云南宣威地区燃煤排放PM10的微观形貌和粒度特征

宣威地区肺癌发病率居全国首位,并且肺癌与室内燃煤关系密切. 为了解宣威地区室内燃煤排放PM₁₀的微观形貌和粒度特征,使用小流量Minivol采样器,分别于2011年1月、3月和12月对宣威地区6个代表性乡镇的18个农户及对照点——贵州六盘水幸福村2个农户室内、外的PM₁₀进行采样. 采用扫描电子显微镜分析样品的微观形貌,并对颗粒物粒度进行统计分析. 根据微观形貌特征将PM₁₀分为烟尘集合体(链状、蓬松状、密实状)、球形颗粒(燃煤飞灰和焦油球)、矿物颗粒(规则和不规则状)、生物颗粒及超细未知颗粒. 结果表明:宣威地区室内PM₁₀微观形貌差别较大;室、内外PM₁₀的粒度分布在0.1~0.4μm内的颗粒数量所占比例较大,而1μm以上颗粒体积所占比例较大;小粒径颗粒对颗粒物数量贡献较大,而少数大粒径颗粒对体积贡献较大;宣威地区和对照点室内的PM₁₀数量-粒度和体积-粒度分布相似,室外PM₁₀数量-粒度特征相似但体积-粒度分布有所差异. 宣威地区室内的烟尘集合体和球形颗粒分别占颗粒物总数的10.5%和23.6%,高于对照点 (分别为7.7%和11.3%).      

宣威肺癌高发区燃煤排放颗粒物中铁的价态及其氧化性

云南宣威地区的高肺癌死亡率被认为是与居民室内燃烧烟煤有关.为探明宣威地区高肺癌死亡率的原因,在宣威4个不同区域采集了原煤样品并在室内利用一套自行设计的烟气采集装置对所采集的原煤样品模拟当地燃烧条件进行了燃烧,获取燃煤排放颗粒物样品.使用BCR连续提取法(community bureau of reference,BCR)获取原煤、底灰和燃煤排放颗粒物中铁的赋存形态及分布特征,用高效液相色谱(HPLC)检测燃煤颗粒物在替代肺液(surrogate lung fluid,SLF)中产生·OH水平的变化.结果显示,原煤中存在大量的可氧化态铁,经过燃烧后,飞灰颗粒物中生物可利用的铁(酸可提取态、可还原态、可氧化态)占了很大的比重(46%~78%);燃煤颗粒物24 h所产生·OH的量在不同粒径颗粒物之间存在一定差异,在细粒径段(1μm、1.1~2μm、2~3.3μm)和粗粒径段(3.3~7μm、7μm)均表现为·OH的量随粒径减小而增加;同时,燃煤颗粒物中可氧化态Fe的含量与产生·OH能力具有一定的线性相关性(R2=0.32).     

宣威街道尘中重金属的分布特征及其健康风险评估

云南肺癌高发区(宣威)的环境污染与人群健康之间的关系一直是环境科学研究领域的热点之一.本研究采集了宣威市电厂及其上风向地区和下风向地区的街道灰尘,利用ICP-MS对样品中的重金属元素进行了分析;利用富集因子法对样品中的重金属污染及来源进行探究;并运用美国环境保护署(US EPA)发布的人体暴露风险评价方法对样品中重金属元素的健康风险进行了评估.结果表明,宣威街道尘土中Al、V、Ni、Co、Zn和Cd等金属元素的质量浓度明显呈"电厂来宾倘塘"的特征;V、Cd、Cr、Cu、Mn、Co、Ni、Pb、As和Zn等10种重金属的含量明显高于云南省土壤背景值,显示宣威市地表灰尘重金属污染较为严重;宣威街道中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属主要来源于电厂排放的燃煤颗粒物.健康风险评估的结果表明,宣威街道灰尘中10种重金属元素对儿童的非致癌风险大于成人,手-口摄入是灰尘重金属暴露的主要途径;宣威街道尘土中Cd、Cr、Ni、Co和As等5种致癌重金属存在潜在的致癌风险;Cr是威胁儿童健康的主要污染因子.     

