趙文濤，劉華東，劉海江，劉寅

新余市PM2.5微觀(guān)形貌特征分析

趙文濤1，劉華東2，劉海江3，劉寅4

（1. 江西省新余生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心， 江西 新余 338000； 2. 北京雪迪龍科技股份有限公司， 北京 102200； 3. 新余市渝水生態(tài)環(huán)境局， 江西 新余 338000； 4. 中科弘清（北京）科技有限公司，北京 100088）

應(yīng)用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）分析了2020年8月至2021年1月新余市PM2.5的微觀(guān)形貌及其元素組成特征.結(jié)果表明, 新余市PM2.5具有微觀(guān)顆粒物類(lèi)型10種，主要為碳質(zhì)顆粒物、燃煤飛灰顆粒、鐵銅鋅氧化物顆粒、揚(yáng)塵顆粒等。不同季節(jié)微觀(guān)顆粒物占比差異較大。

PM2.5； 場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）； 微觀(guān)形貌特征

礦物顆粒是大氣顆粒物的重要組成部分，其物相組成和微觀(guān)形貌等特征既對(duì)人體危害的機(jī)理研究具有重要意義，同時(shí)蘊(yùn)藏著顆粒物來(lái)源及變化等有用信息[1-2]。其中掃描電鏡隨著其本身技術(shù)的發(fā)展在微觀(guān)形貌的應(yīng)用得到了廣泛的重視[3-11]。本文主要是在進(jìn)行新余市大氣顆粒物源解析的研究工作中采集PM2.5樣品利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）對(duì)其微觀(guān)形貌及其元素組成特征進(jìn)行了測(cè)試分析，以利于完善源解析的相關(guān)結(jié)論。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

選擇PM2.5濃度相對(duì)較高新余市環(huán)境空氣國(guó)控站點(diǎn)氣象局站點(diǎn)和第二水廠(chǎng)站點(diǎn)為樣品采集點(diǎn)，使用青島眾瑞ZR-3930D型多通道環(huán)境空氣顆粒物采樣器，濾膜為直徑47 mm的核孔膜，切割頭為多級(jí)碰撞式切割器，顆粒物空氣動(dòng)力學(xué)切割粒徑為2.5和10 μm。共采集PM2.5核孔膜樣品8個(gè)，采集時(shí)間為2020年8月、10月、12月和2021年1月。采集信息見(jiàn)表1。

表1 PM2.5核孔膜樣品采集信息

1.2 樣品分析

送測(cè)于中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，使用應(yīng)用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）對(duì)采集的PM2.5核孔膜樣品進(jìn)行PM2.5的微觀(guān)形貌及其元素組成特征分析，儀器型號(hào)為SU8000。

2 結(jié)果與分析

2.1 PM2.5顆粒微觀(guān)形貌

新余市PM2.5中微觀(guān)顆粒物類(lèi)型共發(fā)現(xiàn)10種，包括：復(fù)合礦物硅鋁酸鹽顆粒、復(fù)合礦物富鈣顆粒、燃煤飛灰顆粒、揚(yáng)塵顆粒、碳質(zhì)顆粒、硫鈣顆粒、植物排放顆粒、鐵銅鋅等金屬氧化物顆粒和生物質(zhì)燃燒顆粒以及其他，這些顆粒物類(lèi)型主要來(lái)源如表2所示，部分顆粒物能譜與形貌如圖1所示。

2.2 各顆粒物占比

三個(gè)季節(jié)渝水區(qū)10種類(lèi)型顆粒物占比如圖2所示，可知夏季碳質(zhì)顆粒占比最高，為35.6%，其次為燃煤飛灰顆粒10.1%、鐵銅鋅氧化物顆粒9.7%、揚(yáng)塵顆粒9.0%，污染源主要以機(jī)動(dòng)車(chē)源、燃煤源、鋼鐵工業(yè)源、揚(yáng)塵源為主。

表2 不同形態(tài)顆粒物主要來(lái)源

秋季，不同類(lèi)別顆粒物占比有所變化，復(fù)合礦物富鈣顆粒占比有明顯上升（14.2%），生物質(zhì)燃燒顆粒占比上升，占比5.8%，表明秋季受揚(yáng)塵與生物質(zhì)燃燒影響相對(duì)較大。冬季顆粒物類(lèi)別占比與春季較為類(lèi)似，而燃煤飛灰顆粒占比達(dá)到三個(gè)季節(jié)中最大，為12.3%，碳質(zhì)顆粒占比仍在35%以上，表明冬季燃煤源與機(jī)動(dòng)車(chē)貢獻(xiàn)較大。

