青岛沿海地区春季大气颗粒物矿物组成特征和来源分析
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大气环境中细颗粒物的化学组成与来源解析大气环境中的细颗粒物(PM2.5)对人类健康和环境质量造成了重要影响。
了解细颗粒物的化学组成和来源是完善大气污染治理策略的关键。
本文将对大气环境中细颗粒物的化学组成进行解析,同时分析其主要来源。
一、细颗粒物的化学组成大气环境中的细颗粒物主要由无机物和有机物组成。
无机物包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等,而有机物则包括多环芳香烃、多氯联苯等。
1. 无机物硫酸盐是细颗粒物中重要的成分之一。
它主要来自于燃煤、石油燃烧等工业排放以及交通尾气中的硫氧化物。
硝酸盐则是大气中另一个重要的有毒无机物,主要来源于汽车尾气中氮氧化物的氧化反应。
铵盐则来自于氨气和硫酸盐、硝酸盐等的反应,也是大气中的重要成分。
2. 有机物有机物的来源复杂多样,包括汽车尾气、工业排放、生物排放等。
多环芳香烃是大气中常见的有机物之一,主要来自于燃煤、石油燃烧以及工业废气排放。
多氯联苯则主要来自于废物焚烧和工业过程中使用的氯化物。
二、细颗粒物的主要来源大气环境中的细颗粒物来源复杂,主要可以分为自然源和人为源两大类。
1. 自然源自然源包括火山喷发、沙尘暴、植物挥发等。
火山喷发会释放大量的硫酸盐和灰尘颗粒,对大气质量产生显著影响。
沙尘暴则会携带大量的沙尘颗粒进入大气层,其中包含有机物和无机物。
植物的挥发物也会贡献一部分的有机物颗粒。
2. 人为源人为源是细颗粒物的主要来源之一。
工业排放是大气细颗粒物的重要来源,包括燃煤、石油燃烧、废气排放等。
汽车尾气也是细颗粒物的重要来源,其中的氮氧化物和有机物成分较高。
此外,家庭燃煤、焚烧垃圾等都会释放大量的细颗粒物。
三、细颗粒物的化学组成与来源的关系细颗粒物的化学组成与来源之间存在着密切的关系。
例如,工业排放中的硫氧化物与大气中的氨气反应会生成硫酸盐颗粒;工业排放中的氮氧化物在大气中的氧化作用下会生成硝酸盐颗粒。
汽车尾气中的有机物与大气中的硝酸盐等反应也会造成有机物的含量增加。
细颗粒物的来源分析有助于确定治理措施。
大气颗粒物来源解析大气颗粒物是指悬浮在大气中的微小颗粒,它们可以分为可见颗粒物(直径大于或等于2.5微米)和细颗粒物(直径小于2.5微米)。
大气颗粒物的来源多种多样,包括自然源和人为源。
本文将对大气颗粒物的来源进行解析,并探讨其对环境和健康的影响。
一、自然源自然界中的大气颗粒物主要来自以下几个方面:1. 自然气溶胶:自然气溶胶是大气中最主要的颗粒物来源之一。
它们包括由植物排放的挥发性有机物、海水中的盐粒和海藻所产生的物质等。
这些气溶胶颗粒物通过自然过程如挥发、风蚀和植物代谢等进入大气中。
2. 地壳物质:地壳物质的风蚀和搬运也是大气颗粒物的重要来源。
例如,风蚀的沙尘暴可以将土壤中的颗粒物带入大气中,形成PM10(可吸入颗粒物直径小于等于10微米)。
此外,火山喷发、地震等地壳活动也会产生大量的颗粒物。
二、人为源人类活动对大气颗粒物的贡献也不可忽视。
以下是一些主要的人为源:1. 工业排放:工业生产中的燃煤、燃油等燃烧过程会产生大量的颗粒物。
这些颗粒物包括各种有害物质,如二氧化硫、二氧化氮和重金属等。
2. 交通排放:机动车辆的尾气是大气颗粒物的重要来源。
尾气中的氮氧化物和挥发性有机物经过复杂的化学反应,会形成细颗粒物和臭氧等污染物。
3. 生物质燃烧:生物质燃烧是农村地区主要的大气颗粒物来源之一。
例如,农作物秸秆焚烧和柴火燃烧会释放出大量的细颗粒物和污染物。
人为活动对大气颗粒物的贡献日益增加,导致大气质量下降,对环境和人体健康带来威胁。
