机动车源大气颗粒物表面形貌及元素含量分析
大气颗粒物物源解析及影响因素分析
大气颗粒物物源解析及影响因素分析大气颗粒物,即PM2.5和PM10,是指直径小于2.5微米和10微米的空气中的颗粒物。
它们由许多不同的物质组成,包括灰尘、烟雾、花粉、细菌、病毒等。
这些颗粒物来自于各种不同的源头,包括人类活动和自然过程。
它们对人类健康和环境造成了很大的影响。
一、人类活动源头1. 工业排放:工厂和能源生产设施排放的烟尘、废气和废水是大气中颗粒物的常见来源之一。
这些排放物包含了大量的有害物质,如二氧化硫、二氧化氮和碳尘。
2. 交通尾气:汽车尾气是城市大气中颗粒物的主要来源之一。
汽车燃烧燃料时会产生大量的氮氧化物和颗粒物,尤其是柴油车。
3. 燃煤和燃油燃烧:燃煤发电厂和家庭采暖使用的燃煤和燃油燃烧也是大气颗粒物的重要来源。
这些燃烧过程会产生大量的二氧化硫、一氧化碳和可吸入颗粒物。
4. 建筑工地:建筑工地施工过程中会产生颗粒物,如石屑、水泥粉尘和砂石粒子。
这些颗粒物由于施工过程的机械振动和风吹等原因容易进入大气。
二、自然源头1. 地壳活动:火山爆发、地震和风蚀等地壳活动会产生大量的尘埃和颗粒物。
这些颗粒物可以通过空气传播到其他地区。
2. 植物花粉:花粉是自然界中的颗粒物源之一。
花粉季节时,大量的花粉会被风吹散到空气中,对过敏体质的人群造成影响。
三、影响因素分析1. 温度和湿度:温度和湿度是大气颗粒物浓度的重要因素。
高温和低湿度条件下,颗粒物更容易悬浮在空气中,从而增加了浓度。
2. 风速和风向:风速和风向对颗粒物的传输和扩散起着重要的作用。
强风会将颗粒物迅速吹散,降低颗粒物的浓度,而逆风条件下,颗粒物会积聚在一定的地区。
3. 降水:降水是清洁大气中的一种重要方式。
雨水可以沉淀颗粒物,降低大气中的颗粒物浓度。
4. 地形和城市化程度:地形和城市化程度对大气颗粒物的浓度分布产生重要影响。
山区通常会有较高的颗粒物浓度,而城市中心通常会有较高的颗粒物浓度由于建筑物和交通的集中排放。
综上所述,大气颗粒物的物源是多样的,包括人类活动和自然过程。
大气颗粒物的形貌特征与成因研究
大气颗粒物的形貌特征与成因研究近年来,大气污染问题备受关注,其中大气颗粒物成为了研究的重点之一。
大气颗粒物的形貌特征与其成因紧密相关,深入研究大气颗粒物的形貌特征与成因可以帮助我们更好地了解其来源和对环境及健康的影响。
大气颗粒物主要由气溶胶组成,其直径一般小于10微米,包括细颗粒物(直径小于2.5微米)和可吸入颗粒物(直径小于10微米)。
不同粒径的颗粒物对人体健康影响不同,细颗粒物更容易进入呼吸道和肺部,对健康的影响更为严重。
大气颗粒物的形貌特征非常复杂,包括形状、尺寸、结构等方面。
通过电子显微镜等高分辨率仪器的观察,可以看到颗粒物的表面形态不规则,有时呈现出球形、棒状、纤维状等不同形状,其表面可能有裂纹、孔隙或凹凸等结构。
这些形貌特征与颗粒物的成因有关。
大气颗粒物的成因可以分为自然源和人为源两大类。
自然源包括风沙、火山喷发和生物气溶胶等,而人为源则包括工业排放、交通尾气、燃煤和生物质燃烧等。
不同成因的颗粒物在形貌特征上存在差异。
自然源颗粒物往往具有较为规则的球形或纤维状形态。
例如,风沙颗粒主要呈现出球状或棒状,并且表面可能有裂纹和孔隙。
火山喷发产生的颗粒物则呈现出玻璃状或胶状形态。
生物气溶胶通常为纤维状或球状颗粒,常见的生物气溶胶包括花粉、真菌孢子和细菌等。
人为源颗粒物的形状和特征多种多样,取决于其具体的成因。
工业排放的颗粒物常常具有复杂的形态和结构,可能含有颗粒物的聚集或聚团。
交通尾气中的颗粒物则往往比较细小,呈现出球状或棒状,并且表面通常比较光滑。
燃煤和生物质燃烧产生的颗粒物常常呈现出碳状、链状或球状,表面可能有孔隙和裂纹。
了解大气颗粒物的形貌特征对于源解析、环境监测以及治理措施的制定都具有重要意义。
通过观察颗粒物的形状和尺寸,可以初步推测其可能的来源。
例如,如果颗粒物呈现出碳状和链状,且表面有孔隙和裂纹,很可能是燃煤或生物质燃烧产生的。
