雾霾天气PM_(2.5)中元素特征分析

随着近年来城市污染的严重,雾霾天气在城市中越来越常见。雾霾带给我们的不仅仅是大气的可见度大幅度降低,而且也会对我们的呼吸道健康造成很严重的损伤。实际上雾霾天气的起因除了空气污染还有部分气象因素,雾霾天气发生时,大气中的颗粒物特别是细颗粒物的浓度大幅度增加,这就是我们见不到太阳的原因。本文从PM2.5的雾霾天气中的元素特征入手,简单分析一下可能造成城区的雾霾天气的原因,为未来能够有效解决城市雾霾问题铺路。     

电感耦合等离子体质谱技术在环境监测中的应用进展

电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)是目前发展最为快速的痕量元素分析技术。ICP-MS能够提供极低的检出限、极宽的动态线性范围、干扰少、分析精度高,能够进行多种元素同时快速分析,能够和多种分析技术和样品处理方法相结合工作,因此具有很多优点。近年来在环境监测中得到了广泛的应用。本文介绍了ICP-MS的基本原理,介绍其技术特点和发展趋势,分析其在环境监测中的具体应用。     

基于两种样品前处理方法对比研究小冬克玛底冰川雪坑中痕量元素

通过对唐古拉山小冬克玛底冰川雪坑中非季风季节沉积的雪样分别进行酸化处理和消解处理后,利用高分辨扇形磁场等离子体质谱仪(ICP-SFMS)测试了样品中19种痕量元素(Ba、U、Sr、Rb、Tl、Mo、Cs、Pb、Sb、V、Cr、Mn、Fe、Co、Al、Cu、Ti、Li、As)的酸化浓度和总浓度.研究结果表明,痕量元素浓度的变化范围较大,元素Al的最大/最小浓度比为326(酸化浓度)和465(总浓度),元素Pb相应比值为27和48.雪冰中痕量元素的总浓度一般大于该元素的酸化浓度,其中,元素Pb、Fe、Sb、Ba、Al、Ti的酸化浓度占总浓度的平均比值分别为91%、76%、60%、52%、33%和21%.一般地,样品中不溶微粒含量越大,酸化浓度占总浓度的比值越小;不溶微粒含量越小,则相反.对痕量元素的富集系数(EF)分析表明,各元素总浓度EF均值小于酸化浓度EF均值,揭示了用酸化浓度计算EF存在对痕量元素人为来源影响的高估.人类排放是小冬克玛底冰川中痕量元素的来源之一,对于元素Mo和Sb,人类排放估计是主要来源.利用后向轨迹模型模拟出小冬克玛底冰川雪冰中痕量元素在非季风季节主要来源于青藏高原西部及中亚中东地区.     

典型的固定源排放可凝结颗粒物中无机组分研究

近年来我国各类典型固定源排放可过滤颗粒物（Filterable Particulate Matter,FPM）的水平已经明显降低,然而固定源可凝结颗粒物（Condensable Particulate Matter,CPM）的排放水平却逐渐引起人们的关注和重视.因此研究不同类型固定源CPM的排放特征对进一步了解和控制固定源颗粒物的排放具有重要意义.本研究根据美国EPA Method 202搭建了一套CPM的采样装置,对5个不同固定源排放的CPM进行了采样.实验结果表明在两个燃煤电厂、一个烧结厂和两个垃圾焚烧厂中,CPM的排放浓度分别为 7.65、26.00、28.89、6.82和5.53 mg·m^-3,无机组分在CPM中的占比分别为69%、62%、43%、62%和71%.其中SO₄^2-是燃煤电厂和烧结厂排放CPM中最主要的水溶性离子,占总离子的67%以上.Cl^-是垃圾焚烧厂排放CPM中最主要的水溶性离子,占总离子的37%以上.K、Ca、Na、Fe、Mg和Al等元素在各类固定源CPM排放的总元素中占比较高,大约在80%以上.此外,在燃煤电厂和烧结厂排放CPM中的未知组分比例大约在20%以上,说明现阶段我们对CPM组成成分的研究还有限,未来应当继续探索研究.     

兰州地区大气污染的化学组成及来源解析

为探究大气污染的特征,于2020年5月—2021年4月在中国西北部的兰州市区采集了总悬浮颗粒物样品227个,利用离子色谱仪、热/光碳分析仪对主要水溶性离子、元素碳（EC）和有机碳（OC）的质量浓度进行了测定.结果显示,兰州地区大气总悬浮颗粒物质量浓度均值为（376.7±974.8） μg·m^-3,高于国家环境空气质量二级标准（NAAQS）,呈昼低夜高的变化特征主要是由于兰州地区夜间大气多处于静稳状态导致的污染物累积效应.水溶性阴、阳离子按质量浓度排序为NO₃^-＞SO₄^2-＞Cl^-、Ca²⁺＞NH₄⁺＞Na⁺＞K⁺＞Mg²⁺,其中二次离子（NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺）占总水溶性离子的62.68%,不同季节的气象条件导致了水溶性离子不同的季节特征差异;NO₃^-/SO₄^2-比值均大于1,说明兰州地区大气污染以移动源为主;另外OC/EC比值均大于2,说明整个采样期间均有SOC生成.最后利用正定矩阵因子分解模型（PMF）确定了兰州地区大气污染的6种主要来源：交通源、生物质燃烧源、道路扬尘源、土壤扬尘源、燃煤源和二次气溶胶源,其中,道路扬尘源及二次气溶胶源对兰州地区春季及冬季大气污染的贡献显著.     

