定量估算大氣顆粒物中有機污染物來源的同位素示蹤法.pdf

1、大氣顆粒物作為大氣污染的重要組成形式,對環(huán)境、氣候、人類健康造成了巨大的危害。顆粒物的粒徑不同,進入人體的部位不同,從而對人體產(chǎn)生的危害也就不同。細顆粒PM2.5(空氣動力學直徑(Da),Da≤2.5微米)與粗顆粒物(2.5微米≤Da≤10微米)相比,更易沉積到肺葉、呼吸細支氣管及肺泡,更易造成呼吸道和肺部疾病。大氣顆粒物中絕大多數(shù)有機物是三致(致癌、致畸、致變)物質(zhì),且81.9％的有機物集中于PM2.5中。為了保護人的身體健康,必須減

2、少或消除PM2.5中的有機污染物。為此,首先必要定量估算PM2.5中有機污染物的來源。
　　大氣顆粒物中有機污染物的成分復雜,目前常規(guī)的元素含量分析法、發(fā)展中的掃描質(zhì)子微探針(SPM)和同步X熒光(SXRF)都難以實現(xiàn)對它來源的定量估算。本研究將同位素技術應用于環(huán)境科學,用放射性碳及穩(wěn)定碳同位素比定量估算大氣顆粒物中有機污染物的來源。
　　大氣顆粒物中有機污染物的主要來源有:非石化產(chǎn)物(植物燃燒產(chǎn)物,土壤揚塵)和石化產(chǎn)物(煤

3、燃燒產(chǎn)物和機動車尾氣排放物)。碳三種同位素:12C、13C和14C.其中14C是半衰期為5730年的放射性β核素。石化燃料(煤,石油等)的形成時間長達百萬、千萬年甚至更久,石化燃料中不存在14C。這就給我們提供了用14C區(qū)分大氣顆粒物中有機污染物來源的非常簡便、有效的方法。
　　有機物污染物中的碳以有機碳(OC)的形式存在。當OC中的14C被測定,并用現(xiàn)代碳百分比(pMC)表示時,它直接反映大氣顆粒物中有機污染物中非石化燃料的分擔

4、率(fnon-fossil)。這樣OC中的石化燃料分擔率(ffossil)可確定為1-fnon-fossil。通過比較OC、植物燃燒產(chǎn)物、土壤顆粒和建筑材料中的14C,由14C的質(zhì)量守恒,可區(qū)分大氣顆粒物中有機污染物來自土壤粉塵和植物燃燒產(chǎn)物的分擔率。石化燃料起因的大氣顆粒物中不存在14C,但有13C的存在.比較OC、非石化燃料、煤燃燒產(chǎn)物以及機動車尾氣排放物中的δ13C,根據(jù)δ13C的質(zhì)量守恒,可區(qū)分大氣顆粒物中有機污染物中來自燃煤排

5、放物和機動車尾氣的分擔率。
　　現(xiàn)有測量14C的儀器方法有液體閃爍室法(LSC)和加速器質(zhì)譜儀法(AMS)。使用LSC和AMS測量14C時,所需樣品碳量分別為1000mg和1mg。大氣顆粒物中碳的含量相對1000mg較少。因此對大氣顆粒物中14C的測定只能是AMS的方法。為此,AMS前處理系統(tǒng)是有必要的。此系統(tǒng)的目的是將樣品中不同形態(tài)的碳轉(zhuǎn)變成石墨。
　　在本研究中,一套完整的環(huán)境和生物樣品石墨化系統(tǒng)被研發(fā)。此系統(tǒng)中真空度高