规律,并利用Pb同位素对大气颗粒物的来源进行了解析.结果表明:大气重金属的干沉降通量随季节变化不大,而湿沉降通量随季节变化明显.大气干沉降通量中,Cd,Cu随季节变化很小,而Pb,Zn有一定的季节变化,主要是因为降雨对大气颗粒物的去除作用.大气湿沉降通量中,所有重金属元素受降雨量影响显著,另外还与季节和风速有关.除Pb外,Cd,Zn和Cu的湿沉降通量均大于干沉降通量,说明湿沉降在大气对兴化湾重金属的输入过程中起主导作用.而Pb的输入则以颗粒态为主.根据Pb稳定同位素分析,兴化湾大气颗粒物中的重金属主要来源于工业活动.      

上海大气超细颗粒物和工业纳米颗粒的表征及细胞毒性的比较研究

采集了上海市石洞口地区2010年春季不同粒径大气颗粒物样品,使用ICP-AES和FESEM技术分析了颗粒物的化学组成和微观特征,比较了不同粒径的大气颗粒物与3种工业纳米颗粒物的生物活性.结果表明,在染毒剂量为25、50、100和200μg.mL-1时,大气颗粒物水溶组分和不溶组分及工业纳米颗粒均可以抑制A549细胞生长活性并能诱导细胞产生活性氧(ROS),且大气细颗粒水溶组分生物活性最强,在上述染毒剂量下对细胞生长活性的抑制率分别达到13.31%、18.15%、20.43%和23.78%.在纳米尺度的颗粒物染毒组分中,纳米NiO的生物活性最强,在上述染毒剂量下对细胞生长活性的抑制率分别达到11.81%、15.12%、17.62%和19.44%.因此,大气细颗粒物水溶组分是最主要的毒性成分.     

北极夏季大气气溶胶单颗粒研究

为研究北极地区大气气溶胶颗粒的物理化学特性,于2013年8月8~12日环Svalbard岛收集大气气溶胶样品,利用带能谱的透射电子显微镜(TEM-EDS)共分析2530个单颗粒,并获得颗粒物的形貌特征和化学组成.结果表明,北极地区颗粒物主要表现为5种类型,分别为海盐颗粒、富S颗粒、富Fe颗粒、含碳颗粒和矿物颗粒.后向气流轨迹显示,采样期间大气污染物主要来自于北极点周边的海洋上空和附近格陵兰岛地区.来自海洋上空的大气中主要包含海盐颗粒,所占数量比例为54.7%;经过陆地的大气样品中95.4%为矿物颗粒.利用时间密度因子法估算出北极地区PM2.5质量浓度范围为0.55~0.72mg/m3.     

城区飞散致敏花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应研究

城市大气颗粒物污染和致敏花粉的污染已经对人群健康和城市空气质量产生了较为严重的影响.这2种污染物的协同生物效应正在成为大气环境科学、环境毒理学、免疫学等学科研究的前沿和热点研究领域.以上海大气中的细/超细颗粒物和日本关东地区致敏花粉(柳杉)为例,阐述了大气细/超细颗粒物的表征以及花粉致敏的过程.在研究中,观察到了日本柳杉花粉壁附着有直径0.7μm的含变应原蛋白的微粒(Ubisch body),并用ELISA法揭示了日本关东地区大气颗粒物中含变应原蛋白的颗粒主要分布在1μm的粒径范围内;而在上海大气颗粒物中,化学元素总量的最大值出现在细/超细粒径颗粒物(0.3～0.18μm)范围,污染元素S和Pb的质量浓度在超细(纳米尺度)/细颗粒物中比在其他粒径范围颗粒物中要高,另外还发现在上海大气颗粒物中有植物花粉的存在.城市大气颗粒物中的主要组分,柴油机车尾气颗粒物(DEPs)与飞散花粉之间存在协同生物效应,但其机制和过程还不清楚,在最新研究成果的基础上并结合国内外相关研究领域的进展,对飞散花粉与大气细/超细颗粒物的协同生物效应的研究进行了总结并提出今后研究的方向.