基于同步辐射技术研究上海大气细颗粒物分布特征.pdf

第32卷 第6期 核 技 术 、，o1．32．No．6 2009年6月 NUCLEARTECHNIQUES June20o9 基于同步辐射技术研究上海大气细颗粒物 分布特征 张元勋 李晓林 包良满 IidaA． 赵屹东 张桂林 李 燕 1(中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800) 2(PhotonFactory,NationalLaboratoryforHighEnergyPhysics，Tsukuba,Ibaraki305，Japan) 3(中国科学院北京高能物理研究所 北京 100039) 摘要 用同步辐射x射线荧光分析(SRXRF)测定了上海市大气中粒径0．o3—10txm的13级颗粒物的元素组分， 用x射线吸收近边谱(XANES)研究了颗粒物中s的化学价态。结果发现，在生活区和郊区，超细颗粒(0．4lam) 对粒子质量浓度贡献较大，而工业区则细颗粒(1—101xm)对质量浓度贡献较大。元素浓度测定表明，吴淞工业 区大气颗粒物中s、ca、 、v、cr、Fe、Ni、Cu、Zn和Pb元素浓度最高，且Ni、Mn、As和Pb等污染元 素在细颗粒尤其是超细颗粒中有明显富集。化学价态测定显示，钢研所采样点不同粒径颗粒物中的S主要以 硫酸盐形态存在，而在粒径0．1lani超细颗粒中还存在着一些还原态的低价态 S。 关键词 同步辐射，x射线荧光分析，x射线吸收近边结构谱，大气颗粒物，元素浓度，化学价态 中图分类号 X513 大气气溶胶中存在着大量的可吸人颗粒物 行分析，提供微观精细分布信息)等特点瞄j，本项工 0nhalableparticles)，即空气动力学直径≤10xIm的 作用同步辐射 x 射线荧光分析(SRXRF)测定粒径 微粒，它们可通过呼吸系统进入人体并滞留在不同 0．03—10xIm 的颗粒物(共 l3级)的元素组分，用 x 部位。粒径 5—10xIm微粒易被呼吸道阻留，部分由 射线近边吸收精细结构分析(XANES)研究颗粒物中 咳嗽、吐痰等排出体外，但对局部粘膜产生刺激作 s的化学形态，探讨上海地区气溶胶细颗粒物的粒 用，可引起慢性鼻炎、咽喉炎。而≤5xIm的微粒可 径分布、质量浓度、元素浓度和s的化学价态特征。 直接进入肺部，特别是 0．01_0．1xIm粒径的微粒有 50％会沉积在肺中，对人体健康的威胁极大。通常 1 材料与方法 将粒径≤0．1xIm 的微粒称为 超“细微粒”或 纳“米颗 1．1 样本采集 粒物”，超细颗粒物比表面积大，易吸附有害物质， 并长期滞留在空气中，随呼吸系统进入人体肺部或 选择上海市有代表性的居民生活区(普陀区环 进人血液，对人体产生更大的危害 l【】。因此 ，测定 境监测站，简称普陀)、吴淞工业区(上海钢铁研究 颗粒物的粒径分布和元素浓度及其元素形态，可了 所大气监测点，简称钢研所)和郊区(中科院上海应 解大气迁移过程中颗粒物从排放源排出后其表面和 用物理研究所，简称应物所)的三个监测点的大气可 大气环境所发生的物理化学反应，有助于研究颗粒 吸入颗粒物为研究对象。2007年 10月份，用低压 物的产生、起源、转化和分布，为污染治理和控制 冲击采样仪(DLPI，Dekafi公司，芬兰)采集大气细颗 提供科学依据2【】。 粒物。该级联式采样仪的空气动力学原理将 0．03— 同步辐射光源具有极强亮度(比常规 x射线源