而如果颗粒物呈现出球状或纤维状,并且表面光滑,很可能是交通尾气或者工业排放的。
大气颗粒物的尺寸分布与形态特征分析
大气颗粒物的尺寸分布与形态特征分析大气颗粒物是指悬浮在大气中的微小颗粒,它们由自然和人为活动产生,对人类健康和环境造成了严重的影响。
了解大气颗粒物的尺寸分布和形态特征对于有效应对大气污染具有重要意义。
本文将从尺寸分布和形态特征两方面进行探讨。
一、尺寸分布的分析大气颗粒物的尺寸分布是指颗粒物在不同直径范围内占总量的比例。
通常根据直径将其分为可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)和超细颗粒物(PM0.1)。
这三种颗粒物的尺寸范围分别是10微米以下、2.5微米以下和0.1微米以下。
研究表明,大气颗粒物的尺寸分布与其来源有着密切关系。
例如,工业排放和路面扬尘是PM10的主要来源,而燃煤和机动车尾气是PM2.5的主要来源。
而PM0.1的主要来源则是交通尾气和工业废气等微小颗粒。
此外,尺寸分布还受地理环境和气象条件等因素的影响。
例如,干燥的气候有利于颗粒物的悬浮和传播。
尺寸分布的分析可以帮助我们了解大气污染物的来源和传输途径。
通过对不同尺寸的颗粒物进行采样分析,可以确定主要的污染源,并制定相应的防治措施。
此外,尺寸分布的分析还有助于评估颗粒物对健康的影响。
较大的颗粒物会在呼吸道中停留较短时间,对人体影响相对较小,而细小的颗粒物更容易进入肺泡,对人体健康的威胁更大。
二、形态特征的分析大气颗粒物的形态特征指的是其外部形状和内部结构的特征。
颗粒物的形态特征对颗粒物的来源、组成和毒性等具有重要影响。
颗粒物的外部形状主要包括球形、半球形、棱柱形等。
球形颗粒物通常是最稳定的形态,能够更好地保持其物理和化学性质。
半球形和棱柱形颗粒物则较不稳定,容易发生化学反应和聚集。
此外,颗粒物的形状也会影响其在大气中的输送和沉降速率。
不同形状的颗粒物会因为空气动力学的作用而沉降速率不同。
颗粒物的内部结构主要包括表面结构和孔隙结构。
表面结构指的是颗粒物表面的化学成分和形态特征,而孔隙结构指的是颗粒物内部的空隙和孔洞。
表面结构对颗粒物的吸附和反应具有重要影响,而孔隙结构则决定了颗粒物的储存和释放能力。
大气颗粒物源解析方法综述
大气颗粒物源解析方法综述大气颗粒物来源解析方法综述随着工业化和人类活动的不断发展,大气颗粒物(PM)污染问题越来越严重,给人类健康和环境带来了巨大的威胁。
为了解决这一问题,科学家们积极探索和研究不同的大气颗粒物的来源解析方法。
本文将综述目前常用的大气颗粒物源解析方法,以期为进一步研究和治理大气颗粒物污染提供参考。
一、化学成分分析法化学成分分析法是目前研究大气颗粒物来源解析最常用的方法之一。
常见的化学成分分析方法包括质谱仪、X射线荧光光谱仪和离子色谱仪等。
这些分析仪器可以对大气颗粒物样本进行分析,了解其元素、有机物和无机物的组成,从而对大气颗粒物来源进行初步解析。
二、气溶胶物理性质分析法气溶胶物理性质分析法主要从颗粒物的粒径、形状、比表面积等方面入手,通过粒径谱仪、扫描电子显微镜等仪器对大气颗粒物进行表征。
不同来源的颗粒物往往具有不同的大小和形态分布特征,因此通过分析颗粒物的物理性质可以初步判别颗粒物来源。
三、源解析模型源解析模型是通过数学和统计方法对大气颗粒物的来源进行定量分析的一种方法。
常见的方法包括正反演模型、化学质量平衡模型和后向源解析模型等。
这些模型通过收集气象数据、颗粒物样品数据和其他相关数据,并利用质量守恒原理、质量平衡原理或数学反演算法,推断不同来源的颗粒物的贡献量。
四、同位素示踪法同位素示踪法是一种利用同位素比值测定颗粒物样品中不同元素的比例,从而判断颗粒物来源的方法。
有机碳同位素分析、氮氧同位素分析以及硫同位素分析等都可以被用来解析大气颗粒物的来源。
这些方法基于不同来源物质的同位素组成具有一定的区别,通过分析颗粒物样品中的同位素比值可以推断不同来源物质的贡献量。
五、纳米颗粒物分析法纳米颗粒物对人体健康的影响日益受到重视,因此,开展纳米颗粒物来源解析也具有重要意义。
