通过颗粒物的表面表征等研究颗粒物的来源

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1、通过颗粒物的表面表征等研究颗粒物的来源内容摘要摘要：本文介绍一种通过颗粒物的形态、表面表征來研究颗粒物的方法，即大气颗粒物单颗粒分析方法，通过对颗粒物形态、表面表征研究的方法原理、使用仪器、分析物种以及物种形态的阐述，以及通过某些实例来说明通过这种方法对大气颗粒物进行的源解析。再通过实验——用核子微探针进行单个大气颗粒物的分析研究，来阐明单颗粒分析方法中的核子微探针法的具体应用及其发展趋势。关键字：单颗粒分析方法颗粒物表面表征大气颗粒物源解析大气污染核子微探针正文文字大小：大中小大气颗粒物在我国己成为大气污染的重要问题之一.大气颗粒物（又称气溶胶）的组

2、分复杂、性质多样，含有多种有毒有害物质，危害人体健康。影响生态环境.大气污染物按存在的物理状态可分为气体状态污染物和固体颗粒状态污染物。其屮大气颗粒物是指散布于大气中的所有固态或液态颗粒物，它们有自然来源，也有人为来源。人们通常所说的大气颗粒物，其空气动力学粒径范围在0.01〜100pm之间，统称为总悬浮颗粒物，其中空气动力学粒径小于10pm的颗粒物（PMI0）能较长时间飘浮于大气中并且容易被人体吸入到呼吸道内，因此又被称为可吸入颗粒物。在PMI0中，空气动力学直径大于2.5pm的颗粒称为粗粒子，小于2.5pm的颗粒物（PM2.5）称为细粒子。单颗粒分

3、析主要针对于形态特征比较明显的气溶胶，一般进行定性或半定量分析。对于大气颗粒物的研究中，全颗粒物样品分析结果只能代表样品中组分的平均水平，而单颗粒分析能够提供全颗粒物分析方法所无法提供的人量信息。同时单颗粒分析所需的采样时间短，很小质量的样品就可以进行分析，这使得对大气颗粒物短期组分变化的测量更精确；此外，单颗粒分析的数据可以用来作为自然源或人为源的“指纹”，从而使其在大气颗粒物源解析中得到了极大的应用。大气颗粒物的表面表征主要包括单个颗粒大小和形貌、粒度分布、表面积及体积、显微形貌、颗粒的聚集特性等以及颗粒物的吸附性、吸湿性、对光的吸收和散射性以及颗

4、粒物表面元素成分等。对大气颗粒物表面表征的研究仪器主要有光学显微镜（观察粒子直径＞1pm）.扫描电子显微镜（观察粒子直径＜1pm）.透射电子显微镜、原子力显微镜等专门研究微观形貌的仪器；同时也有一些研究微区成分的仪器包括能谱仪及波谱仪在内的电子微探针法、激光显微质谱法、质子诱导X射线荧光、显微质子诱导X射线荧光、核子微探针法、飞行吋间二次离子质谱仪等。显微镜法是通过不同类型的显微镜分别针对不同粒径进行显微观察，从而获得单个粒子具有的独特的形态特征（大小、颜色、形态、表面特征），来反映颗粒物的污染源。而对于微区成分的这些方法大部分是利用高能粒子束（光子、

5、电子、质子、离子等）入射颗粒物表面，收集高能粒子束和颗粒物表面原子相互作用激发的物理信号（特征X射线、二次电子、透射电子等），经过分析得岀相关的高分辨率的微区形貌及微区成分信号或微区结构信号，从而得到单颗粒物的有关信息，包括颗粒物形貌、粒度、结构、化学成分及矿物成分等。在上述方法中，电子显微镜与能谱连用是最为简便快捷的单颗粒表征技术。这些所获得单颗粒物信息同样可以根据其独特的特征来判断颗粒物的污染源。环境科学研究的一个重要任务是污染源解析，目前源解析的主要方法有3类：污染源排放清单法、扩散法和受体模型法，其中受体模型被认为是现阶段最有价值的分析工具，它

6、通过分析大气颗粒物化学成分和物理特性来推断污染物来源，估算各类污染源的贡献率。由于其不依赖于排放源的排放条件、气象、地形等因素，也不需用追踪颗粒物的迁移过程因而避开了模型计算遇到的困难，从而得到了迅速的发展。而其中的显微镜法适用于分析形态特征比较明显的颗粒物，单颗粒分析即属这一类。应用单颗粒分析手段获得的单个大气颗粒物的类型、大小、数量、形态、颜色、光学性质、化学成分等特征，可以用来直观地鉴别颗粒物来源，所得出的源解析结果比化学分析更具说服力。目前，在对单个气溶胶粒子进行分析时通常有三种方法：⑴带X射线能谱分析的电子徽探针分析法(ElectronPro

7、beXrayMicroAnalysis,简写EPXMA)；(2)激光显微质潜法(LaserMassMicroanalysis.简写LAMMA)；(3)核子微探针(NuclearMicroprobe.简写NM)或扫嘯质子微探针(ScanningProtonMicroprobe,简写为SPM)分析法.前两种方法能对单个气溶胶粒子中的主量和少量元素的含量进行分析测定，其中EPXMA分析法的灵敏度较低，只能分析含量在lOOOppm上的那些元素，所分析的元素的个数通常为10—15个；LAMMA分析法在定量分析方面尚不够成熟、可靠.然而NM法或SPM分析法却具有高

8、得多的灵皱度，能够分析测定含量在ppm量级的那些元素。所分析的元素的个层可达20-30个•而E