西寧—靜寧一帶大氣降塵礦物與人體常見有機(jī)酸作用研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和社會的飛速發(fā)展，大氣污染也作為發(fā)展的代價日益嚴(yán)重，并嚴(yán)重影響著人類的生活和工作環(huán)境，對人體健康造成巨大危害。霧霾天氣的頻發(fā)更是讓人們意識到了大氣顆粒物污染的嚴(yán)重性，然而，已有的大氣顆粒物相關(guān)研究僅局限在物化特征及對人體危害的劑量效應(yīng)，具體對危害機(jī)理的研究還較少。大氣顆粒物通過呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)進(jìn)入人體，進(jìn)而對人體造成傷害。眾所周知，人體內(nèi)環(huán)境中含有種類繁多的有機(jī)酸，研究有機(jī)酸和降塵的相互作用過程對探討大氣顆粒物的危害機(jī)理具有重

2、要的意義。
　　本論文以降塵與有機(jī)酸溶解過程為主線，探討了不同有機(jī)酸種類、有機(jī)酸濃度、固液比、溫度及反應(yīng)時間對降塵及其主礦物溶解過程的影響，利用pH/電導(dǎo)率儀對反應(yīng)過程中體系的pH及電導(dǎo)率進(jìn)行測定;利用XRD、SEM及ICP手段對反應(yīng)后固體的物相、形貌和濾液中的溶出元素進(jìn)行分析。此外，本文還以鈉長石為基底礦物，分別探討了石英、方解石、絹云母及其混合礦物與鈉長石混合后溶液中Al、Si溶出情況，并利用微量熱儀對酸溶過程的熱變化情況進(jìn)行

3、測定，以更好地理解酸溶過程。結(jié)果如下:
　　不同有機(jī)酸對降塵及礦物造成了不同程度的溶蝕，溶出大量Ca2+、Mg2+、Si、Al3+、Fe3+、K+，使溶液pH及電導(dǎo)率迅速升高，對接觸溶液的理化性質(zhì)造成明顯影響。降塵中方解石和白云石分別在10min和16h后完全溶解，降塵中各礦物的溶出順序為方解石＞白云石＞鈉長石＞云母，石英。礦物中溶出的Ca2+與草酸、酒石酸和檸檬酸根離子會結(jié)合形成沉淀，因此，方解石、白云石及降塵與有機(jī)酸溶液反應(yīng)過

4、程中電導(dǎo)率迅速降低至近0。降塵及礦物的元素溶出情況與酸濃度、固液比、溫度及反應(yīng)時間呈明顯的正相關(guān)(Ca除外)。
　　礦物在酸性有機(jī)酸溶液中的溶解性為方解石＞鈉長石＞云母＞石英，石英在堿性條件下容易溶解。Al硅酸鹽礦物在酸性較強(qiáng)的溶液中，Al的溶出量高于Si，而在較高pH范圍內(nèi)恰好相反，Si的溶出在堿性范圍內(nèi)比較容易。鋁硅酸鹽礦物中Al、Si溶出量隨溫度呈線性增長，Si對溫度的依賴性高于Al，不同礦物中Si的溶出對溫度的依賴性由強(qiáng)到

5、弱為鈉長石＞絹云母＞石英。礦物及降塵溶解過程的元素溶出結(jié)果能很好地擬合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，擬合系數(shù)R^2均達(dá)0.95。
　　方解石與鈉長石混合酸溶后由于方解石迅速溶解使溶液pH迅速升高，進(jìn)而抑制鈉長石中Al的溶出，促進(jìn)Si的溶出;絹云母或石英與鈉長石混合酸溶對礦物中Al、Si的溶出都沒有明顯影響。多種礦物混合后的溶出結(jié)果與單礦類似，當(dāng)方解石存在時，Si的溶出過程受到促進(jìn)，石英與絹云母同時與鈉長石混合后對Al、Si的溶出量也沒有明顯影

6、響。
　　從微量熱實驗結(jié)果可知，鈉長石在除谷氨酸外的其他實驗有機(jī)酸中都表現(xiàn)為放熱反應(yīng)，且在短期內(nèi)即可達(dá)到熱平衡。方解石在精氨酸溶液中表現(xiàn)為微弱的吸熱反應(yīng)，在4種酸性有機(jī)酸溶液中溶解均為明顯的放熱反應(yīng)，且在檸檬酸溶液中快速達(dá)到熱平衡，放熱量由大到小分別為酒石酸＞草酸＞檸檬酸＞谷氨酸;反應(yīng)放熱量與固液比呈明顯正相關(guān)。納米碳酸鈣與石英或納米二氧化硅混合后放熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方解石與石英或納米二氧化硅混合后的放熱量，且方解石的加入使得反應(yīng)體系的