大气颗粒物对环境和健康的影响大气颗粒物的存在对环境和人体健康产生多方面的影响:1. 空气质量:大气颗粒物的增加会导致空气质量下降,降低能见度,影响空气清新程度,对人们的户外活动、景观观赏等产生不利影响。
2. 呼吸健康:细颗粒物可以穿透到呼吸道最深处,对肺部产生损害。
长期暴露于高浓度的颗粒物中,会增加哮喘、慢性阻塞性肺疾病、心血管疾病等的发生风险。
3. 生态系统:大气颗粒物对植物和动物也有一定影响。
大气环境中细颗粒物的来源与分布特征研究细颗粒物(PM2.5)是指空气中直径小于等于2.5微米的固体和液体颗粒物,其中包括灰尘、烟尘、颗粒状凝结物、细菌等。
它们对人类健康和环境造成的危害已经引起了广泛关注。
本文将探讨大气环境中细颗粒物的来源与分布特征。
一、细颗粒物的主要来源1. 工业排放工业生产是大气中细颗粒物的重要源头之一。
例如,燃煤电厂、钢铁厂、化工厂等在生产过程中会产生大量烟尘、颗粒状凝结物等PM2.5污染物。
这些工业排放物通过烟囱或排放口释放到大气中,成为细颗粒物的主要来源之一。
2. 交通排放汽车尾气中的颗粒物也是大气中细颗粒物的主要来源之一。
尤其是柴油车、煤燃机车等高排放车辆,其尾气中的颗粒物含量较高,对空气质量产生不利影响。
此外,交通拥堵和车辆过多也会导致细颗粒物的生成和排放增加。
3. 生物质燃烧生物质燃烧是大气中细颗粒物的又一重要来源。
农村地区和贫困地区常常使用生物质燃料(如柴火、秸秆等)进行取暖和烹饪,这些燃烧过程会释放出大量的PM2.5污染物。
此外,森林火灾也会导致大量的细颗粒物进入大气。
4. 煤炭燃烧煤炭燃烧是导致大气细颗粒物增加的主要原因之一。
燃煤主要用于工业生产、发电和供暖等方面,其燃烧产生的烟尘、颗粒物等污染物都会成为细颗粒物的重要来源。
二、细颗粒物的分布特征1. 地域差异大气环境中细颗粒物的浓度存在明显的地域差异。
城市与农村、沿海地区与内陆地区、工业区与非工业区等地方的细颗粒物浓度差别较大。
通常情况下,工业密集区和交通繁忙区的细颗粒物浓度较高。
2. 季节变化细颗粒物的浓度也会随着季节的变化而变化。
冬季通常是大气中细颗粒物浓度最高的时候,这与取暖需求、农村生物质燃烧和降雨减少等因素有关。
而夏季由于高温和光照的作用下,细颗粒物浓度相对较低。
3. 远程传输细颗粒物不仅在局部区域内传播,还可以通过大气运输在远距离范围内扩散。
例如,沙尘暴是导致细颗粒物远程传输的重要原因之一。
沙尘暴将细颗粒物从沙漠地区带入其他地区,造成了跨境、跨国等细颗粒物扩散的现象。
大气颗粒物物源解析及来源示踪大气颗粒物是由于人类活动和自然过程而产生的微小固体和液体颗粒悬浮在空气中。
这些颗粒物的来源非常复杂,可能包括燃烧排放、工业废气、交通尾气、土壤扬尘等。
大气颗粒物的物源解析和来源示踪对于了解大气污染形成机制、采取相应措施以及保护环境具有重要意义。
首先,根据颗粒物的物源解析,可以分析出不同来源的颗粒物成分和特征。
燃烧排放是大气颗粒物的主要来源之一,例如煤燃烧、汽车尾气的颗粒物含有较高的黑碳含量和金属元素。
工业废气中排放的颗粒物可能含有一些特定的化学物质,如重金属、有机化合物等。
土壤扬尘中的颗粒物则可能富含无机盐、土壤微生物等。
通过分析颗粒物的化学成分以及其与不同来源的关系,可以判断不同来源颗粒物在大气中的贡献程度。
其次,颗粒物的来源示踪可以用于追踪颗粒物的传输和扩散过程。
颗粒物在大气中的传输和扩散是一个复杂的过程,不同来源的颗粒物具有不同的传输特征。
例如,移动源排放的颗粒物主要分布在城市和交通路口附近,而工业废气排放的颗粒物则可能随风向迁移较远。
通过示踪颗粒物的来源,可以了解颗粒物的传输路径,从而制定相应的污染控制措施。
值得注意的是,在大气颗粒物的物源解析和来源示踪中,仅仅依靠化学成分分析是远远不够的。
因为不同来源的颗粒物可能具有相似的化学成分,而不同来源之间的化学成分差异可能受到其他因素的干扰。
因此,需要结合其他手段和技术,如气象条件、同位素示踪、模型模拟等,来进行更准确的物源解析和来源示踪。