纳米颗粒物分析方法包括电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和光谱技术等。
这些方法可以对纳米颗粒物的形貌、尺寸和组成进行精确分析,并通过比对各个来源的纳米颗粒物特征,推断出其贡献量。
大气环境中颗粒物的化学成分特征研究
大气环境中颗粒物的化学成分特征研究近年来,全球范围内的大气污染问题引起了广泛关注。
大气颗粒物是大气污染的主要来源之一,对人类健康和环境造成了严重影响。
因此,研究大气颗粒物的化学成分特征对于减少污染、保护环境具有重要意义。
一、大气颗粒物的来源及组成大气颗粒物主要来源于燃煤、工业生产、交通排放和自然释放等过程。
根据其直径大小,可以分为PM10(直径小于等于10微米)和PM2.5(直径小于等于2.5微米)两类。
它们包含了多种有机物、无机物和元素。
二、大气颗粒物的化学成分特征1. 无机盐类大气颗粒物中的无机盐类主要包括硫酸盐、硝酸盐和铵盐。
这些无机盐类是大气酸性的重要组成部分,对于酸雨的形成有重要影响。
2. 有机物大气颗粒物中的有机物主要由无机盐类和有机质复合形成。
有机物的来源非常广泛,包括燃烧过程中的排放物、挥发性有机化合物和生物质燃烧等。
有机物对大气中的辐射平衡和气溶胶的形成具有重要作用。
3. 元素大气颗粒物中的元素主要包括碳、氮、硫和金属元素等。
这些元素来源于燃煤和交通尾气等人为排放源,以及土壤悬浮粒子和海洋气溶胶等自然源。
这些元素的存在对于大气污染的形成和发展具有重要意义。
三、大气颗粒物的化学成分研究方法1. 采样方法为了研究大气颗粒物的化学成分特征,科学家采用了多种采样方法,包括高效涂盘采样法、玻璃纤维滤膜法和负载粒子采样法等。
这些方法可以有效地捕捉大气中的颗粒物,并进行后续的化学分析。
2. 分析方法大气颗粒物的化学成分分析通常采用色谱法、质谱法和光谱法等。
这些方法可以对大气中的各种化学物质进行定量和定性分析,从而揭示大气颗粒物的成分特征。
四、大气颗粒物的化学成分特征研究的意义1. 环境保护通过研究大气颗粒物的化学成分特征,可以了解不同地区的污染源和排放情况,从而采取相应的措施来减少大气污染,保护环境。
2. 健康风险评估大气颗粒物中的有机物和元素对人类健康产生潜在风险。
研究其化学成分特征有助于评估不同颗粒物暴露水平对人类健康的影响,为相关政策提供科学依据。
大气输运中的粒子物质成分分析
大气输运中的粒子物质成分分析现今社会工业化大幅度发展,使得大气污染问题变得越来越严重。
这些污染物通过气态、液态和固态形式进入大气中,其中粒子物质成分颗粒直径在2.5μm以下的空气质量测量)是目前国内外环境监测的重要指标之一。
在大气输运中,粒子物质成分是主要的污染源之一。
了解和分析大气输运中的粒子物质成分,对于保护环境和人类健康显得尤为重要。
1. 粒度大小的影响首先,粒度大小对于粒子物质的成分分析具有很大的影响。
传统大气污染监测指标中,PM2.5部分子分析是其中最重要的部分。
因为PM2.5的颗粒大小,非常接近于呼吸道中沉积的颗粒,它能够更好的代表人们呼吸到的颗粒物。
所以大气污染的风险评估中,PM2.5的浓度被视为对人类健康危害评价的重要指标之一。
2. 粒子物质成分分析方法随着科技的发展和环境问题的逐渐凸显,大气污染问题成为逐渐被重视的热门话题。
粒子物质成分的分析为大气污染问题的研究提供了很大的帮助。
下面介绍几种分析方法:a. PIXEProton-Induced X-Ray Emission (PIXE)技术利用粒子束与材料发生相互作用,激发出X射线,通过探测和测量样品的元素组成和浓度。
它具有非破坏性、快速、高分辨率、灵敏度高、元素分析范围宽以及不受基体干扰等优点。
b. ATR-FTIR基于红外光谱的Fourier变换技术,可以通过样品中的光学吸收带,对样品中的有机物质进行快速、非破坏性地鉴定,可用于环境中各种污染物的鉴定与定量,为研究大气污染贡献开发了新途径。
