北京灰霾天气大气颗粒物SEM观察与分析.doc

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1、北京灰霾天气大气颗粒物SEM观察与分析摘要：为研究灰霾天气中不同粒径颗粒物的形貌特征，以及区域点污染物的来源情况，采集了北京地区冬季重污染天中的某一日不同粒径颗粒物（PM2.5、PM10以及TSP（总悬浮颗粒物）），运用扫描电子显微镜分析技术（SEM）观察和分析了颗粒物形貌特征。结果表明：大气污染颗粒物具有不规则的形状，颗粒大小分布不均匀。对比不同粒径颗粒物SEM表明，PM2.5和PM10颗粒物在石英纤维膜上的吸附量较多，而TSP量相对较少，而且以小颗粒物为主，说明该区域受PM2.5和PM10颗粒污染物影响较大，结合颗粒分析和样品冬季采暖季采集时间及周围环境状况得出结论：该区

2、域主要受汽车尾气和冬季采暖的影响比较大。关键词：PM2.5；PM10；TSP；形貌特征；扫描电镜中图分类号：X513文？I标识码：A文章编号：16749944（2017）160032041引言大气颗粒物特别是可吸入颗粒物是影响城市空气质量和人们健康的主要污染物之一，它们不仅含有有毒有害物质，而且是其它污染物的载体，对人类健康和生态环境造成较大的危害和影响[1]O随着我国工业的飞速发展和机动车保有量急剧增加，一些发达地区PM2.5污染加剧，VOCs和NOx排放量显著增长，特别是以京津冀、珠江三角洲、长江三角洲等区域为代表的地区[2]o近年来处于TSP（总悬浮颗粒物）和PM10污

3、染尚未全面解决，PM2.5污染又日益加重的状况，导致能见度降低，持续的灰霾现象频繁发生[3]o灰霾会导致严重的空气污染，已成为一种新型灾害性天气。更严重的是灰霾发生时，空气中的细颗粒物浓度急剧增加，极易形成二次气溶胶，它们含有大量有毒有害化学成分，对人类健康造成极大威胁[4]。笔者采集了北京冬季重污染天气中某一日不同粒径颗粒物，通过SEM对颗粒物的形貌进行研究和分析。2材料与方法2.1样品米集使用武汉天虹公司TH-150D2X型智能中流量采集器，于2017年1月1日北京地区重污染天气时段，采集了北京某地24h的颗粒物样品，采集现场环境状况基本上以居民区为主，周围没有工厂和建筑

4、等施工作业。实验采集样品的采样滤膜均为石英纤维素滤膜，样品采集前，将滤膜放置于马弗炉中450°C焙烧4h以上，用溶剂清洗过的铝箔纸密封后使用。采样前后将滤膜放在恒温恒湿箱（温度为25°C,湿度为40%）中平衡。采集后的样品放置于・20°C冰柜中冷藏保存。现场采样前需要对采样器流量校正，依次安装好滤膜，连接到采样器上，调节采样流量，开始采样。空气流速设置为100L/min,连续采集24h。各采样点均利用经过预处理的石英滤膜采集样品。实验所用采样滤膜均为具有耐压度和耐热性高的石英纤维素滤膜，包括PM10滤膜，PM2.5滤膜和TSP滤膜。2.2样品的选取运用扫描电子显微镜（SEM）

5、对所采集的PM10>PM2.5和TSP颗粒物样品的形貌特征进行分析。2.3样品的制备用不锈钢剪刀从PM10>PM2.5和TSP样品滤膜上轻轻的剪取一小部分，按顺序用导电碳胶将剪取的滤膜样品固定于样品台上，压平，按顺序同样用导电碳胶固定于样品台上，压平，并记下这些样品的固定顺序，并用离子溅射仪在样品表面镀厚度约30埃的钳，使样品的导电性符合电镜观测要求。2.4仪器参数及工作条件日本日立/S4800-6301扫描电镜扫描电镜，扫描电镜最大分辨率1.5nm；放大倍率：1000X；测定条件为：工作电压20kV；加速电流15mA；工作距离15mmo3结果与讨论3.1PM2.5的形貌特征

6、图1为所采集的PM2.5颗粒不同放大倍数（1000〜10000倍）的扫描电镜图。由图可见纤维状物及其附着PM2.5颗粒物情况，纤维状物为石英纤维滤膜。从不同放大倍数的PM2.5图可以看出，PM2.5颗粒物并不是均匀地附着在滤膜表面，而是松散地附着在滤膜表面，滤膜空隙清晰可见，仔细观察可以发现PM2.5颗粒物形状各样、粒径不一、表面粗糙，其形状有球状、不规则状和链状，但大多数以球状颗粒物居多且表面不光滑。PM2.5粒径较小，成分较为复杂，通常是一些无机镀盐、多环炷类及不完全燃烧有机物聚集体，PM2.5颗粒物在北方城市冬季通常受汽车尾气和冬季采暖影响较大[5]o图中ax1000；

7、bx3000；cx5000；dx10000图1PM2.5颗粒不同放大倍数的扫描电镜3.2PM10的形貌特征图2为所收集的PM10颗粒表面不同放大倍数（1000—10000倍）的扫描电镜图。由图可见滤膜表面附着PM10颗粒物情况，从不同放大倍数的扫描电镜图可以看出，PM10颗粒物并不是均匀的附着在滤膜表面，而是松散附着在滤膜表面，滤膜空隙清晰可见，PM10颗粒形状非常不规则，有颗粒状、球形状、片状、棒状，多数聚集在一起，形状大多数以不规则颗粒物居多且表面不光滑，粒径大小不一，以小颗粒为主。PM10颗粒物是