并且,颗粒物的来源示踪还可以结合人为活动与自然过程的时间和空间变化来进一步提高准确性。
最后,大气颗粒物的物源解析和来源示踪不仅对于环境保护具有重要意义,还对健康和气候变化等领域有着广泛影响。
颗粒物对人体健康产生负面影响,如导致呼吸系统疾病、心血管疾病等。
通过深入了解大气颗粒物的物源和来源,可以有针对性地减少污染物排放、改善空气质量,从而保护人类健康。
此外,大气颗粒物还对气候变化有影响,部分颗粒物能够吸收或反射太阳辐射,从而影响地球能量平衡。
供应链金融对中小企业融资的影响一、供应链金融的概念及特点供应链金融是指以供应链上的交易信息和资金流作为基础,通过金融手段为供应链各方提供资金融通、风险管理和增值服务的全过程金融服务。
它的核心在于以供应链上实际的交易活动为依托,通过金融机构提供的融资、融通和结算服务,为整个供应链提供金融支持,以满足各参与主体的融资需求,实现整个供应链的资金流和信息流的高效运转。
供应链金融具有如下特点:一是可观性。
供应链金融着眼于整个供应链,因此融资基础实体多,业务规模大。
尤其是在国际贸易方面,融资规模更为庞大,对金融机构的支付能力、风险抵御能力和资信状况等都有较高的要求。
二是稳定性。
由于供应链融资案业务长期性强,融资辅助设施要求严格,对整个供应链运转稳定性的要求较高。
三是灵活性。
供应链融资与实物流转相结合,对资金流的要求既灵活又多样化。
四是风险多样化。
在供应链金融中,金融机构的风险不再只受单一企业的信用状况的乘数效应,而是包括供应链中的风险共担,实现风险多样化。
供应链金融具有以上几个特点,使得它成为一种对中小企业融资有重大影响的金融方式。
二、供应链金融对中小企业融资的积极影响1.增加中小企业的融资渠道供应链金融为中小企业提供了新的融资渠道。
传统上,中小企业要想获得融资,往往会面临诸多的限制和条件。
而借助供应链金融,中小企业有了更多的融资渠道,比如应收账款融资、存货融资、订单融资等多种形式的融资方式,为中小企业提供了更加灵活和多样的融资选择。
这对于中小企业来说,意味着他们有更多的机会获得融资支持,有助于解决中小企业融资难的问题。
2.提高中小企业的融资效率供应链金融不仅为中小企业提供了更多的融资渠道,更能够提高中小企业的融资效率。
传统上,获得融资往往需要中小企业提供大量的抵押品和担保措施,审批流程繁琐,时间周期较长。
而供应链金融具有快速便捷的特点,通过对供应链的分析和融资技术手段,使中小企业能够更快速地获得资金支持,从而提高了融资的效率和速度。
大气颗粒物的颗粒大小分布特征大气颗粒物是指在大气中悬浮的固体或液体微小颗粒。
根据颗粒物的颗粒大小不同,可以将其分为可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5),它们对人体健康和环境污染具有重要影响。
颗粒物的分布特征是指颗粒物在大气中的浓度分布情况,它受到多种因素的影响。
首先,大气颗粒物的来源很多,包括工业排放、交通尾气、燃煤排放等。
不同的源头产生的颗粒物也有不同的粒径分布。
例如,燃煤排放主要包含较大颗粒物,而交通尾气则会产生较多的细颗粒物。
其次,大气中的颗粒物分布也受到气象条件的影响。
气象因素如风速、温度和湿度等,会对颗粒物的扩散和沉降起到重要作用。
当风速较大时,颗粒物容易通过扩散分散到较大范围,而风速较小的情况下,则会造成颗粒物的积累和浓度升高。
此外,温度和湿度对颗粒物的生成和沉降也有一定的影响。
温度较高时,颗粒物的生成速率会加快,而湿度较高则会促使颗粒物降落到地面。
大气颗粒物的颗粒大小分布特征也与地理因素有关。
城市和乡村地区的颗粒物分布差异很大。
在城市地区,机动车排放、工业排放和建筑工地等因素会导致颗粒物浓度升高。
而乡村地区的颗粒物主要来源于农业活动,如农作物燃烧和农药使用等。