宣威肺癌高发区冬季室内PM_(10)的微观形貌特征

高浓度的可吸入颗粒物(PM10)会对人体多个系统产生损害,室内PM10是宣威肺癌的发生的重要影响因素。应用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术研究了宣威肺癌高发区虎头村2008年冬季取暖期室内可吸入颗粒物的形貌特征以及不同种类颗粒物的数量-粒度和体积-粒度分布。结果表明,在数量-粒度分布上,烟尘集合体、矿物颗粒在虎头村呈现呈双峰分布,主峰为0.1～0.6μm,燃煤飞灰虎头村PM10数量贡献最大,说明虎头村燃煤污染严重;自然来源的不规则状沙尘对虎头村PM10的数量贡献更大;体积-粒度分布基本上呈单峰分布,1～2.5μm的颗粒物对质量浓度贡献较大。     

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.     

民用燃煤排放细颗粒中金属元素排放特征及单颗粒分析

通过模拟民用煤炭燃烧,采集了5种不同成熟度的典型块煤燃烧排放的单颗粒和PM_2.5样品.利用带能谱仪的透射电镜研究了金属颗粒的单颗粒特征,运用电感耦合等离子体质谱仪和发射光谱仪获得了PM_2.5样品中14种金属元素（包括8种重金属）的浓度特征.结果显示,民用燃煤排放的含金属元素的颗粒物主要有矿物颗粒、部分碳质颗粒、富K颗粒、富S[K]颗粒、富Fe颗粒、富Zn颗粒和富Pb颗粒共7种.5种民用燃煤排放的14种金属元素占PM_2.5的1.29%~15.54%,其中Al、Ca和Na占金属元素总量的57%~80%,是民用燃煤排放的主要的金属元素;V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn和Pb这8种重金属元素占PM_2.5的0.09%~2.53%,其中Zn和Pb占重金属总量的54%~91%,在民用燃煤排放的重金属中占主导.单颗粒分析结果显示Zn和Pb元素主要富集在粒径小于1μm的富Zn和富Pb颗粒中,这些细颗粒能够直接进入人体,对人体健康造成威胁.因此,建议居民应通过使用精煤或天然气等清洁能源来减少重金属的排放.     

内蒙古乌达-乌斯太工业园环境单颗粒研究

2015年夏季在内蒙古乌达-乌斯太工业园布点采集了大气颗粒物核孔膜样品16件,采用扫描电镜（SEM-EDX）共表征了1600个单颗粒的形貌和化学组成,结果表明,研究区单颗粒主要为矿物颗粒、燃烧产生颗粒和含硫颗粒3大类,其中矿物颗粒不仅含有硅铝酸盐和碳酸盐这类常见颗粒,还有风化煤矸石和沙尘颗粒这两种特殊颗粒;燃烧产生颗粒不仅有通常的燃煤飞灰、烟尘集合体和絮状碳质颗粒,还有原煤尘颗粒.统计表明,烟尘聚合体、硅铝酸盐和沙尘这三者占颗粒物总数的64%,风化煤矸石尘和原煤尘主要呈现为可吸入颗粒（2.5~10μm）;烟尘聚合体和沙尘则主要为超细颗粒（<1.0μm）.总之,单颗粒分析揭示该典型煤炭工业园区大气颗粒物主要来源：园内燃煤排放和交通,上风向矿区煤炭生产和上风向沙漠自然活动.     

北京市不同天气条件下单颗粒形貌及元素组成特征

使用透射电镜(TEM)对采自北京市2011年3~4月间不同天气条件下的气溶胶样品进行观察,并对比2010年3月沙尘天气和2010年11月18日雾天样品,对可吸入颗粒物PM10的基本形貌、矿物元素组成和硫化特征等做比较分析.结果表明,采样期间PM10主要包括烟尘集合体、飞灰、矿物颗粒、二次反应颗粒等,不同天气条件下颗粒类型并无明显差别.采样期间矿物颗粒以“富Si”颗粒(占总量46%)为主,“富Ca”(总量17%)、“富S”颗粒(总量13%)为次要,“富Fe”(总量7%)及较少“富Na” 颗粒(总量6%)和其他颗粒.沙尘天气中沙尘暴输入大量沙尘颗粒使占颗粒83% 的“富Si”颗粒含量明显高于阴天的36%和雾天的32%.仅在阴天和雾天发现大量“富S”颗粒,其中雾天26%,阴天10.7%,说明这2种天气二次反应强烈,易于生成富S二次颗粒,对颗粒物元素组成产生影响.对所有含S颗粒分析表明,不同天气含S矿物含量差异较大,阴天16%,雾天36%,晴天和沙尘天气则含量很低,说明一定的SO2浓度下,大气湿度越大,硫化现象越明显.雾天颗粒物表面的硫化现象相当严重,在含硫量较高的颗粒中,绝大部分同时含有Ca、Na、Si、Fe等元素,说明大气中含Ca、Na、Si、Fe的碱性矿物对雾水酸性有一定的缓冲作用.     

