沈阳市区大气颗粒物元素组分及分布的研究

本研究用美国安德逊五段冲击式采样器进行大气颗粒物采样,用中子活化法进行分析,获得43种元素的质量浓度,并求得各种元素的质量中值直径和几何标准差.对大气颗粒物的元素组成及浓度分布、元素浓度与粒径分布进行了研究,对43种元素进行了富集,用富集结果阐明沈阳市区大气颗粒物污染的特征与主要的污染来源.     

南四湖及主要入湖河流沉积物金属空间分布特征与污染评价

对南四湖湖区及其主要入湖河流表层沉积物中金属元素质量分数进行了测试分析. 结果表明,14种金属元素可分为3类组合:Ca和Sr为第Ⅰ组元素;Al,Fe,Na,K,Mg,Ni,V和Ti为第Ⅱ组元素;第Ⅲ组元素包括Zn,Cr,Cu和Pb. 其中,第Ⅰ组元素在独山湖区及微山湖区质量分数较高,与第Ⅱ组元素变化趋势相反,这2组元素主要为流域自然来源;第Ⅲ组元素在老运河、白马河上游、洸府河下游及入湖口沉积物中质量分数较高,可能受到人为污染的影响. 此外,其他表层沉积物中第Ⅱ组元素与第Ⅲ组元素质量分数具有相似的变化规律. 选取流域非耕作土壤样品作为背景,采用参比元素校正及沉积物富集系数法,对Zn,Cr,Cu和Pb等重金属元素的人为污染特征进行了定量评价. 结果显示:老运河沉积物中Cr和Pb的富集系数为3.7和3.9,具有中等程度的人为污染特征.Cu和Zn的富集系数达到16.6和22.0,具备重或严重的人为污染特征.Zn和Cu在洸府河下游及入湖口、白马河上游沉积物中的富集系数为2.0～7.1,具有中等或较重的人为污染特征.其余表层沉积物中Zn,Cr,Cu和Pb的富集系数均低于2.0,基本未受到人为污染的影响.      

白皮松针叶中几种元素的测定及对北京大气污染状况的评价

通过对北京市区的白皮松(Pinus.bungeanaZucc.ExEndl)不同年龄针叶中Cr,Zn,Pb,Mn,Fe,Cu等重金属元素及元素S质量分数的分析,探讨了它们与北京大气污染之间的关系。结果表明,各元素含量存在着地区和年际的差异:这些元素在重工业区和交通枢纽区的含量明显高于清洁对照区;近年来空气中SO2浓度有所下降,但重金属的污染情况仍不容乐观。研究结果基本上反映了北京地区大气环境质量近几年的变化。      

沈阳冬季灰霾日大气颗粒物元素粒径分布特征

为分析沈阳市冬季灰霾日大气颗粒物元素粒径分布特征,2009年1月14日─2月2日,用安德森分级撞击式采样器进行大气颗粒物分级采样,并用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对各级样品中Na和K等30余种元素进行分析,讨论了灰霾日、非霾日及除夕日大气颗粒物元素质量浓度和富集因子的粒径分布特征及来源. 结果表明:灰霾日大气颗粒物及其元素的质量浓度均高于非霾日,粒径越细,质量浓度越高,越容易富集污染元素.Fe类元素以地壳元素为主,其质量浓度的粒径分布在非霾日呈双峰型,最高峰值出现在9.0～10 μm粗粒径段;该类元素的粒径分布在灰霾日和除夕日呈三峰型,质量浓度的最高峰值也在9.0～10 μm粗粒径段. Mn类元素在非霾日的质量浓度分布与Fe类元素相似,也呈双峰型,最高峰值出现在9.0～10 μm粗粒径段;但其在灰霾日和除夕日呈双峰型,最高峰值却出现在粒径<1.1 μm的细粒径段. K类和Zn类元素的质量浓度和富集因子的粒径分布均呈单峰型,峰值出现在粒径<1.1 μm的细粒径段. K类元素主要来源于烟花爆竹释放;Zn类元素主要源于人为污染,Pb和As等污染元素因其来源不同,在灰霾日和非霾日的表现也不相同.      