由于乡村地区相对较为开阔,颗粒物扩散的机会更多,导致颗粒物浓度较城市地区较低。
另外,颗粒物的粒径大小对人体健康影响也不同。
细颗粒物(PM2.5)能够进入人体呼吸道深处,对呼吸系统造成更大的伤害。
而可吸入颗粒物(PM10)主要滞留在鼻腔和上呼吸道,并不能深入肺部。
因此,细颗粒物对人体健康的危害更高。
为了监测和控制大气颗粒物的污染,许多国家和地区都建立了大气颗粒物监测网络。
监测网络可以实时监测颗粒物的浓度和大小分布情况,以便采取相应的污染治理措施。
例如,一些城市会根据监测结果实施交通限行措施、减少工业排放或提高工业排放标准,来降低颗粒物浓度。
总之,大气颗粒物的颗粒大小分布特征是受到多种因素共同影响的。
相关的监测和控制措施对于减少大气颗粒物污染,保护人类健康和改善环境质量具有重要意义。
大气颗粒物形态特征及来源识别分析大气颗粒物,简称PM(Particulate Matter),是一种常见的大气污染物。
它由空气中的颗粒物组成,包括固态和液态颗粒物。
大气颗粒物的形态特征及其来源的识别分析对于了解大气污染的成因和防治具有重要意义。
大气颗粒物的形态特征主要包括粒径和组成。
粒径是指颗粒物的大小,通常以直径来衡量。
根据粒径不同,大气颗粒物可以分为可吸入颗粒物(PM10)和可入肺颗粒物(PM2.5)。
PM10指直径小于等于10微米的颗粒物,PM2.5指直径小于等于2.5微米的颗粒物。
这两种颗粒物能够悬浮在空气中,并进入人体呼吸系统,对健康产生严重影响。
组成是指大气颗粒物的成分组成。
大气颗粒物主要包括无机物和有机物。
无机物由硫酸盐、硝酸盐、铵盐等组成,它们往往是大气污染的重要指标。
有机物则包括有机碳、多环芳烃等,它们是大气颗粒物中的有机分馏物,来源于汽车尾气、燃煤等。
大气颗粒物的来源识别分析有助于判断污染源以及采取相应的治理措施。
来源识别分析主要包括化学成分分析和元素富集因子分析。
化学成分分析通过检测大气颗粒物中的化学成分,如硫酸盐、硝酸盐等,来确定其来源。
例如,硝酸盐可能来源于汽车尾气或燃煤污染,而硫酸盐主要来自于燃煤污染。
通过对化学成分的分析,可以初步判断大气颗粒物的来源。
元素富集因子分析也是一种常用的来源识别方法。
它通过测定大气颗粒物中的元素含量,并与污染源元素的特征比较,来确定污染源。
例如,铅和锌元素含量升高,可能表示汽车尾气污染;钾、钙和镁的富集可能来自于土壤扬尘等。
通过对元素含量的分析,可以进一步确定大气颗粒物的具体来源。
大气颗粒物的来源识别分析需要借助先进的仪器设备和技术手段。
常用的分析方法包括原子吸收光谱法、质谱法、X射线荧光光谱法等。
这些方法能够准确、快速地测定大气颗粒物中的化学成分和元素含量,为源头识别提供了有力的支持。
大气颗粒物形态特征及来源识别分析对于改善空气质量、保护人民健康具有重要意义。
大气颗粒物的组分分析与来源解析研究近年来,随着城市化进程的快速发展,大气颗粒物成为了大城市环境中一个备受关注的问题。
大气颗粒物主要包括可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5),它们对人体健康和大气环境造成了严重的影响。
因此,对大气颗粒物的组分分析与来源解析进行研究,将对改善空气质量和保护人民的健康具有重要意义。
首先,大气颗粒物的组分分析是研究大气颗粒物中的不同化学组成的方法。
大气颗粒物的主要成分包括碳黑、硫酸盐、硝酸盐、铵盐等。
其中,碳黑是由燃烧过程中产生的,主要来自于交通工具的尾气排放,工业生产以及生物质燃烧等。
硫酸盐和硝酸盐则与化石燃料的燃烧有关,如燃煤和机动车尾气中的氮氧化物和硫氧化物的排放。
铵盐则是由氨和硫酸、硝酸等气体反应生成的。
其次,大气颗粒物的来源解析是确定大气颗粒物中不同组分的来源与贡献量的方法。
来源解析的基本原理是通过测量和分析大气颗粒物中的特定化学物质,对其来源进行判别。
其中,主要的来源有交通排放、工业排放、生物质燃烧等。
