上海市郊区大气细颗粒和超细颗粒物中元素粒径分布研究

用同步辐射X荧光光谱分析了上海市郊区大气细颗粒和超细颗粒物（0.028 7～2.40 μm）中元素粒径分布、质量中值粒径、元素相关性和不同粒径颗粒物中的富集因子.Ca、Ti主要分布于粒径>2 μm的颗粒物中,它们之间的相关系数达0.933,富集因子在0.1～3.2之间,且与粒径无明显关联,主要来自土壤扬尘等自然来源.V、Cr、Mn、Ni、Zn、Cu、Pb、Cl、S等元素主要分布在0.1～1.0 μm颗粒物中,质量中值粒径在0.56～0.94 μm之间.V、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb显著富集,且富集程度随粒径减小而增大.其中Pb在超细颗粒物（<0.1 μm）中的富集因子达2 023.7～2 244.2,远大于在细颗粒和 PM_2.5中的富集程度.这些元素主要来自燃油、燃煤、冶金和机动车尾气等人为污染.Fe在>0.2 μm颗粒物中分布较均匀,质量中值粒径1.3 μm.除了局部污染源,远距离传输对该地区大气颗粒物污染有不可忽略的影响.     

上海工业区大气颗粒物中硫的化学形态和分布

用低压冲击式采样器 (DLPI) 采集了上海工业区和郊区大气中28nm~9.92μm粒径范围的颗粒物样品,用同步辐射X射线吸收近边结构谱(XANES)和X射线荧光分析(SRXRF) 对样品中硫的化学形态和含量进行了研究.结果表明,粗颗粒物和细颗粒物中的硫,大部分以硫酸盐形式存在;超细颗粒物中除了硫酸盐硫之外,一部分硫以低价的还原态形式存在,可能的化学形态为金属硫化物、噻吩类有机硫化物.细粒子中硫的质量浓度高于粗颗粒,约 70%的硫分布在细粒子中.硫的质量浓度呈多模态分布.工业区的超细颗粒物峰值出现在0.091~0.154μm;细颗粒的分布为积聚模,峰值出现在0.38~0.611μm;粗颗粒分布为粗模态,在1.59~3.98μm和6.57~9.92μm出现2个峰值.郊区的超细颗粒物中硫的质量分布不存在峰值;积聚模出现两个亚模态,分别为峰值在0.261~0.380μm的“凝结模态”和峰值在0.611~0.945μm的“液滴模态”;粗模态峰值在2.38~6.57μm.污染来源和颗粒物形成、转换机制以及不同采样时间的气象条件差异决定了2个地区颗粒物中硫的分布特性,工业区颗粒物中硫的来源有海盐源的贡献,而郊区较少受海洋源的影响.     

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.     

生活垃圾焚烧物中有机碳组分研究

采用XANES谱结合核分析技术ERD并利用配有EDS的SEM实验及OC/EC实验,对我国东部3个城市的生活垃圾焚烧物质中有机物进行初步的分类及定量分析,结果表明芳香碳在生活垃圾焚烧物中存在的普遍性;同时,在对不同种类焚烧废弃物进行有机物的初步定量分类研究时得到了与利用其他化学分析方法上相似的结果。表明这一手段对有机物的初步分类识别上的可靠性,并且通过给出不同组分的生活垃圾在焚烧后的有机物组分的特征,可以对焚烧条件的改善提供科学依据。     

上海地铁站台大气颗粒物中过渡金属研究

采集了上海市地铁站台大气颗粒物PM10和PM2.5样品,研究了颗粒物的形貌、化学元素组成和过渡金属特征.实验发现,地铁站台大气颗粒物PM10和PM2.5质量浓度明显高于室外,超过了国家标准限值.元素组成与室外街道大气颗粒物存在明显差异,过渡金属Fe、Cr、Mn等质量浓度高于室外,Fe是室外含量的8倍,Mn和Cr质量浓度为室外的2倍.扫描电子显微镜(SEM)结果显示地铁内大气颗粒物粒径较大,形状不规则,具有片状刮擦特性.X射线能谱分析(EDX)表明,其主要成分为Fe和O.X射线吸收近边谱(XANES)结果表明,地铁内大气颗粒物PM10中Fe部分以纯Fe(>26%)形态存在,室外街道大气颗粒物PM10中一大部分Fe以Fe(Ⅲ)形态存在.结果显示,对于每天乘坐上海地铁的乘客和在地铁站台内工作的人员,地铁站台是一个重要的存在过渡金属颗粒物暴露的微环境,金属颗粒物对人体健康的影响需要引起重视.     

上海近海(洋山)海水主要成分及微量元素分析

为研究人为活动等因素对近海海水成分和海洋环境的影响,本文使用离子色谱(IC)和电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)分别对上海沿海(洋山)海域海水中的主要成分和43种微量元素含量进行了分析。通过钠度和富集因子等参数将测量值与全球海水平均值进行了比较分析。结果显示:上海近海海水受长江等陆地河流的冲淡作用,主成分浓度整体下降,但主成分之间的比例变化不大;人为活动对近海海水微量元素的含量有显著影响,在海水被冲淡的背景下,40种所测微量元素发生不同程度的富集,富集的可能来源有海事航运活动、沿海及长江流域工业废弃物排放及沿海河流水土流失等。     

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.