焦作市大气颗粒物矿物组成及源解析

摘要

大气颗粒物是多相聚集不均匀的混合物,是许多不同化学组成的单个颗粒物集合而成的的总体。它对人体健康、能见度、气候和生态系统等具有重要影响。本文选取焦作市高新区的大气颗粒物为研究对象,分别于2009年10月份,2010年1月份和10~12月份采集分级颗粒物、可吸入颗粒物(PM10)和PM2.5样品。
　　采用带X射线能谱的扫描电镜技术(SEM/EDX)、X射线衍射技术(XRD)、能量色散X射线荧光技术(EDXRF)等多种现代分析测试手段对焦作市高新区的大气颗粒物的微观形貌、X射线能谱特征、矿物组成、元素组成等理化性质进行了研究。最后采用SPSS统计学软件,运用主成分分析法(PCA)对PM10进行源解析。研究结果表明:
　　(1)焦作市大气颗粒物的微观形貌可分为圆球形颗粒物、长条状集合体、柱状颗粒物、不规则颗粒物、簇状集合体、板状颗粒物、絮状集合体和链状集合体8种类型。通过对部分典型形貌颗粒物进行X射线能谱特征分析,共检测出16种元素,识别出方解石、石英、硅铝酸盐、石膏、刚玉等矿物。运用矿物颗粒的类型分类方法,将矿物颗粒分为“富Si”、“富Ca”、“富S”、“富Al”4种不同类型。
　　(2)XRD研究结果表明,在大气颗粒物中发现有石英、方解石、硅铝酸盐、岩盐、白云石、硝酸钠、氯化铵、刚玉、二氧化锰、石膏、硫化铜、碳酸镁、硅酸钙、单质硅晶体、赤铁矿和锐钛矿等16种矿物。半定量结果显示,硅铝酸盐和石英的相对含量较高。
　　(3)2010年11~12月份采集的可吸入颗粒物日均浓度变化在190~670μg/m3,是国家二级标准1.26~4.46倍。使用EDXRF测定了可吸入颗粒物中的Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn、Mn、Pb等15种元素的含量水平。结果表明,15种元素的质量之和占颗粒物总质量的17.3％~36.7%。其中,Si和Al占有较高的百分比。PCA源解析结果表明,焦作市可吸入颗粒物主要有4种大气污染源,依次为:建筑/冶炼行为、燃煤/交通行为、土壤扬尘和特殊的工业行为,其方差贡献率分别为34.4%、31.6%、15.0%和7.5%。

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1 引言

1.1 研究背景

1.2 国内外文献综述

1.3 研究内容和技术路线

2 研究区环境背景调查和样品采集

2.1 研究区环境背景调查

2.2 样品采集

3 大气颗粒物的微观特征研究

3.1 实验原理和实验条件

3.2 结果和分析

3.3 小结

4 大气颗粒物矿物组成的研究

4.1实验条件及样品制备

4.2 大气颗粒物的XRD原始谱图

4.3 矿物组分的XRD分析

4.4 小结

5元素组成与源解析研究

5.1元素测试

5.2 源解析方法

5.3 大气颗粒物源解析

5.4 小结

6 结论

6.1结论

6.2 问题与建议

参考文献

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