交通排放是大气颗粒物中碳黑的主要来源,尤其是空气中的PM2.5。
工业排放则主要贡献硫酸盐和硝酸盐的来源。
而生物质燃烧是产生有机碳颗粒物的一种重要途径。
对大气颗粒物的组分分析与来源解析研究不仅可以定量掌握大气颗粒物的污染状况,还可以帮助进一步采取相应的治理措施。
例如,在交通拥堵较为严重的城市,减少机动车尾气的排放是改善空气质量的关键。
通过分析大气颗粒物中碳黑的组分,可以判断交通排放在空气污染中的贡献,并相应地制定减排政策。
此外,通过分析大气颗粒物中硫酸盐和硝酸盐的来源,可以确定工业废气排放的污染程度,并督促企业加强粉尘治理和减少排放。
大气颗粒物的组分分析与来源解析研究还有助于深入了解大气污染物的传输规律。
通过对大气颗粒物中不同组分的来源解析,可以在一定程度上追踪污染物的传输路径和空气污染来源地。
这对于跨区域和跨国界的大气污染治理具有重要意义。
只有通过深入研究大气颗粒物的来源和组分,才能制定出更切实可行的控制措施,并实现空气质量的改善和环境保护的目标。
大气颗粒物的来源与特征分析大气颗粒物,又称颗粒状物质、悬浮颗粒物,是指悬浮在大气中的微小固体和液体颗粒,其直径一般小于10微米。
这些颗粒物对环境和人类健康都有着重要的影响。
本文将对大气颗粒物的来源与特征进行分析。
一、大气颗粒物的来源大气颗粒物的来源多种多样,主要可以分为自然来源和人为来源两类。
1. 自然来源自然来源的大气颗粒物主要包括火山喷发、沙尘天气以及海洋风起、山风起等自然灾害引起的颗粒物。
火山喷发会释放大量的火山灰和气溶胶,这些颗粒物会进入大气层并随风传播到远处。
沙尘天气指的是沙漠地区的沙尘暴或尘卷风,它们会将大量的沙尘和颗粒物卷起,随着气流传播到其他地区。
海洋风起、山风起也会将海洋中的盐分和颗粒物带到空气中。
2. 人为来源人为来源的大气颗粒物主要包括工业排放、交通尾气、燃煤排放、农作物和生物质燃烧等。
工业生产过程中排放的废气中常含有颗粒物,例如钢铁厂、水泥厂等;交通运输中的汽车尾气也会排放颗粒物;燃煤是一种主要能源,其燃烧会释放大量的颗粒物;同时,农作物和生物质的燃烧也是重要的颗粒物来源之一。
二、大气颗粒物的特征大气颗粒物具有一些特征和性质,了解这些特征有助于我们更好地认识大气颗粒物的影响和防治。
1. 粒径分布大气颗粒物的粒径种类众多,根据其粒径大小,可以将其分为PM10(直径小于10微米)、PM2.5(直径小于2.5微米)以及更细的PM1.0和PM0.1等。
较细的颗粒物更容易进入呼吸道,对人体健康的影响更为严重。
2. 组分成分大气颗粒物的成分复杂,主要由无机盐、元素碳、有机物、金属元素等组成。
其中,无机盐以硫酸盐和硝酸盐为主要成分,元素碳主要来源于燃煤排放和机动车尾气,有机物则包括挥发性有机物和非挥发性有机物。
3. 传输与沉降大气颗粒物在大气中传输的距离和时间,与其粒径大小、密度、气象条件等因素有关。
一般来说,较大的颗粒物更容易沉降,而较小的颗粒物则能够长时间地悬浮在空气中。
4. 健康影响大气颗粒物对人体健康的影响非常严重。
青岛市大气颗粒物污染特征及变化规律青岛市是我国东部沿海城市之一,其大气颗粒物污染问题备受关注。
近年来,青岛市在大气颗粒物的监测、控制、管理等方面取得了显著成效。
本文将从青岛市大气颗粒物污染特征及变化规律两方面进行探讨。
青岛市大气颗粒物主要有PM10和PM2.5两种形态。
PM10是指空气动力学当中粒径小于等于10微米的颗粒物,其来源主要为扬尘、工业生产、机动车尾气等;PM2.5是指空气动力学当中粒径小于等于2.5微米的颗粒物,其来源主要为工业生产、机动车尾气、燃煤等。
青岛市大气颗粒物污染的主要特征表现为:(1)季节差异显著青岛市大气颗粒物的季节分布呈现明显的春秋高,夏冬低的特征。
其中春季PM10和PM2.5浓度最高,大气污染指数也最高;冬季PM10和PM2.5浓度次之,但严重污染天气几率较大;夏季PM10浓度最低,但PM2.5浓度难以降低,此时污染主要来源于工业生产和机动车尾气。