山西大学城PM2.5中元素特征、来源及健康风险评估

为研究山西大学城PM_2.5中元素的污染特征及来源,采用能量色散X射线荧光光谱仪（energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer,ED-XRF）对研究区域2017年PM_2.5样品中21种元素进行分析,并对Mn、Zn、Cu、Sb、Pb、Cr、Co和Ni等重金属进行健康风险评估,同时采用主成分分析方法（principal component analysis,PCA）和正定矩阵因子分解法（positive matrix factorization,PMF）定量解析元素的主要来源.结果表明,2017年山西大学城PM_2.5中21种元素中Ca质量浓度最高,其次是Si、Fe、Al、S、K和Cl,这7种元素占元素总质量浓度的95.71%.其中,Cr元素浓度超过我国环境空气质量标准年平均浓度限值的104倍.春季、夏季和冬季PM_2.5中Ca质量浓度最高,而秋季S元素质量浓度最高.对3类人群具有非致癌风险的元素均为Mn,且风险大小依次为儿童 > 成年男性 > 成年女性;具有可容忍致癌风险的元素为Cr和Co,且风险大小为成年男性 > 成年女性 > 儿童.山西大学城PM_2.5中元素的主要来源包括：天然矿物粉尘和城市扬尘、燃煤和交通源.     

燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统中痕量元素的迁移分布规律

燃煤电厂是煤炭消耗的主力军,煤炭在燃烧过程中,大量痕量元素随烟气排出.随着我国环保要求的不断提高,燃煤电厂的痕量元素排放受到广泛关注.石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)系统不仅能高效吸收烟气中的SO₂,同时影响痕量元素的迁移分布.本研究对安徽省3个超低排放燃煤电厂的WFGD系统中进/出口烟尘、石灰石、工业水、污泥、石膏和脱硫废水等环境样品进行了采集,研究了Cr、As、Cd、Pb和Hg等痕量元素的迁移分布特征.结果表明：(1)WFGD系统对烟尘中痕量元素的去除率在95%以上,脱硫污泥中Cr、As和Hg浓度分别为29.9～52.2、12.5～36.7和2.2～6.5 mg/kg,约为石膏中Cr、As和Hg浓度的7～9倍.(2)元素质量平衡分析表明,痕量元素主要来源于烟气和石灰石,主要输出为污泥和石膏,废水中仅富集少量Cd.研究显示,脱硫石膏和污泥的处置及再利用过程中需着重关注痕量元素的环境影响.     

北京市交通路口大气颗粒物污染特征研究(Ⅰ)——大气颗粒物污染特征及其影响因素

研究了北京市典型交通路口大气颗粒物的污染特征及影响因素.于2000年6月在北京市主要交通路口之一的崇文门路口,采集了大气中不同粒径的颗粒物样品,并进行了颗粒物质量浓度、离子浓度和元素质量浓度的分析,同时进行了样品采集期间机动车流量调查.研究结果表明,6月5日大气颗粒物污染严重.6月6日0∶10-3∶50,ρ(PM_2.5)达到最高值.崇文门路口的大气颗粒物污染水平与机动车流量之间无明显的对应关系.交通来源颗粒物是影响交通路口污染水平的首要因素,颗粒物中Al,Ca,Fe和Mg等元素主要来自机动车行驶载带的道路可扬尘,而Cu,Pb等元素主要来自机动车的排放.还指出了今后进行该类研究的主要方向和技术思路.      

降雨条件下岩溶地下水微量元素变化特征及其环境意义

对降雨期间青木关岩溶地下河水的化学特征进行连续监测,获取了Ba、Sr、Fe、Mn、Al这5种微量元素及其他常量元素质量浓度的高分辨率数据.运用相关性分析和浓度变化曲线分析微量元素来源及其迁移路径,并结合流域地质背景探讨地下河微量元素变化特征的形成过程.研究发现,Ba和Sr元素为碳酸盐岩溶解的产物,储存于岩石裂隙、孔隙等介质中,经扩散作用进入地下河,质量浓度变化较小;而Fe、Mn、Al均来源于土壤,其中Fe、Al元素主要通过落水洞直接进入地下河,而Mn则通过土壤-岩石多孔介质补给地下河,三者浓度变化很大,对降雨响应强烈.结果表明,5种微量元素质量浓度均低于1 mg·L-1,Fe、Mn、Al元素最高质量浓度均超过饮用水限值.地下河Al、Fe元素质量浓度变化在一定程度上指示着水土流失和水质变化状况,因此有必要加强落水洞附近的环境保护和治理,从源头控制污染源.     