c. SEM-EDS扫描电镜能够得到微观尺度下的形貌信息,同时也可以为每个样品提供色谱分析的化学成分。
使用此技术进行大气中的颗粒物观察可以获得颗粒物表面形貌、形态、晶相和化学组成信息。
d. ICP-MS电感耦合等离子体 - 质谱分析 (ICP-MS)是一种高灵敏度、高分辨率和准确度的技术。
它能够在环境样品中快速、准确地鉴定和测量重金属、痕量元素等化合物。
大气颗粒物物化特性与源解析
大气颗粒物物化特性与源解析大气颗粒物是指悬浮在大气中的微小颗粒,其直径在2.5微米及以下,可以由自然源和人为活动产生。
这些颗粒物对空气质量和人类健康造成了严重威胁,因此研究大气颗粒物的物化特性和源解析显得尤为重要。
首先,大气颗粒物的物化特性涉及其成分、形状、大小和浓度等方面。
研究表明,大气颗粒物的主要成分包括有机物、无机盐、元素碳等。
这些成分对大气环境和生态系统具有重要影响,而其化学性质的不同可能导致颗粒物对环境的影响也不同。
颗粒物的形状也是其物化特性的重要组成部分。
颗粒物的形状可以是球形、平面、纤维状等,这些不同形状会对颗粒物的环境行为和健康效应产生不同的影响。
例如,纤维状颗粒物可以更容易进入人体呼吸道深部,对健康的危害更大。
颗粒物的大小是其物化特性的重要指标之一。
大气颗粒物按粒径分为可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)等。
PM2.5是指直径小于等于2.5微米的颗粒物,而PM10则是指直径小于等于10微米的颗粒物。
研究表明,PM2.5对人体呼吸道和心血管系统的影响更为显著,对公众健康的风险更大。
另外,大气颗粒物的浓度也是研究的重点之一。
大气颗粒物的源解析可以帮助我们了解不同源的贡献程度,从而制定相应的控制策略。
常见的大气颗粒物源解析方法包括化学特征识别、反向模型和中性粒子质谱等。
这些方法可以通过对颗粒物样本的收集、测试和分析,确定大气颗粒物的来源。
具体来说,大气颗粒物的源解析涉及到不同来源的贡献比例。
例如,工业排放、交通尾气、燃煤发电厂等人为活动是大气颗粒物的主要来源之一。
而沙尘暴、火山活动等自然因素也会导致大气颗粒物的增加。
通过源解析可以确定不同来源对大气颗粒物浓度和组分的贡献,为减少大气颗粒物浓度提供科学依据。
除了源解析,研究人员还关注大气颗粒物的迁移和转化过程。
大气颗粒物可以通过空气动力学、大气化学和附着作用等途径在大气中进行迁移和转化。
这些过程会影响颗粒物的浓度、成分和大小等物化特性。
大气颗粒物的监测和化学成分分析
大气颗粒物的监测和化学成分分析
大气颗粒物是指在大气中悬浮的小颗粒,包括可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)等不同粒径的颗粒物。
它们对人类健康和环境有很大的影响,因此对其进行监测和化学成分分析十分重要。
一、监测方法
大气颗粒物的监测可以通过采集空气中的颗粒物样品,并对其进行分析来完成。
常见的监测方法包括高容积采样、低容积采样和连续监测。
其中,高容积采样和低容积采样是将空气中的颗粒物积累到滤纸或别的介质上,用于后续分析;而连续监测则是利用各种传感器、粉尘仪等设备直接测量空气中的颗粒物含量。
这些方法各有优缺点,需要根据不同的应用场景进行选择。
二、化学成分分析
大气颗粒物的化学成分非常复杂,包括有机物、无机物、元素等。
由于颗粒物中的化学成分种类繁多、浓度动态变化、化学反应、扩散输送等因素的影响,因此需要进行多种化学分析方法。
常见的化学成分分析方法包括X射线荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱、场流动分析、原子吸收分析等。
这些方法可以较为准确地分析大气颗粒物中的各种元素和化学物质。
三、应用
通过对大气颗粒物的监测和化学成分分析,可以获得大量的数据和信息。
这些数据可以用于大气环境质量评估、污染源分析、空气质量预测、污染控制方案制定等方面。
此外,它们还可以被用作科学研究,深入了解大气化学和物理过程。