(2)空气污染物的较高浓度主要分布在城市中心区青岛市大气颗粒物的污染主要分布在城市中心区,其次是道路两侧和工业区,而城市周边污染较小。
城市中心区大气颗粒物污染的原因主要是交通工具尾气和城市建设施工过程中的扬尘。
(3)大气颗粒物组分成分比例存在明显差异青岛市大气颗粒物PM10的主要组分为硫酸盐、氯化物、硝酸盐等,而气溶胶是PM2.5的主要组分。
与其他城市相比,青岛市大气颗粒物硫酸盐和硝酸盐比例较低,但氯化物比例较高。
自2001年起,青岛市开始对大气颗粒物进行监测。
经过多年的努力,青岛市大气颗粒物污染得到了有效控制。
具体表现为:(1)PM10和PM2.5浓度不断下降2013年,青岛市平均PM10浓度为74 ug/m3,PM2.5浓度为45 ug/m3,分别比2012年下降了19.6%和26.5%,比较2011年下降了23.9%和15.6%。
这表明青岛市大气颗粒物污染得到了有效控制。
(2)严重污染天气减少青岛市的严重污染天气逐年减少。
青岛沿海地区春季大气颗粒物矿物组成特征和来源分析冯旭光1, 3, 蒋富清1, 2 , 朱潇1, 3, 张晋1, 3, 董江1, 3, 王长庆4, 李安春1(1. 中国科学院海洋研究所, 中国科学院海洋地质与环境重点实验室, 山东青岛 266071; 2. 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室, 山东青岛 266061; 3. 中国科学院大学, 北京 100049;4. 中国地质大学(武汉) 工程学院, 湖北武汉 430074)摘要: 2016年春季在青岛地区采集总悬浮颗粒物样品, 利用X-射线衍射仪对其碎屑和黏土矿物进行分析, 结果表明在不同空气质量采集的样品中, 矿物组成有明显差异。
对较差天气下采集的样品进行黏土矿物分析, 识别出伊利石、蒙皂石、绿泥石和高岭石等4种主要黏土矿物。
利用蒙皂石-伊利石-高岭石三角图解、亚洲沙尘暴数值预报系统和颗粒物后向轨迹分析, 对较差天气下采集的颗粒物来源进行分析, 发现颗粒物主要来自亚洲内陆(组分百分比48.3%)和青岛附近地区(组分百分比51.7%); 利用后向轨迹对较好天气下采集的样品分析, 发现颗粒物不仅有亚洲内陆(组分百分比34.43%)和青岛附近地区的来源(组分百分比42.62%), 还有东南向气流搬运而来的海盐颗粒物(组分百分比22.95%)。
通过以上研究, 对青岛地区春季大气颗粒物的矿物组成和来源有了详细的认识, 对于了解大气颗粒物对青岛沿海地区空气质量、海洋生态环境的影响具有重要的意义。
关键词: 大气颗粒物; 碎屑矿物; 黏土矿物; 后向轨迹分析中图分类号: P532; P736.21 文献标识码: A 文章编号: 1000-3096(2019)01-0001-14DOI: 10.11759/hykx20180413001大气颗粒物是大气中对人体产生危害的主要污染物之一, 对人类和动植物健康、大气能见度、全球生物地球化学循环, 以及全球气候变化产生巨大影响[1-3]。
矿物颗粒是大气颗粒物的主要组成成分, 它可以直接反映颗粒物的来源及成因信息, 因此查明矿物颗粒的组分及其变化特征, 对于阐明矿物颗粒的来源、治理城市大气污染和提高空气质量都具有重要的意义[4]。
此外, 大气颗粒物可以通过散射和吸收太阳辐射以及地球的长波辐射来直接影响地球系统的辐射能量收支平衡, 产生直接的气候效应; 也可以作为云和雾的凝结核, 影响其光学特性, 产生间接的气候效应。
这两种不确定性效应对局地、区域乃至全球的气候都会产生重要的影响[5-6]。
不同气溶胶组成, 其气候效应具有很大差异, 因此认识其矿物组成, 可以更好地判定气溶胶光学厚度、单次散射反照率等光学参数, 对了解其气候效应具有重要作用[7-8]。