圖2 三個(gè)季節(jié)不同顆粒數(shù)濃度占比對(duì)比

渝水區(qū)不同類(lèi)別顆粒物分布具有一定的空間變化特征，由圖3所示。氣象局與第二水廠(chǎng)站點(diǎn)顆粒物均以碳質(zhì)顆粒為主，占比依次為36.2%、32.2%，表明氣象局站點(diǎn)機(jī)動(dòng)車(chē)源貢獻(xiàn)高于第二水廠(chǎng)。此外，氣象局站點(diǎn)復(fù)合礦物富鈣顆粒與硫鈣顆粒占比也均高于第二水廠(chǎng)，這與新鋼集團(tuán)排放對(duì)氣象局站點(diǎn)影響較大有關(guān)。而第二水廠(chǎng)燃煤飛灰顆粒、揚(yáng)塵顆粒占比較大且明顯高于氣象局站點(diǎn)，說(shuō)明該點(diǎn)受散煤燃燒源與揚(yáng)塵源的影響均高于氣象局站點(diǎn)。

圖3 氣象局與第二水廠(chǎng)不同顆粒占比對(duì)比

3 結(jié)論

1）新余市PM2.5中微觀(guān)顆粒物類(lèi)型共發(fā)現(xiàn)10種，包括：復(fù)合礦物硅鋁酸鹽顆粒、復(fù)合礦物富鈣顆粒、燃煤飛灰顆粒、揚(yáng)塵顆粒、碳質(zhì)顆粒、硫鈣顆粒、植物排放顆粒、鐵銅鋅等金屬氧化物顆粒和生物質(zhì)燃燒顆粒以及其他。

2）各季節(jié)碳質(zhì)顆粒的顆粒數(shù)占比最大，其次為揚(yáng)塵顆粒與燃煤飛灰顆粒，污染源主要以機(jī)動(dòng)車(chē)源、燃煤、揚(yáng)塵源為主。進(jìn)入秋季后，復(fù)合礦物富鈣顆粒占比有明顯上升（14.2%），表明秋季揚(yáng)塵貢獻(xiàn)占比較大。冬季顆粒物類(lèi)別占比與夏季較為類(lèi)似，而燃煤飛灰顆粒占比達(dá)到三個(gè)季節(jié)中最大，為12.3%，碳質(zhì)顆粒占比仍在35%以上，表明冬季燃煤源與機(jī)動(dòng)車(chē)貢獻(xiàn)較大。

3）氣象局與第二水廠(chǎng)站點(diǎn)顆粒物均以碳質(zhì)顆粒數(shù)占比依次為36.2%、32.2%，表明氣象局站點(diǎn)機(jī)動(dòng)車(chē)源貢獻(xiàn)高于第二水廠(chǎng)。此外，氣象局站點(diǎn)硫鈣顆粒占比高于第二水廠(chǎng)，說(shuō)明工業(yè)燃煤煙氣對(duì)氣象局站點(diǎn)影響較大。而第二水廠(chǎng)燃煤飛灰顆粒、揚(yáng)塵顆粒占比較大且明顯高于氣象局站點(diǎn)，說(shuō)明該點(diǎn)受散煤燃燒源與揚(yáng)塵源的影響均高于氣象局站點(diǎn)。

［1］閆麗娜，李勝榮，張聚全，等. 大氣顆粒物礦物相組成與微觀(guān)形貌研究進(jìn)展[J]. 礦物學(xué)報(bào)，2020，40 (2): 213-223.

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Study on Micromorphological Characteristics of PM2.5in Xinyu City

1,2,3,4

（1. Xinyu Ecological Environment Monitoring Center of Jiangxi province, Xinyu Jiangxi 338000, China;2. Beijing SDL Technology Co., Ltd., Beijing 102200, China;3. Xinyu Yushui Ecological Environment Bureau, Xinyu Jiangxi 338000, China;4. Zhongke Hongqing (Beijing) Technology Co., Ltd., Beijing 100088, China）

Characteristics of micromorphology and element composition of PM2.5in Xinyu collected from August 2020 to January 2021 were investigated with field emission scanning electron microscopy(FESEM). The results showed that ten main types of microparticles were identified including carbonaceous particles, coal fired fly ash particles, dust particles, iron copper zinc oxide particles, etc. The proportion of microparticles varied greatly in different seasons.

PM2.5; FESEM; Micromorphological characteristics

2021-11-12

趙文濤（1968-），男，高級(jí)工程師，碩士，江西省新余市人，1993年畢業(yè)于武漢大學(xué)環(huán)境化學(xué)專(zhuān)業(yè)，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)。

X831

A

1004-0935（2022）01-0005-04