重金属元素BCR提取法及在太湖沉积物研究中的应用

采用BCR提取法,HCl-HNO3-HF消化法和ICP-AES仪器测定了西太湖沉积岩芯中Cu,Fe,Mn,Ni,Pb和Zn 6种重金属元素不同形态的质量分数.结果表明:采用BCR方法对太湖沉积物重金属元素形态进行提取,提取结果具有较高的精度和稳定性;受元素地球化学性质及沉积物理化性质的影响,Cu,Fe,Ni和Zn以残渣态为主;Mn以可交换态及碳酸盐结合态为主;Pb的有机物及硫化物结合态,Fe/Mn氧化物结合态以及残渣态的质量分数基本一致;重金属元素Fe/Mn氧化物结合态的质量分数与可还原态Mn质量分数有较好的正相关性,有机物及硫化物结合态的质量分数与有机质质量分数相关性较好.      

北京市交通干线周围可吸入大气颗粒物的污染特性

采用Anderson撞击法分级采样器于2009年3~6月对北京市航天桥周围可吸入大气颗粒物进行分级采样分析.利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)观察测量样品的微观形貌及元素相对含量.根据形貌及元素含量,9类颗粒物被识别.利用等离子电感耦合质谱仪(ICP-MS)对颗粒物中的主要元素质量浓度进行了测定,发现交通干线周围大气PM10中Ca、Mg、Fe等元素质量浓度随粒径减小而减小,Pb、Zn、Ni、Hg等元素的浓度却随粒径减小而增大,粒径小于3.3mm的颗粒Pb, Hg, Zn浓度增加更为显著.利用FA(因子分析)进行源解析.结果表明,交通干线周围大气颗粒物组成中,建筑及自然扬尘贡献率最大占44.0%;汽车尾气及交通道路尘贡献率次之占28.1%.     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

2017—2018年秋冬季唐山市PM2.5中元素组成特征及来源解析

为研究唐山市大气PM_2.5中元素组成特征及其来源,于2017年10月19日—2018年1月31日（秋冬季）在唐山市的超级站（典型城市站点）、开平站（工业站点）和古冶站（工业站点）开展了PM_2.5的手工连续采样,定量分析测定了PM_2.5中23种无机元素.结果表明:Si、Al、Ca和Na等地壳元素的质量浓度均在10月最高,在1月最低.10月,ρ（Cr）在开平站最高（0.020 0 μg/m3）,随后逐月略微降低,其主要受钢铁冶炼工业的减产和限产影响.多数重金属元素质量浓度在11月或12月最高,包括Zn、Pb、Mn、Cu、Ni、Se、V、Cd和Co,其可能受燃煤取暖影响.Cd、Zn、Pb和Cu四种元素的富集因子值分别为2 677、616、422和77,均达到极强富集,且均受人为排放源影响最大.基于因子分析法得出,唐山市大气PM_2.5中元素的主要来源有燃煤源、钢铁工业源与扬尘源的混合源、交通源以及土壤扬尘源,其方差贡献率分别为56.3%、21.6%、7.1%、5.4%.研究显示,秋冬季唐山市大气颗粒物PM_2.5中元素最主要的污染来源为工业源、燃煤源和扬尘源.      