本文通过在青岛沿海地区采集大气中的总悬浮颗粒物, 对其中的碎屑矿物和黏土矿物组成进行了分析, 同时结合亚洲沙尘暴数值预报系统和后向轨迹分析模型, 识别不同天气下青岛沿海地区大气颗粒物的来源、搬运路径和形成机制。
这些信息对了解大气颗粒物对青岛沿海地区空气质量、海洋生态环境以及区域气候的影响等方面具有重要的意义。
1 地质环境在中国, 每年春季大量亚洲沙尘气溶胶随沙尘暴的发生进入到对流层中, 并且在一定的大气环流背景下输送到上千公里以外的人口密集地区, 导致局地和区域大气颗粒物浓度急剧上升, 大气能见度显著下降。
从西北、北方沙漠地区向中国东部及东部海域输送大量的粉尘物质, 不仅使中国东部大气颗粒物的矿物组成和化学成分等理化特性发生改变, 而且还包含有粉尘源区, 以及季风强度的信息[9]。
春收稿日期: 2018-04-13; 修回日期: 2018-07-09基金项目: 国家自然科学基金项目(41576050, 41776065); 中国科学院战略性先导科技专项(A)类(XDA11030302) ; 全球变化与海气相互作用专项(GASI-GEOGE-02)[Foundation: National Natural Science Foundation of China, No. 41576050, No. 41776065; the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences, No.XDA11030302; Global Change and Air-Sea Interaction, No. GASI-GEOGE-02]作者简介: 冯旭光(1993-), 男, 河南许昌人, 硕士研究生, 主要从事海洋沉积学研究, E-mail: xgfeng1993@; 蒋富清(1972-), 男, 通信作者, 新疆呼图壁人, 研究员, 主要从事海洋沉积学研究, E-mail: fqjiang@季是我国北方沙尘天气频繁出现的季节[10], 沙尘天气发生时, 狂风裹着大量的粉尘, 使得大气中的颗粒物迅速增加, 大气污染加剧, 空气质量恶化, 对人们日常生活和国民经济的可持续发展造成了严重的影响。
沙尘在传输过程中, 其所携带的矿物气溶胶与化石燃料燃烧、机动车尾气等排放的高浓度二氧化硫、氮氧化物、有机物等污染物相互作用, 对区域环境、生物地球化学循环, 以及全球气候变化产生深远的影响。
沙尘是近几年我国中东部地区发生强霾污染的主要原因之一[11]。
Tao 等[12]结合卫星遥感和地面观测资料对2009—2011年华北平原的区域性霾过程进行分析, 发现远距离输送的沙尘对区域性霾天气的形成有重要的贡献。
青岛位于山东半岛东南部, 与世界第二大粉尘源区——中国中西部沙漠和黄土高原地处同一纬度带, 并处于亚洲大陆粉尘源区的下风向, 受西风和冬季风共同影响, 因而受沙尘的影响尤为显著[13]。
2 材料和方法2.1 样品采集此次实验共采集16个样品, 时间从2016年3月7日到4月14日(表1)。
为了尽量减少人为因素的影响, 将崂应2031型智能大流量TSP(PM 10)采样器安放在中国科学院海洋研究所(青岛)研究生宿舍楼顶平台(海拔高度45 m)进行大气悬浮颗粒物的采集, 每48小时连续采集颗粒物样品(由于仪器故障, 3、7、8、13、16号样品采样时间未到48 h, 其中5号样品为空白样), 滤膜材质为玻璃纤维, 大小为25 cm× 20 cm 。
采样步骤具体如下:(1) 采样前, 先把空白滤膜烘干(50℃); (2) 用分析电子天平(精度为0.1 mg)称质量后, 装入封口塑料袋并编号;(3) 将空白滤膜放入采样器中采集总悬浮颗粒物(TSP), 记录大气流速和釆样时间;(4) 连续采样48 h 后, 将滤膜取出, 烘干(50℃)后称质量, 然后放入封口袋保存, 以备测试。