总之,大气颗粒物的监测和化学成分分析对于保护人类健康和改善环境质量具有重要意义。
未来,随着技术的发展和环境保护意识的提高,相信这些研究将会得到广泛应用和发展。
大气颗粒物的化学成分分析与源解析
大气颗粒物的化学成分分析与源解析大气颗粒物是指悬浮在大气中的固态或液态微小颗粒,其直径可从几纳米到数十微米不等。
大气颗粒物污染已成为世界各地面临的重要环境问题之一。
了解大气颗粒物的化学成分以及其来源是解决空气污染问题的重要一步。
本文将对大气颗粒物的化学成分进行分析,并探讨其主要的污染源。
一、大气颗粒物的化学成分分析大气颗粒物的化学成分主要包括无机物和有机物。
无机物包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等,而有机物则包括碳氢化合物、多环芳烃等。
1. 无机物的分析无机物是大气颗粒物中的重要成分之一。
其分析通常采用化学分析方法,如离子色谱法、原子吸收光谱法等。
通过这些方法,可以准确测定大气颗粒物中的硫酸盐、硝酸盐、铵盐等离子的浓度。
这些无机物主要来自于燃煤、工业排放、机动车尾气等源头。
2. 有机物的分析有机物是大气颗粒物中的另一主要成分。
其分析复杂度较高,需要使用高级仪器设备,如气相色谱质谱联用仪、液相色谱质谱联用仪等。
通过这些仪器的分析,可以获得大气颗粒物中有机物的种类和浓度。
有机物的来源较为复杂,既包括燃煤、工业排放等人为活动,也包括生物质燃烧、路面尘土等自然来源。
二、大气颗粒物的源解析大气颗粒物的来源是解决空气污染问题的关键。
通过源解析,可以找出造成大气颗粒物污染的主要原因,采取相应的控制措施。
1. 人为活动源人为活动是大气颗粒物的重要来源之一。
工业排放、交通尾气、燃煤等活动都会释放大量有害颗粒物。
因此,通过降低工业排放的污染物含量、提高交通工具的排放标准、推广清洁能源替代燃煤等措施,可以有效减少大气颗粒物的排放。
2. 自然源自然源包括火山喷发、沙尘暴等自然现象。
这些自然源释放的颗粒物含有较高的矿物质成分,对空气质量的影响较为严重。
在应对自然源的挑战时,需要加强监测预警,采取相应的减排措施。
综上所述,大气颗粒物的化学成分分析以及源解析对于解决空气污染问题具有重要意义。
通过对大气颗粒物的成分和来源进行深入了解,可以有针对性地采取相应的污染治理措施,改善空气质量,保护人民健康。
大气颗粒物化学成分分析
大气颗粒物化学成分分析近年来,人们对于大气污染问题的关注度越来越高。
其中,大气颗粒物的化学成分分析是研究大气污染的重要方法之一。
本文将深入探讨大气颗粒物的化学成分分析,并探索其对于环境保护和人类健康的意义。
首先,我们需要了解大气颗粒物的形成与来源。
大气颗粒物主要由可见粒子和细颗粒物组成。
可见粒子通常是灰尘、花粉等,而细颗粒物则更小且更具危害性,如PM2.5和PM10。
这些颗粒物来源多样,包括燃煤、工业排放、交通尾气以及沙尘暴等自然因素。
不同来源的颗粒物具有不同的化学成分,因此分析其化学成分可以帮助我们了解大气污染的源头,并采取相应的治理措施。
其次,我们来讨论大气颗粒物化学成分的分析方法。
目前,常用的分析方法包括质谱仪联用技术、电化学分析、离子色谱法等。
质谱仪联用技术是一种高灵敏度和高分辨率的方法,能够准确地确定颗粒物中的有机物、无机盐和金属元素等化学成分。
电化学分析主要用于测量颗粒物中的水溶性离子,如硫酸盐、硝酸盐和铵盐等。
离子色谱法则可以更加精确地测定颗粒物中各种离子的浓度。
然后,让我们来看看大气颗粒物的化学成分分析对环境保护的意义。
大气颗粒物中含有大量有害物质,如重金属、有机物和二次气溶胶等。
这些物质不仅对人类健康造成危害,还导致环境污染,对生态系统产生负面影响。
通过分析大气颗粒物的化学成分,我们可以准确地确定污染源和主要污染物种类,并基于这些数据制定有效的环境保护措施。
此外,分析大气颗粒物的化学成分还可以为环境监测提供重要的参考依据,帮助我们及早发现和预防潜在的环境风险。
最后,我们来讨论大气颗粒物化学成分分析对人类健康的意义。