油页岩中几种微量元素的赋存形态

选用桦甸油页岩和汪清油页岩,采用逐级化学提取方法研究了10种微量元素Ba、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Sr、v、Y、zn等在油页岩中的赋存状态;并采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了页岩及其各提取状态中元素的含量.分析了油页岩中Pb、Cu、Ni、Zn等10种元素的环境化学活动性.研究结果表明:2个矿区页岩中除Ba、Pb、Sr和V这4种元素外,其余元素主要是以硫化物结合态及残渣态存在,这2个状态的质量分数之和为78.96%～97.97%,其中残渣态占据50%以上的比例;残渣态主要为硅酸盐结合态,其化学活性小,对环境的危害性较小,此形态以汪清页岩中的Cr为代表,其质量分数为80.87%;而以Sr为代表的元素在表生条件下很容易被带出油页岩,主要以残渣态以外的形态存在,桦甸页岩中其潜在可淋失率达到了77.67%,对环境的潜在危害性较大.     

河岸带加拿大一枝黄花化学计量学及入侵机理研究

通过对河岸带土壤与加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)全年各生长时期氮、磷质量分数的研究,分析河岸带土壤环境特性,以期探究加拿大一枝黄花成功入侵河岸带的机理.结果显示:研究区土壤中氮元素质量分数上层1.22mg/g,下层0.96mg/g、磷元素质量分数上层0.59mg/g,下层0.55mg/g,较全国土壤平均氮、磷质量分数均偏低,年际变化不明显.N/P平均值较低,且随季节变化逐渐减小.加拿大一枝黄花各部位氮磷质量分数为叶>茎>根.与其他草本植物相比,植株中氮质量分数稍低,磷质量分数则明显偏高.随植物生长期的变化,植株各部分氮磷质量分数均显示前期较高,中期有所下降,后期逐渐升高的趋势.加拿大一枝黄花N/P变化范围2.25~4.75,明显低于其他草本植物,主要原因在于植株有很高的磷质量分数以及土壤环境中氮素的匮乏,说明其生长受到氮素的限制.对植株茎、叶、根中氮、磷元素与N/P进行相关分析表明,茎、叶中磷质量分数与N/P具有显著负相关关系(P<0.05),而根中氮质量分数与N/P具有极显著正相关关系(P<0.01).说明了磷素主导了植物地上部分的生长,而氮素主导地下部分.研究区内土壤氮质量分数严重匮乏、磷质量分数也明显偏低,但加拿大一枝黄花植株中氮质量分数仅稍低于其他草本植物,磷质量分数却显著高于其他植物,可以认为其对氮、磷元素的吸收、积累能力远高于其他草本植物,这可能是加拿大一枝黄花得以在河岸带特殊环境中成功入侵的机理.     

某型固体云爆剂加速老化试验与贮存寿命预测研究

对某型云爆剂老化前后的结构形貌、元素质量分数、热分解性能变化进行了研究,结果表明,固体云爆剂老化后结构并未被破坏;C,F元素质量分数升高,N,O元素质量分数下降;老化前后热分解曲线变化不大,但在100～200℃之间有一定变化.根据所测数据的变化,采用贝瑟洛特法和火工品71℃法预测了样品在20℃下的贮存寿命.     

晋城城市扬尘化学组成特征及来源解析

采集晋城市城市扬尘及其他污染源样品,分析其中元素、离子、碳含量,选取富集因子分析法、潜在生态风险评价法、化学质量平衡模型分析城市扬尘化学组成及来源,为制定有效的城市扬尘污染防治工作方案提供科学依据.结果表明,晋城市城市扬尘中主量成分包括Si、TC、Ca、OC、Al、Mg、Na、Fe、K和SO_4~(2-),质量分数总和为61.14%.地壳元素在城市扬尘中含量最丰富,离子更易在细颗粒上富集.OC在PM_(2.5)上的质量分数较高,EC在PM_(10)上的质量分数较高,说明二次有机污染物主要集中在细颗粒上.城市扬尘PM_(2.5)和PM_(10)潜在生态风险指数均为极强,且PM_(2.5)比PM_(10)具有更强的生态危害性.城市扬尘中Pb的富集因子最大,在PM_(2.5)中达196.97,其次为As、Cr、Ni、V、Zn、Cu,且这些重金属元素的富集因子均在10以上,表明这几种元素显著富集,受人类活动影响较大.土壤风沙尘、建筑水泥尘、机动车尾气尘、煤烟尘是城市扬尘的主要来源.     

