上海市大气气溶胶中铁的来源和化学种态研究

利用扫描质子微探针对上海市室内外大气气溶胶和排放源的单颗粒进行测量,用人工神经网络识别技术追踪了各种排放源对这些气溶胶中Fe的贡献．结果表明,对于上海的开放空间、半开放的公路隧道和室内环境,各种排放源的贡献并不相同．还利用穆斯堡尔光谱研究了室内外大气气溶胶中Fe的化学种态．实验发现,室内外气溶胶中Fe的种态不尽相同,在人民公园和高架桥开放空间中主要是铁的硫酸盐,在半开放的隧道中主要是α—Fe2O3,在室内主要是α—Fe2O3(α—FeOOH)．Fe种态的转变不仅和大气中SO2有关,而且和空气中云雾等因素有关。     

高架桥对街道峡谷内大气颗粒物输运的影响

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区域的空气质量与生态环境急剧恶化.利用计算流体力学(CFD)数值模拟,研究了3种H/W(街道建筑物高度/峡谷宽度)下高架桥对街道峡谷内颗粒物扩散的影响.建立了街道峡谷内机动车尾气中颗粒物扩散模型,并给出了边界条件.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动、颗粒物扩散及浓度分布进行了模拟计算,并计算了高架桥对风场及颗粒物扩散的影响.结果表明:H/W越大,街道峡谷内颗粒物浓度越高,同时颗粒物平均滞留时间越长.相对于没有高架桥的街道峡谷,高架桥附近区域风场变化明显,但对建筑物墙壁、地面及峡谷顶层处影响较小.街道峡谷内存在高架桥时,在墙壁较低处颗粒物浓度增加.      

上海市大气气溶胶中铂元素污染状况调查

为调查上海市大气气溶胶中铂元素的污染状况,用PM10-2型可吸入颗粒物采样器采集了上海市大气气溶胶样品,采样时间分别为2003-12～2005-12.用微波消解密闭系统消解样品,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了大气气溶胶中Pt的含量.分析结果表明,同清洁对照点((0.65±0.16)pg·m-3)相比,上海市中心区大气中Pt((1.69±0.93)pg·m-3)的污染是明显的;装有三元催化转化器的汽车尾气中Pt的含量均在100ng·g-1以上,远远高于大气气溶胶样品(人民广场平均值21.7ng·g-1);不同交通密度区Pt含量分析结果表明,Pt含量与交通密度紧密相关,这说明装有三元催化器的汽车尾气是气溶胶中Pt污染的主要来源;此外,上海市大气气溶胶中Pt呈现季节性变化,并受气象条件影响.同世界其它城市相比,上海市气溶胶中铂元素污染程度还较低,但是这种潜在的重金属污染应该引起重视.     

ACCU采样和PIXE技术用于PM10污染溯源的研究

使用美国RP公司生产的多通道自动采样系统(ACCU)在上海吴淞工业区进行冬季3个月8个不同风向的PM10采样；使用质子激发X荧光发射方法(PIXE)测定颗粒物中18个无机元素浓度．结果发现，8个风向的质量浓度分布取决于不同方位的大气质量状况．将大气颗粒物中的元素浓度作为环境污染指纹，8个方位的无机元素浓度分布与采样点周围的居民住宅、道路交通和工矿企业的排放密切相关，表明该方法能准确地确定排放源的范围和污染来源．研究结果表明，ACCU采样系统和PIXE分析技术的优化组合可为大气污染溯源、治理和改善环境空气质量提供一种快速和准确可靠的新方法．     

同步辐射XRF和XANES研究重金属污染环境中小羽藓体内硫元素的生物指示作用

在实验室将小羽藓(Haplocladium)暴露于不同浓度的铅、铁、铬重金属环境下进行培育,分别应用同步辐射X射线荧光(SRXRF)方法测定小羽藓植株硫元素的含量和X射线吸收近边结构(XANES)分析不同价态的硫所占的相对含量.结果表明,暴露于铅、铁下的小羽藓植株内硫的含量明显增加,铅、铁浓度分别为400 mg/L和200 mg/L时,硫元素含量下降.培养周期为15 d时,小羽藓在100 mg/L铅胁迫下,低价硫由对照组的17.8%升高到23.6%,而同时以硫酸盐形式存在的硫由对照组的56.3%下降到51.2%.在400 mg/L铅胁迫时,低价硫含量增加到24.8%,硫酸盐中的硫所占的比例下降到48.4%.小羽藓植株内的胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸和谷胱甘肽中所含低价态硫的总相对含量增加,以硫酸盐态存在的硫相对含量明显下降.研究表明,重金属污染环境导致小羽藓硫吸收同化过程中硫元素含量和价态变化特征具有一定的生物指示作用.     