哈尔滨春季大气PM_(2.5)物理化学特征及来源解析

应用场发射扫描电镜(FESEM)和带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)对哈尔滨市春季市区大气PM2.5的物理和化学特征进行研究。微观图像表明PM2.5颗粒类型主要为矿物、烟尘集合体、飞灰和超细颗粒物;从各种颗粒的数量-粒度、体积-粒度分布及矿物元素分析表明,哈尔滨市大气PM2.5颗粒中,矿物、烟尘集合体、飞灰是颗粒的主要成分,分别来源于扬尘、燃煤燃烧和机动车尾气排放。     

民用燃煤不同燃烧阶段细颗粒物排放特征

研究了民用燃煤在不同燃烧阶段排放PM_2.5的质量浓度分布特征.结果表明,散煤与正烧炉在旺火阶段排放颗粒物粒径主要集中在0.2μm以下（d₅₀=0.15μm）,加煤和封火阶段在0.2~0.5μm （d₅₀=0.38mm）,质量占比46.6%~68.97%.型煤与正烧炉在各阶段排放的颗粒物均以0.2μm以下颗粒物为主,质量占比44.64%~56.24%.扫描电镜（SEM）观察到燃煤排放PM_2.5为大量超细颗粒物聚集形成的簇团状结构.用碳平衡法计算得到散煤加煤阶段的PM_2.5排放因子为4.72g/kg,分别是旺火和封火阶段的12和11倍.将散煤更换为型煤,能够使得加煤阶段的PM_2.5排放因子减少90.9%,从而显著降低PM_2.5排放.     

云南宣威燃煤室内可吸入颗粒物质量浓度变化特征

应用中流量采样器TSP-PM10-PM2.5对我国肺癌高发区宣威地区6个乡村19家农户进行采样,运用滤膜称重法来分析不同燃料类型室内及相应室外的大气颗粒物质量浓度特征.结果显示,各村庄室内、室外PM10质量浓度比值(I/O)变化范围为1.74~2.87,说明室内PM10污染主要由室内污染源引起;做饭时段室内PM10污染比其他时段严重,尽管烟囱可以将大量的污染物排出室外,但室内颗粒物的质量浓度依然较高.室内PM10质量浓度依燃料类型从高到低依次为块煤用户>型煤用户>燃柴用户>用电用户,室内PM2.5质量浓度依燃料类型从高到低表现为块煤用户>燃柴用户>用电用户;块煤、型煤用户的室内PM10的质量浓度平均值(442.49μg/m3、399.14μg/m3)超过国家室内空气质量标准日均值150μg/m3,污染严重;燃柴和用电用户室内PM10的质量浓度平均值(145.50μg/m3、119.91μg/m3)低于国家室内空气质量标准日均值150μg/m3,污染较轻.块煤用户PM2.5质量浓度日均值(132.58μg/m3)超过2012年2月29日环境保护部发布的环境空气质量标准二级标准75μg/m3,而燃柴和用电户PM2.5的质量浓度(55.24μg/m3、65.02μg/m3)均低于环境空气质量标准二级标准75μg/m3,说明块煤用户室内细颗粒污染较重,用电和燃柴用户室内细颗粒物污染相对较轻.     

宣威肺癌高发区室内PM10对肺泡上皮细胞凋亡的影响

采集云南宣威市肺癌高发区虎头村和肺癌低发区宁家湾村冬季室内PM10样品,利用肺上皮细胞A549建立颗粒物染毒模型,以AnnexinV-FITC/PI双染色流式细胞分析法(FCM)检测PM10染毒后的细胞凋亡情况.AnnexinV-FITC/PI流式细胞分析结果显示,在相同浓度PM10作用下虎头村组肺泡上皮细胞凋亡率、死亡率均比宁家湾组高.宣威肺癌高发区虎头村组室内PM10对人肺泡上皮细胞凋亡的影响大于对照点宁家湾村.     