北京地区气溶胶质量浓度及组分随高度的变化

2000年6-7月在北京北郊利用气象观测塔对近地层大气中的气溶胶及其化学组分进行了观测,获得了代表夏冬2个季节的TSP,PM₁₀,PM2.5等不同尺度的气溶胶粒子质量浓度以及气溶胶中Al,Ca,Fe,S,K,Zn,Pb等30种化学元素质量浓度随高度变化的资料.结果表明:①在近地大气层中,气溶胶质量浓度随高度增加而减小,冬季尤为明显,平均而言,夏季边界层中的气溶胶质量浓度为近地层相应值的90%左右,而在冬季,这个比率变化于70%～80%之间.②大气中的元素总质量浓度随高度增加而降低,在冬季这种降低尤为明显.③对于绝大多数元素而言,它们在TSP和PM₁₀中的富集因子夏季随高度变化不大,但冬季它们在细粒子,尤其是在PM2.5中的富集因子随高度升高明显减小,而且地壳元素的减小幅度明显大于污染元素的减小幅度.      

霾天气下南京PM2.5中金属元素污染特征及来源分析

2007年6月13日至2008年5月29日期间,对南京大气中PM2.5进行了连续采样,并利用电感耦合等离子体质谱分析法测定了PM2.5中K、Al、Ca、Pb等30种元素的质量浓度,对比分析了这些元素在霾日与非霾日的污染特征.结果表明,PM2.5污染水平较高,年质量浓度均值达103μg/m3.霾日PM2.5质量浓度水平是非霾日的2.35倍.春季霾日前后PM2.5中元素变化特征不明显,秋冬季节霾日元素浓度基本大于非霾日.平均而言,整个采样期间Cu、Se、Hg、Bi等人为污染元素的富集因子均较高,且霾日明显大于非霾日.因子分析结果表明,南京市霾日PM2.5主要来源于土壤尘、冶金化工尘、化石燃料燃烧、垃圾焚烧及建筑扬尘,贡献率依次为29.21%、20.15%、27.15%、7.09%和5.10%.     

隧道大气细颗粒物及其元素的粒径分布特征

对比研究了隧道和大气环境中不同粒径细颗粒物 (切割粒径分别为0.03,0.06,0.108,0.17,0.26,0.40,0.65,1.0,1.6和2.5 μm) 中S,K,Ca,Ti,Mn,Fe,Zn,Pb,Al,Si,Cu和V等12种痕量元素的浓度. 结果表明:隧道中不同粒径细颗粒物的数浓度和质量浓度在上下班高峰时段出现明显峰值,且隧道细颗粒物在0.108 μm粒径处的数浓度和在2.5 μm粒径处的质量浓度分别是大气环境对照值的15.2和40.0倍;在隧道传输过程中质量浓度增加的痕量元素有 Si,Ca,Fe,Al,Ti,Zn,Mn,Cu和V,减小的有S,Pb,Zn和K;地壳元素(Si,Ca,Fe,Al和Ti)的质量浓度总和占隧道细颗粒物中痕量元素质量浓度总和的87%,表明土壤扬尘仍是隧道大气细颗粒物的主要来源.      

天津市春季道路降尘PM2.5和PM10中的元素特征

为探究天津市春季道路降尘中元素污染特征及来源,于2015年春季采集了天津市道路降尘样品,通过再悬浮得到PM_(2.5)和PM_(10)滤膜样品,继而测定了滤膜样品中16种元素的含量,通过非参数检验、分歧系数法、富集因子法等研究了道路降尘中元素的污染特征、来源和成分谱的相似性.结果表明,天津市春季道路降尘PM_(2.5)和PM_(10)质量分数平均值在1%~20%之间的元素从大到小依次为:SiAlCaFeMgKNa;PM_(10)和PM_(2.5)中元素成分谱分歧系数为0.06,表明两者元素成分谱很相似;PM_(10)和PM_(2.5)中,元素Cd和Cr强烈富集,Zn、Cu、Pb和As显著富集;道路降尘PM_(2.5)和PM_(10)中元素主要来源于土壤风沙尘、建筑尘、交通尘(汽车尾气的排放、轮胎磨损和刹车片磨损)和煤烟尘.