釆样前、后滤膜质量差即为颗粒物样品质量, 并根据样品质量和流过的大气体积, 计算大气颗粒物浓度。
样品采集后, 分别进行X 射线衍射、扫描电镜和能谱和黏土矿物分析, 同时采集了4个本地大气降尘样品, 进行了黏土矿物分析, 用于颗粒物来源研究。
表1 采样信息 Tab. 1 Sampling information 采样时间/(年-月-日T 时︰分) 序号滤膜编号采样起始采样结束质量浓度/(µg/m 3)1 Hys-03-01 2016-03-07 T10︰47 2016-03-09 T10︰47 1992 Hys-03-02 2016-03-09 T12︰37 2016-03-11 T12︰37 943 Hys-03-03 2016-03-11 T14︰18 2016-03-12 T15︰16 2554 Hys-03-04 2016-03-13 T15︰05 2016-03-15 T15︰05 2336 Hys-03-06 2016-03-15 T16︰16 2016-03-17 T16︰16 81 7 Hys-03-07 2016-03-17 T16︰52 2016-03-19 T07︰15 758 Hys-03-08 2016-03-19 T17︰12 2016-03-21 T11︰10 277 9 Hys-03-09 2016-03-22 T07︰55 2016-03-24 T07︰55 178 10 Hys-03-10 2016-03-24 T09︰11 2016-03-26 T09︰11 157 11 Hys-03-11 2016-03-27 T12︰17 2016-03-29 T12︰17 239 12 Hys-03-12 2016-03-29 T13︰32 2016-03-31 T13︰32 236 13 Hys-03-13 2016-03-31 T18︰27 2016-04-02 T02︰47 293 14 Hys-03-14 2016-04-03 T09︰48 2016-04-05 T09︰48 155 15 Hys-03-15 2016-04-05 T10︰49 2016-04-07 T10︰49 75 16 Hys-03-16 2016-04-07 T16︰01 2016-04-09 T09︰01 320 17 Hys-03-172016-04-12 T16︰15 2016-04-14T16︰15 1372.2 碎屑矿物分析直接剪取20 mm×20 mm 滤膜样品, 固定在载样台上, 滤膜样品表面保持平坦, 使用X 射线衍射仪(XRD)进行全样矿物组成的定性分析, 鉴定主要矿物组成。
分析仪器为德国布鲁克(Bruker)D8 Ad-vance 粉晶X 射线衍射仪, CuK α辐射, 管流40 mA, 管压40 kV, 扫描角度(2θ) 5°~65°, 步长0.02°, 步频0.5 s/步。
将获得的X 射线衍射图谱中各个矿物的特征峰拟合, 求出各矿物的衍射峰总强度, 得出不同类型矿物的组分百分比[14-16]。
2.3 矿物形貌特征和化学组成用扫描电子显微镜对薄片样品进行矿物形貌和能谱分析, 用于识别颗粒物样品的矿物组成, 样品分析是在中国科学院海洋研究所电镜中心测试完成, 分析仪器是日立S-3400型扫描电子显微镜及能谱仪。
2.4 黏土矿物分析对采集的颗粒物样品中小于2 μm 的黏土矿物进行提取, 具体方法如下。
首先剪取适量滤膜放入烧杯中, 加入0.05 mol/L 六偏磷酸钠溶液, 然后用超声波分散滤膜和样品, 最后加入5%双氧水20 mL, 除去有机质, 以获得其中的碎屑组分。
而对于大气降尘样品, 分散后加入5%双氧水20 mL, 获得碎屑组分。
利用离心法从碎屑组分中提取<2 μm 的黏土组分, 离心机为美国热电公司生产的ST16高速离心机, 其转速和时间(900 r/min, 3 min)依据SediCalc 软件[17]计算得出。