天津市环境空气中细粒子的污染特征与来源

于2006年8─12月,在天津市中心城区采集细粒子(PM_2.5)并测定其中水溶性无机离子和元素的质量浓度,应用因子分析与多元线性回归技术解析PM_2.5的来源. 结果表明:ρ(PM_2.5)月均值为103.9～217.4 μg/m3,呈冬季最高、夏季最低的特征. 水溶性无机离子质量浓度占ρ(PM_2.5)的比例为24.90%～49.76%,其中ρ(SO₄2－),ρ(NO₃－),ρ(NH₄+)与ρ(Cl－)之和约占离子总质量浓度的90%. 在夏季,二次粒子质量浓度占ρ(PM_2.5)比例最大,这与SO₂向SO₄2-,NO₂向NO₃-的转化率升高有关. PM_2.5中Cl富集主要与燃煤等人为排放有关, 海盐源对Cl－的贡献不足20%. 天津PM_2.5中含量最高的元素为Si,约占元素总质量浓度的28.4%. 微量元素中以Zn和Pb的含量最高,二者主要来自燃煤和机动车排放. 源解析结果表明,二次污染、化石燃料燃烧、土壤尘和建筑粉尘是天津市环境空气中PM_2.5的主要来源,贡献率分别为53.4%,25.8%,12.3%和8.6%.      

龙岩市大气颗粒物来源统计分析

通过采样和分析,对龙岩市大气颗粒物10种主要源样品进行了富集因子分析和R型聚类分析.结果表明:各类源样品的成分谱具有显著差异,对不同元素的富集程度各不相同,但对金属元素的富集程度均较高.高岭土矿中W的富集因子为255.32, Bi的富集因子为520.12,红土壤中Bi的富集因子为173.41,小煤炉灰中Sb的富集因子为119.98,以机动车尾气、钢铁厂及燃煤等的贡献为主;龙岩市大气颗粒物的来源可以分为4个类型,即道路尘及土壤风沙尘类,建筑水泥尘类,金属冶炼及钢铁厂尘类和饲料厂尘类别.     

长江中下游铁帽金矿床的物质组份及金的赋存状态

长江中下游铁帽金矿矿石分为四种类型:蜂窝状矿石、松散土状矿石、胶状矿石及块状矿石.前三者金含量较高.主要载金矿物为针铁矿、水针铁矿、赤铁矿、水赤铁矿、铜的次生矿物(铜蓝、蓝铜矿、辉铜矿、孔雀石)、石英以及残留的原生硫化物等.表生金、银矿物以然自金、银金矿为主,多呈显微金,个别为细粒、中粒金.粒度从原生矿石带→次生金富集带下部→次生金富集带上部有增大的趋势.表生金的成色为828-982,一般为921.大大高于原生带中的金,金、银的赋存状态以吸附状态及以独立的金、银矿物两种形式存在.自然金一般呈包体金、粒间金、裂隙金等形式嵌布于载体矿物中.     

兰州市大气主要污染物环境与健康风险评价

为了解兰州市大气污染现状,评价其环境质量和健康风险,选择兰州市污染较重的西固区和污染较轻的榆中县为研究区域,定位监测并分析颗粒物、SO₂和NO_x等大气主要污染物的分布特征,采用环境空气质量指数法评价兰州市大气污染现状,重点分析颗粒物的构成特征和健康风险. 结果表明:兰州市大气污染物分布呈明显的季节性、区域性特点;大气颗粒物MMD(质量中值直径)在3.2~7.9 μm之间,属细颗粒型;西固区环境空气质量指数及污染水平普遍高于榆中县,其中位于西固区的西固第二小学采样点污染较为严重,污染水平为五级,需要采取控制措施;兰州市15 m大气高度PM₁₀的健康风险高于30和1.5 m,兰州市PM_2.5和PM₁₀的健康风险属于可接受风险范围.      

前处理方法对马兰黄土粒度测量影响的实验研究

采用9种不同的前处理方法对延安新区马兰黄土样品进行了粒度分析,以探讨不同前处理方法对马兰黄土粒度测量结果的影响。结果表明,除去有机物、碳酸盐或加分散剂后,马兰黄土的粒度分布发生明显变化,表现为中值粒径和平均粒径显著减小,粒度分布曲线向细粒方向偏移;马兰黄土中含有一定量的有机质,会影响粒度测量结果。因而,在粒度测量前处理时,需要加双氧水去除有机质;在使用盐酸进行前处理时,可能与矿物发生反应,使得所测粒径变大,且使细颗粒含量减少。综合考虑除去有机物、碳酸盐和加分散剂,前处理方法 7使样品中值粒径、平均粒径和细粒含量变化最为显著。因此,对马兰黄土进行粒度分析时,建议使用方法 7,即给样品加入15 m L浓度为10%的H_2O_2溶液(除去有机质)煮沸使其充分反应,冷却后给烧杯注满蒸馏水,静置24 h,抽去蒸馏水,加入15 m L浓度为4%的(Na PO_3)_6(分散剂)溶液后测量。