人们长期暴露在高浓度大气颗粒物中,会导致各种健康问题,如呼吸系统疾病、心血管疾病以及癌症等。
通过分析大气颗粒物的化学成分,我们可以了解到其中的有害物质种类和浓度,从而评估其对人体健康的潜在风险。
此外,化学成分分析还可以为制定相关健康政策和开展疾病预防提供依据。
综上所述,大气颗粒物的化学成分分析对于环境保护和人类健康具有重要意义。
大气环境中颗粒物的形态与化学成分分析
大气环境中颗粒物的形态与化学成分分析大气环境中的颗粒物是指直径小于10微米的空气悬浮微粒,也被称为PM10。
这些颗粒物不仅对人类健康有负面影响,还对气候和环境产生了许多不利的作用。
因此,对大气环境中的颗粒物的形态与化学成分进行分析非常重要。
目前,大气环境中颗粒物的主要来源有燃煤、机动车、建筑施工和工厂的工业废气排放等。
这些颗粒物经过一系列的化学反应和气候条件的影响,形成不同的形态和化学成分。
比如,在酸性环境中,硫酸盐颗粒物会增加;而在碱性环境中,钙盐颗粒物会增加。
形态分析是了解颗粒物的物理性质的重要手段。
传统的形态分析方法包括电镜、光学显微镜和扫描电子显微镜等。
这些技术可以提供颗粒物的形状、大小和表面结构等相关信息。
近年来,由于粒径分布广和形态多样化的颗粒物现象越来越普遍,传统技术已经不能完全满足对颗粒物形态的解析。
因此,新的分析技术被引入,比如以色谱质谱联用(GC-MS)和高效液相色谱(HPLC)等。
化学分析可以更好地了解颗粒物的化学特性。
这种分析方法通常使用元素分析、X射线衍射和红外光谱等技术。
其中元素分析可以提供颗粒物的元素含量,X射线衍射可以得到颗粒物的晶体结构信息,红外光谱可以提供颗粒物的化学结构信息。
此外,同位素分析和环境矿物学也是化学分析的重要手段。
这些技术可以在颗粒物的形成和转化过程中追踪特定元素或物质的来源和迁移路径,从而为防治大气污染提供更准确的信息。
针对不同来源和种类的颗粒物样品,选择合适的形态和化学分析技术非常重要。
形态和化学分析结果可以相互补充,从而更全面地了解颗粒物在大气中的来源、演化和影响。
总结一下,大气环境中颗粒物形态与化学成分的分析具有重要的科学意义和应用价值。
形态分析和化学分析既可以为颗粒物来源的确定提供基础数据,又可以为颗粒物污染控制提供科学依据。
因此,在大气颗粒物污染防治中,形态和化学分析是不可或缺的工具。
我们希望通过持续努力和创新,在大气环境中颗粒物的形态和化学成分分析领域取得更大的进展。
大气环境中颗粒物表面特性的分析与研究
大气环境中颗粒物表面特性的分析与研究随着工业化和城市化的快速发展,大气环境中的颗粒物问题日益严重。
颗粒物是指空气中存在的微小颗粒,其来源包括工业排放、交通尾气、燃烧排放等。
这些颗粒物不仅对人体健康造成危害,还会对环境产生不良影响。
因此,对大气环境中颗粒物的表面特性进行分析与研究具有重要的意义。
首先,了解颗粒物的表面特性有助于我们了解其来源和组成。
根据颗粒物的来源和形成机制的不同,其组成成分也有所不同。
通过对颗粒物表面特性的分析,可以确定其主要成分,从而帮助我们找出可能的污染源,并采取相应的控制措施。
例如,通过分析颗粒物表面的化学物质成分,可以判断颗粒物是否来自汽车尾气排放,以便进行相关的减排措施。
其次,颗粒物表面的特性与其对环境和人体的影响密切相关。
颗粒物表面的特性包括比表面积、形态、粒径分布等。
其中,比表面积是指单位质量颗粒物所占据的表面积。
颗粒物的比表面积越大,说明颗粒物的表面活性越高,与环境和人体发生的相互作用也更加密切。
研究表明,颗粒物表面的一些有害物质(如重金属、有机物等)会通过吸附过程进入人体内,对健康产生危害。
因此,通过分析颗粒物表面的特性,可以更加准确地评估其对环境和人体的影响,并制定相应的保护策略。
此外,颗粒物的表面特性还与颗粒物的光学特性密切相关。
光学特性是指颗粒物在光的照射下的反射、透射和散射行为。
颗粒物的表面形态、粒径分布等特性会影响光的传播与反射,从而改变光谱分布和颜色等光学特性。
这些光学特性对大气的辐射平衡、气候变化等具有重要影响。
