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，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展。科學(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)危機的

3、重要領(lǐng)域。研究內(nèi)容也越來越廣，從對AMP 單個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 無機物到有機組分的研究，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，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)作項目，等等。
　　 研究TSP 來源的實態(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行控制和管理的目的，都具有十分重要的理論與現(xiàn)實意義。
　　 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、能同時分析數(shù)十種元素，以及非破壞性等優(yōu)點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，距地面高度約18m。為了使采樣在空間距離上有一個對比，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，距地面高度約15m。從2008年11月至2009年12月從兩個采樣點共收集了大氣降塵樣品14 份。其中，1 號采樣點12 份，2 號采樣點兩份。將樣品進行研磨、稱重后送至中國原子能科學(xué)研究院進行中子活化分

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行了分析，并利用SPSS 統(tǒng)計學(xué)軟件中的因子分析法對采集到的大氣顆粒物進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，一個很主要的原因是位于采樣點東南1公里處的華能成都電廠在1990年正式投入運營，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