上海市大气气溶胶中铅污染的综合研究

采用质子激发X荧光分析(PIXE)、质子微探针、电感耦合等离子质谱(ICP-MS)和扩展X-射线吸收精细结构谱(EXAFS)等分析手段研究上海市大气气溶胶PM₁₀中铅的浓度、化学种态和铅的源解析.研究发现2002年冬天和2003年上海地区大气气溶胶PM₁₀中铅的平均浓度分别为369ng/m³和224ng/m³,铅的化学种态主要是PbCl₂、PbSO₄和PbO,燃煤烟尘、钢铁烟尘和汽车尾气是主要排放源,它们对气溶胶中铅的贡献率分别为50%、35%和15%.     

上海冬季大气可吸入颗粒物的PIXE研究

为了研究上海冬季大气气溶胶颗粒物的化学特征,2001年12月～2002年1月使用TEOM1400型和2100型空气采样器,采集了市区和郊区19个有代表性采样点的PM2.5和PM10样品.使用质子激发X射线荧光分析方法(PIXE)测定颗粒物中近20种元素.结果发现,除了Ti和P等元素外,绝大多数元素的平均浓度是市区高于郊区.不同采样点的PM2.5/PM10范围为0.32～0.85,平均值为0.60±0.16.富集因子分析表明,上海大气可吸入颗粒物中的元素来源可以分为地壳元素和人为污染元素2类,S、As、Pb、Ni、Mn、Se等污染元素更趋于富集在直径小于2.5μm的细颗粒物中.     

上海市大气可吸入颗粒物的粒度分布分形特征

采用分形维数定量表征颗粒物的粒度分布的方法,计算2005年上海市大气可吸入颗粒物粒度分布的分形维数,分析不同采样点颗粒物粒度分布分形维数的变化与可吸入颗粒物粒度分布的关系,讨论采样时气象条件等因素对颗粒物粒度分布分形维数的影响;推导大气颗粒物的粒度分布分形维数与颗粒物表面吸附性能之间的关系,并结合部分金属元素的含量进行讨论.结果表明,上海市可吸入颗粒物粒度分布的分形维数在0.6506～2.9254之间,并且相对湿度较大,风力较小均会使颗粒物的粒度分布分形维数减小;粒度分布分形维数值越大,颗粒物中细颗粒物越多,粒度分布分形维数较好地表征了颗粒物的粒度整体分布.粒度分布分形维数和颗粒物比表面积等物理性能有直接关系,粒度分布分形维数值越大,细粒子所占的比表面积越多,对有毒有害污染物吸附更多.     

空气中含铁悬浮颗粒的穆斯堡尔研究

 对上海市区不同地点空气中采集的含铁悬浮颗粒进行了穆斯堡尔光谱测量和研究.结 果表明,铁在隧道气溶胶中主要以(-Fe2O3的形式存在,其粒径约10nm,在公园和高架路主要是 高自旋三价铁,可能以硫酸铁盐和少量的(-FeOOH的形式存在.为进一步判明公园和高架路气 溶胶中铁的化学形态,结合扫描质子微探针的测量结果进行了分析,对铁的氧化物转化为硫酸 铁化合物的化学过程也进行了讨论.     

气溶胶自由基毒理学机制的研究

应用两级核孔滤膜的空气采样器采集了上海市区及郊区农村两点的粗颗粒（＞2．5μm)及细颗粒（MP2．5）气溶胶。用质子激发X荧光（PIXE）分析了其元素含量及其水溶后样品的元素含量。用ESR观察了颗粒物中的自由基；应用丙二醛（MDA）和四唑盐（MTT）方法比较了辐照前后粗颗粒的细胞毒性。结果显示市区气溶胶粒子中的Fe,Cr和Mn化合物比郊区粒子中的易溶于水，郊区细粒子中的Fe化合物比粗粒子中的易溶于水。ESR谱显示颗粒物中含有自由基，毒理实验显示了辐照后的气溶胶颗粒与未辐照的相比具有更高的细胞毒性。结果提示了气溶胶主要的致细胞毒性之一是通过自由基机制。