中子活化分析在成都城東區(qū)大氣顆粒物污染研究中的應(yīng)用.pdf

1、大氣顆粒物（Airborne Particulate Matter，APM）是大氣中以固態(tài)或液態(tài)形式存在的粒子，是大氣中的主要污染物之一，依據(jù)粒徑大小又細(xì)分為PM10、PM2.5、PM1.0 及PM0.1。大氣顆粒物被吸入后沉積在人體的呼吸系統(tǒng)中危害身體健康，越來越多的研究證據(jù)都表明人類健康狀況與大氣中氣載顆粒物的水平升高有關(guān)。
　　 隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的加強(qiáng)，日漸增高的大氣顆粒物水平所造成的污染問題逐漸被越來越多

2、的人所關(guān)注。工業(yè)廢棄物的不合理排放，以及城市的不合理布局等都使大氣質(zhì)量急劇惡化，威脅著人類的生存和發(fā)展，已引起世界各國的高度重視。為此，世界上許多國家都積極開展了該方面的研究工作。
　　 二十世紀(jì)八十年代以來，國際上對APM的研究越來越重視，研究獲得了很大的進(jìn)展?？茖W(xué)家們已經(jīng)認(rèn)識到大氣顆粒物污染問題不只是局域性問題，而且還是全球性問題。氣溶膠遠(yuǎn)距離輸送被認(rèn)為是全球生物地球化學(xué)循環(huán)的重要途徑之一，也成為研究全球環(huán)境變化及生態(tài)危機(jī)的

3、重要領(lǐng)域。研究內(nèi)容也越來越廣，從對AMP 單個(gè)元素分析到化合物的種類、狀態(tài)研究，如采用分子活化分析；從對APM 無機(jī)物到有機(jī)組分的研究，如Robinson、Gordon等利用暈苯的含量來判斷汽車排放的尾氣對多環(huán)芳烴的貢獻(xiàn)，我國鐘晉賢等較早開展的城市空氣顆粒物中烴類物質(zhì)的研究；從對APM的短期特殊情況分析到短期特殊情況分析和長期監(jiān)測相結(jié)合，例如早在70年代，人們發(fā)現(xiàn)大洋深海沉積物的許多重要成分都源于大氣傳輸。到80年代初期，以Duce 為

4、首的大氣科學(xué)家開始了大洋上空氣溶膠的大尺度的調(diào)查研究。最終到對AMP 采取多種分析手段結(jié)合多種數(shù)學(xué)模型解決源解析的研究，如1992年國際原子能機(jī)構(gòu)（Internat ional Atomic Energy Agency,IAEA）成立了使用核相關(guān)技術(shù)研究大氣污染的協(xié)作項(xiàng)目，等等。
　　 研究TSP 來源的實(shí)態(tài)，掌握其遷移、轉(zhuǎn)化、反應(yīng)行為，解析TSP的結(jié)構(gòu)，分析TSP的濃度，監(jiān)測其化學(xué)組成以及對人類生存環(huán)境、氣候變化帶來的影響，就

5、可以更好地了解城市TSP的污染狀況，達(dá)到對城市大氣顆粒物污染進(jìn)行控制和管理的目的，都具有十分重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　 基本上各種分析手段都用到了對大氣顆粒物的分析上，包括各種常規(guī)分析和多種核分析手段，有中子活化分析（NAA）、X 射線熒光衍射（XRD）、質(zhì)子誘發(fā)X 射線熒光（PIXE）等等。而以中子活化分析為代表的核分析技術(shù)因其檢測限低、準(zhǔn)確度好，所需樣品量小、能同時(shí)分析數(shù)十種元素，以及非破壞性等優(yōu)點(diǎn)成為大氣顆粒物分析的最有

6、效手段之一2008年11月1日在位于成都市城東區(qū)的成都理工大學(xué)第9 教學(xué)樓A 座樓頂雨棚下設(shè)置1 號采樣點(diǎn)，距地面高度約18m。為了使采樣在空間距離上有一個(gè)對比，于2009年9月1日在龍?zhí)端挛髀犯浇彻镜捻敇怯昱锵略O(shè)置了2 號采樣點(diǎn)，距地面高度約15m。從2008年11月至2009年12月從兩個(gè)采樣點(diǎn)共收集了大氣降塵樣品14 份。其中，1 號采樣點(diǎn)12 份，2 號采樣點(diǎn)兩份。將樣品進(jìn)行研磨、稱重后送至中國原子能科學(xué)研究院進(jìn)行中子活化分

7、析，并利用k0-參量法測定了樣品中29 種元素的含量，對所得數(shù)據(jù)利用富集因子分析法進(jìn)行了分析，并利用SPSS 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件中的因子分析法對采集到的大氣顆粒物進(jìn)行了源解析的初步研究。
　　 通過富集因子分析得出Sm、Nd、Eu、Lu等元素的富集因子近似等于1，驗(yàn)證了Sc 作為參考元素的可靠性；Hf、La、Lu、Na、Th、Yb、Eu等元素的富集因子都接近1，表明它們的主要來源是土壤、揚(yáng)塵；Au、As、Sb、Br等元素的富集因子都高于

8、20，說明它們除了來自土壤、揚(yáng)塵外，主要來源是人為活動造成的污染。
　　 對比分析了成都理工大學(xué)校園近20年的6 次大氣降塵采樣、測量數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)分析的結(jié)果可以看出Lu、Sm、Fe、Hf、La、Ce、Th、Co等地殼元素的富集因子在這6 次測量中沒有出現(xiàn)大的波動，相對比較穩(wěn)定，而主要污染元素As、Sb、Zn 則出現(xiàn)了較大的波動。As的富集因子從1988～2002 呈穩(wěn)步上升的趨勢，從1988年的8.78μg/g 上升到29.07

9、μg/g，一個(gè)很主要的原因是位于采樣點(diǎn)東南1公里處的華能成都電廠在1990年正式投入運(yùn)營，煤的大量燃燒造成了大氣降塵中As的富集，在2002年達(dá)到最大值58.72μg/g。華能成都電廠在2007年6月16日12 點(diǎn)05分正式關(guān)閉之后，成都理工大學(xué)劉曉輝老師于2007年6月24日～7月10日對校園中的大氣降塵進(jìn)行了采樣分析，結(jié)果顯示As的富集因子大幅降低至31.33μg/g，并且在2008年的測量中仍維持在31.93μg/g的水平，這說明

10、大氣降塵中污染元素As的主要來源是燃煤。而污染元素Sb的富集因子在華能成都電廠關(guān)閉前后出現(xiàn)波動，說明Sb的來源不僅僅是煤的大量燃燒，還與其他的人類活動造成的污染源有關(guān)。Zn的富集因子在2002年后持續(xù)大幅降低，可能的原因是隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，成都理工大學(xué)周邊地區(qū)大量減少了使用植物桔梗作為燃料。
　　 利用因子分析法進(jìn)行源解析的結(jié)果表明，成都市城東區(qū)大氣顆粒物的主要來源是土壤塵占48.04％、燃煤塵占17.13％、汽車尾氣塵占1