污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性影响

采用EPA Method 29方法、冷原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法采集和分析一台超低排放燃煤机组污泥掺烧前后的原燃料、烟气和副产物样品中各痕量元素浓度,研究污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性的影响.结果表明：污泥中富含Zn、Cu元素,浓度分别是煤样中的18.81倍和17.64倍.污泥掺烧使掺配后入炉煤中痕量元素含量普遍升高.污泥掺烧前后整个系统、锅炉系统和全流程大气污染控制设施的痕量元素质量平衡率均在可接受范围内.污泥掺烧对痕量元素的分布特征无明显影响,随粉煤灰排放是痕量元素的主要排放去向.通过烟囱排放到大气环境的痕量元素排放量占比很小,不超过0.43%.污泥掺烧前后SCR入口烟气中痕量元素除Hg外主要以颗粒态形式存在.污泥掺烧后各痕量元素在粉煤灰和底渣中的相对富集系数未显著改变.经过全流程大气污染控制设施协同控制后,污泥掺烧前后烟囱总排口痕量元素排放浓度分别为0~12.76,0~14.97μg/m³.污泥掺烧后痕量元素排放浓度均满足美国燃煤发电机组有害大气污染物排放标准、上海市燃煤耦合污泥电厂大气污染排放标准和生态环境部生活垃圾焚烧污染控制标准的限值要求.现有的燃煤电厂大气污染控制系统对6%污泥掺烧比工况下痕量元素排放的控制具有较好的适应性.     

和田市夏季PM_(2.5)、PM_(10)元素污染特征及健康风险评价

以和田市2020年夏季PM_(2.5)、PM_(10)为对象,文章分析测定其中14种元素含量,通过富集因子、地质积累指数、内梅罗污染指数和潜在生态风险评价4种方法评价元素污染特征。利用美国EPA健康风险评价模型对其中重金属元素进行风险评估。结果显示：（1）采样期间PM_(2.5)、PM_(10)浓度超标明显,超标天数均超过80%。（2）沙尘天气颗粒物浓度及元素总质量浓度大于非沙尘天气,地壳元素浓度特征为PM_(10)高于PM_(2.5),沙尘天气高于非沙尘天气。（3)14种元素共占颗粒物含量的18.20%,地壳元素占总元素的平均比例为98.59%。（4）颗粒物浓度、地壳元素、Mn之间始终为极显著正相关关系。较其他元素言,Zn、Pb与其他元素及颗粒物的相关性较弱。（5）地壳元素及Mn在4种评价方法中均未出现超标现象。Zn、Cd、As来自人为源。地质积累指数和生态风险评价结果相似,均为Mn、Cr存在轻微或无污染现象,As、Cd污染较严重,内梅罗污染指数则显示,Mn、Pb、Cd无污染,Cr污染较严重。（6)Mn、Cr对于不同群体均存在非致癌与致癌风险,As仅在沙尘天气对于成年人存在致癌风险。     

长江流域常量元素的分布特征

2003年4月到5月对长江干流及主要支流河水中常量元素（Ca ²⁺，K⁺，Na⁺，Mg²⁺，Cl^-，SO^2-₄及碱度）进行了测定，并对常量元素的含量及影响因素进行了研究。结果表明，长江阳离子以钙为主，占阳离子总量的40%~80%；而阴离子主要为HCO^-₃，占阴离子总量的60%~90%；阴阳离子含量顺序为HCO^-₃>SO^2-₄>Cl^-，Ca ²⁺>Na⁺ >Mg ²⁺>K⁺。长江干流及主要支流河水的常量离子主要来自于岩石的风化，主要受碳酸盐类溶解的控制，硅酸盐类的风化过程较弱。而大气沉降的影响很小，只有SO^2-₄受大气沉降影响较大。长江干流的Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、HCO^-₃和Cl^-主要来自于上游，下游只是对上游的简单稀释，而没有额外来源。与世界上其它大河相比，长江的常量离子浓度处于较高的水平；温带地区的河流河水中常量离子的含量常处于较高的水平；热带地区的河流河水中常量离子的含量相对较低。     

广州市区植物叶片重金属元素含量及其大气污染评价

文章通过对广州市区植物叶片中重金属元素含量的分析，研究了植物大气环境污染指数，探讨了植物叶片重金属元素含量与城市大气环境污染之间的关系。结果表明，植物叶片中Cu,Pb,Cd,Cr元素污染都较严重，在重污染区这些元素的含量明显高于清洁对照区；用植物污染指数可以综合评价大气环境质量状况；利用植物叶片内的重金属含量变化，为大气污染生物监测和环境质量评价提供了科学依据。     

大气气溶胶中元素种态研究

应用化学逐级提取流程对国际原子能机构（简称IAEA）气溶胶、室内和室外气溶胶、煤飞灰中元素的组成和种态进行了分析，应用仪器中子活化法测定了各种态中元素的含量，计算出元素在各种态中的分配比例。按照气溶胶中元素不同种态的环境和生物活性以及主要来源来分类，评述了元素在环境和生态系统中的吸收和转化能力，并对气溶胶中元素对环境的影响作出了初步的探讨。实验数据表明，气溶胶中的不同元素在各种态中的分布是有差异的。地壳来源元素中，Sc,Al,Fe和Ti主要分布在不溶物态中，稀土元素主要分布在氧化物态和不溶物态；不溶物态沉降到地表后不易进行迁移和转化，对环境的影响较小；氧化物态性质比较活泼，可以在大气中发生化学反应。Mn在气溶胶中主要分布在水可溶态和氧化物态，环境可交换性要比Al,Fe,Ti等大得多。人为来源元素的环境可交换态的比例都比较高，这说明它们通过干、湿清除过程沉降到地表后，水可溶态可以直接进入水循环；碳酸盐、氧化物和有机物态可以在适当的条件下与环境中的其他物质发生化学反应，生成易溶于水的化合物进入生态环境中，对环境影响较大。