基于全反射X射線熒光技術的武漢市大氣顆粒物有害元素濃度分析.pdf

1、大氣顆粒污染物分析,特別是對人體健康危害最大、小于2.5μm的顆粒(PM2.5)的大氣顆粒污染物進行有效分析,并非一般非核分析技術能夠勝任,必須采用現(xiàn)代核分析技術,由于TXRF是一種快速多元素分析方法,可以進行ng量級的痕量分析,且分析樣品時所需樣品量很少,所以對于大氣飄塵來說,TXRF為一理想的分析工具。在城市中,對于高濃度的樣品采集時間可以極短。為此,本文對全反射X射線熒光分析技術及其應用于大氣顆粒物定量測定和分析方法、武漢市城市布

2、局特點、采樣點選擇、樣品制備與分析、以及大氣顆粒物污染濃度分布格局和來源進行了研究。
　　首先從X熒光分析技術的理論基礎、基本原理入手,研究了全反射x射線熒光分析技術原理及分析儀結構特點。全反射x射線熒光分析是一種在特殊幾何激發(fā)條件下的能量色散技術。全反射X射線熒光分析儀的X射線激發(fā)源,目前主要使用精細聚焦的x射線管、高功率旋轉陽極x射線管等;與常規(guī)X射線熒光分析技術中激發(fā)光束照射到樣品上的角度為40o左右不同,全反射X熒光分析技

3、術中的入射角只有約0.1o,并且其探測器垂直于樣品平面,探測器主要采用能譜探測器,Si(Li)探測器常被使用。本研究使用北京大學科技園微構分析研究中心所有、煙臺大學田宇宏教授等研制的TXRF-1全反射X射線熒光分析儀就是這種分析儀。在全反射熒光分析中,熒光強度成倍增加和本底強度的大大減少,大大地降低了樣品中背景輻射的干擾,使得TXRF的探測能力得到了很大提高。
　　然后從對于區(qū)域存在的成因從武漢市地形和氣象因素對大氣污染污染影響進

4、行了調查和分析,確定出適當采樣點和采樣方法,并進行采樣和樣品制備。武漢市地形屬殘丘性河湖沖積平原,城市主要布局為“鋼鐵城”、“汽車城”、“文化城”、“商業(yè)城”,能源結構是以煤炭為主。武漢市年平均氣溫都較為穩(wěn)定、冬季氣溫低、大氣穩(wěn)定度高、逆溫出現(xiàn)頻繁,夏季氣溫高、大氣穩(wěn)定度弱、逆溫出現(xiàn)頻率低,全年風速不大、小風和靜風的情況占了絕大多數(shù)時間,污染物擴散程度較弱,武漢市的大氣污染應以本地源為主等特點。因此,所選花橋、高新、青山、東湖、紫陽采樣

5、點比較得當,采集大氣樣品42個,基本能夠反映城區(qū)污染情況和近郊工業(yè)區(qū)污染情況。
　　接著在所選定的TXRF-1全反射X射線熒光分析儀進行樣品分析與數(shù)據(jù)處理,得出武漢市大氣污染元素濃度分布格局。無論是武漢市城區(qū)花橋區(qū)域,還是武漢市近郊工業(yè)區(qū)高新區(qū)域,PM2.5濃度數(shù)有隨氣溫升減低趨勢,即夏低冬高趨勢;砷元素(As)濃度城區(qū)(花橋)明顯高于近郊(高新);最高砷元素(As)濃度區(qū)域為青山廠前區(qū)域。無論是PM10顆粒物中的As、Pb濃度,

6、還是PM10(K、Ca、Fe)總濃度,青山廠前區(qū)域明顯高于東湖區(qū)域,并且在夜深人靜的時候東湖區(qū)域降底很多,“文化城”紫陽區(qū)域的PM10污染元素平均濃度最低。
　　最后采用富集因子法進行污染源的解析,并提出了污染防治措施建議。武漢市城市大氣顆粒物污染主要來源燃煤塵、機動車尾氣塵、建筑塵源和土壤塵等,城市大氣顆粒物為燃煤塵、機動車尾氣塵、建筑塵和土壤塵等混合型的顆粒物。這種顆粒物污染已在部分城區(qū)上升為大氣污染物的首要污染物。大氣顆粒物