因此,通过分析颗粒物表面的特性,可以深入研究气溶胶光学特性,为气候模式的改进和大气环境监测提供数据支持。
最后,现代分析技术的不断发展为颗粒物表面特性分析提供了更多的手段和方法。
传统的颗粒物表面特性分析方法主要基于化学分析和物态观察,其中包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等。
这些方法可以直接观察和分析颗粒物的表面形貌、形态和组成成分。
大气颗粒物化学成分的分析与监测方法研究
大气颗粒物化学成分的分析与监测方法研究近年来,随着工业化进程的加快和城市化的快速发展,大气颗粒物污染问题日益严重,已经成为全球关注的焦点。
大气颗粒物中的化学成分是其污染程度的重要衡量指标之一,因此对大气颗粒物化学成分的分析与监测方法进行研究具有重要意义。
目前,对大气颗粒物化学成分的分析主要采用两种方法:传统方法和先进方法。
传统方法包括颗粒物采样、化学分析和仪器分析。
颗粒物采样是通过采集大气中悬浮颗粒物,常见的采样方法有高体积采样器法、低体积采样器法和主动式采样器法。
化学分析则是对采集到的颗粒物样本进行化学分析,常用的方法有离子色谱法、原子吸收光谱法和X射线荧光光谱法等。
仪器分析则借助仪器设备对样本进行分析,如红外光谱法、质谱法和激光诱导荧光法等。
然而,传统方法在大气颗粒物化学成分分析中存在一些问题。
首先,这些方法仪器体积大,操作复杂,不利于实地采样和快速分析。
其次,传统方法分析过程的样品损失较大,容易产生分析误差。
此外,传统方法需要大量的化学试剂和高温高压条件,存在环境污染和安全隐患。
为了解决传统方法存在的问题,先进方法开始应运而生。
先进方法主要包括无损分析、在线分析和微型分析。
无损分析可以直接对颗粒物进行分析,无需取样和准备样品,常见的方法有激光散射光谱法、激光诱导击穿光谱法和红外光谱法等。
在线分析则适用于实时监测,常见的方法有质谱联用技术、气相色谱法和毛细管电泳法等。
微型分析则是利用微型化技术,缩小分析体积和样品需求,提高分析速度和准确性。
虽然先进方法在大气颗粒物化学成分分析中具有许多优势,但仍然存在一些挑战和难题。
首先,这些方法相对较新,仍需要进一步完善和验证其可靠性。
其次,先进方法需要较高的仪器设备和技术要求,导致其成本较高,不适用于资源较为匮乏的地区。
此外,先进方法在特定颗粒物化学成分分析方面的适用性和准确性还需要进一步研究。
为了改进目前的大气颗粒物化学成分分析与监测方法,同时兼顾准确性和实用性,我们需要进一步深入研究。
大气颗粒物成分分析及来源判别
大气颗粒物成分分析及来源判别大气颗粒物,也被称为PM (Particulate Matter),是一种由固体和液体颗粒组成的空气污染物。
它们的大小不仅能够影响空气质量,还能对人类健康和环境造成潜在威胁。
因此,对大气颗粒物的成分进行分析以及来源判别,对于制定有效的环境管理和空气污染防治措施至关重要。
一. 大气颗粒物成分分析对大气颗粒物成分进行分析可以帮助我们了解其来源以及影响因素。
目前,常用的分析方法主要有化学分析方法、物理分析方法和光谱学方法。
化学分析方法主要是通过化学反应来定量分析颗粒物中的化合物成分。
例如,通过酸溶解和水溶液分析的方法,可以确定颗粒物中的无机盐成分;通过有机溶剂提取和气相色谱-质谱联用技术,可以分析颗粒物中的有机物成分。
物理分析方法是通过颗粒物的物理性质来进行分析。
例如,通过颗粒物的粒径分布以及研究颗粒物的密度、形状等信息,可以推测颗粒物的来源。
光谱学方法则利用光谱技术对颗粒物的吸收、散射光进行分析。
例如,红外光谱和拉曼光谱可以用来分析颗粒物中有机物的结构和组分。
二. 大气颗粒物来源判别大气颗粒物的主要来源可以分为自然源和人为源。
自然源包括风蚀、火山活动和海洋盐尘等,而人为源主要是由于燃烧活动、工业排放和机动车尾气等引起的。
对于大气颗粒物来源的判别,可以通过以下几个方面来进行分析:1. 颗粒物化学成分分析:通过分析颗粒物的化学成分,可以推测其来源。
例如,硫酸盐和硝酸盐的高浓度通常与燃煤活动和汽车尾气有关,而有机物的高浓度通常与燃烧过程有关。
