微束微区X射线荧光探针仪在大气降尘颗粒物测量和评价中的应用研究

摘要

大气降尘颗粒物的成分是环境监测的重要对象，大气颗粒物的危害程度与自身有害组分的含量、颗粒微形貌、粒度大小及所吸附的有害物质等物理特性密切相关。此外，大气颗粒物除本身是有害物质外，还是其他污染物的运载体和反应床，因此研究大气单一颗粒物的物理性质和化学成分，对防治重金属污染，保障人体健康，研究城市大气污染具有重要意义。
　　 观察微小颗粒以及测量微小区域内的元素含量，常规的统计分析方法已不能满足要求。目前，国内外对大气单颗粒的研究主要通过SEM 一EDX和微探针技术相结合的方法对颗粒物的物理、化学特征与组分、形态分布特征及其和周围环境的关系进行分析，但对各元素定量分析、尤其是对其中的重金属元素的定量分析很少见。
　　 本论文来源于“863计划”“海底原位X 射线探针分析系统研制”（2006AA09ZZ19）和“中国地质调查局项目”（1212010706501），将微束微区X射线荧光探针仪，用于大气颗粒物的微区分析，该仪器X 射线亮度高、准直性高，使得仪器灵敏度大大提高。仪器中X 光管产生的荧光焦斑直径可达34 m μ左右，能够精确提供样品微区内颗粒外貌的信息，对样品内多元素进行定量分析。
　　 本论文旨在解决大气单颗粒中多元素含量的定量分析问题，为环境监测引进一种新测量工具，同时还为野外微分析仪的研制提供参考数据。
　　 论文中实验采用我院自行研制的IED-6000 微束微区X 射线荧光探针仪。在对荧光强度理论、基本参数法理论和各个基本参数的拟合公式进行研究的基础上，应用已开发的微束微区X 射线荧光探针仪的基本参数法定量分析程序，自主配置基准样品，通过一次荧光强度、二次荧光强度、相对荧光强度、标样元素荧光强度和各种所需基本参数的理论计算，对仪器定量分析程序进行标定，实现了对环境样品中单颗粒所含的元素进行定量分析。
　　 本文主要针对成都理工大学校园内及附近路口大气单颗粒的无机成分、来源和分布进行了初步研究。一方面从理论的角度，根据普遍适用的源解析模型对大气中可吸入颗粒物进行了源解析，首先把着眼点由排放源转到了受污染源影响的某一局部大气环境，即受体。通过分析采集的颗粒物样品推断颗粒物的来源，然后通过对大气颗粒物环境监测和显微分析确定各类污染源对受体贡献值；另一方面从实验角度，探索采集和分析大气中颗粒物的新方法，采用手工方法采集大气降尘样品，并将采集到的样品放到玻璃片上，压平后，不经过任何化学处理，由仪器定量测量样品颗粒所含主要元素的含量。最后用相关软件分析数据，绘制了成都理工大学校园内及附近路口颗粒中所含元素的相对强度分布图，揭示了大气单颗粒物的来源、形成机制和分布特征，进一步认识可吸入大气颗粒物的环境行为，为消除大气颗粒物的危害提供依据。
　　 综上所述，在大气环境监测中，微束微区X 射线探针分析技术是大气单颗粒元素成分分析的有效手段。该方法无需对样品进行复杂的制样处理，即可实现大气单颗粒中多种元素的快速定量分析，在环境监测、岩石矿物颗粒等微区元素分析的领域中具有重要意义。