2. 颗粒物粒径分布:不同来源的颗粒物在粒径分布上有所差异。
燃煤活动和机动车尾气通常会产生较小的颗粒物,而风蚀和火山活动产生的颗粒物则较大。
3. 特征污染物指纹:每种来源的颗粒物都有其特征污染物指纹。
通过分析颗粒物中的有机化合物、金属元素和稳定同位素等指标,能够判断其来源。
例如,燃煤活动会产生特征性的多环芳烃,而机动车尾气中则含有特征性的元素如铜和锌。
大气颗粒物尺寸分布与化学组成的关系分析
大气颗粒物尺寸分布与化学组成的关系分析近年来,大气污染成为全球范围内的重要环境问题。
其中,大气颗粒物的含量与化学组成是衡量空气质量的重要指标之一。
本文将对大气颗粒物尺寸分布与化学组成之间的关系进行分析。
大气颗粒物是指在空气中悬浮的各种微小颗粒,它们的大小从几纳米到几十微米不等。
根据尺寸大小的不同,大气颗粒物可以分为细颗粒物(PM2.5)和粗颗粒物(PM10)。
PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物,而PM10则是指直径小于或等于10微米的颗粒物。
这两种颗粒物的来源和化学组成存在差异,因此它们之间的尺寸分布与化学组成之间存在一定的关系。
首先,大气颗粒物尺寸分布与化学组成之间存在一定的关联性。
研究表明,PM2.5主要由硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳等化学物质组成,而粗颗粒物中的硫酸盐和硝酸盐含量相对较低。
这意味着,细颗粒物在大气中重组和形成的能力更强,而粗颗粒物主要来自于自然源和机械运动等机制。
其次,大气颗粒物的尺寸分布与化学组成对空气质量和人体健康有着重要的影响。
PM2.5是一种细小且富含有害物质的颗粒物,它可以进入人体呼吸系统并深入到肺部。
这些含有毒性物质的颗粒物可以引发呼吸系统疾病、心血管疾病等健康问题。
而粗颗粒物由于直径较大,往往在口鼻处被阻挡,对呼吸系统的影响相对较小。
此外,大气颗粒物的尺寸分布与化学组成在不同地理区域和季节之间存在差异。
以我国为例,夏季时,大气中的颗粒物主要来自于人类活动,如机动车尾气、工厂排放等;而冬季时,静止污染物如工厂排放、生物质燃烧等成为主要来源。
尺寸分布和化学组成的差异可以在一定程度上反映不同地区和季节的空气质量状况。
对大气颗粒物尺寸分布和化学组成的研究有助于我们更好地了解空气污染的形成机制,为相关政策和措施的制定提供科学依据。
例如,针对不同化学组成的颗粒物,我们可以制定相应的减排措施,以降低空气中有害物质的含量。
此外,从大气颗粒物尺寸分布和化学组成的角度出发,我们还可以研究不同颗粒物对人体健康的影响,并制定相应的防护策略,以提高人们的生活质量。
机动车源大气颗粒物粒径分布及碳组分特征
机动车源大气颗粒物粒径分布及碳组分特征
机动车源的大气颗粒物粒径分布和碳组分对环境的影响甚为重要。
本文综述了机动车源大气颗粒物粒径分布及碳组分的特征,以及它们的影响机理。
一、粒径分布
(一)基本特征
机动车源大气颗粒物主要由颗粒物及细颗粒物构成,其粒径分布主要集中在小于2.5 μm的范围内。
机动车排放的颗粒物大多集中在Dp<10Μm范围内,而机动车排放的主要细颗粒物则主要在Dp<2.5 μm范围内。
(二)影响因素
机动车源大气颗粒物粒径分布受燃烧效率、燃料种类、运行模式和环境温度等因素的影响。
燃烧效率影响的是细颗粒物的排放,而燃料种类、运行模式和环境温度则主要影响颗粒物排放。
例如,全氟烷类发动机排放PM1.5含量明显低于甲醇发动机,且环境温度时PM1.5含量会明显变化。
二、碳组分
(一)基本特征
机动车排放的碳组分主要来源有:大气碳源(如CO2,CO,CH4)、燃料焦炭(如EC,OC)、尾气碳烟灰以及三元氧化器内部释放的一氧化碳(CO)。
(二)影响因素
机动车源大气碳组分的排放量受多种因素的影响,主要因素包括:引擎及室内温控系统(冷却水温度、转速等)、大气湿度、发动机油标号、延时系统和氮氧化物等。
这些因素会直接或间接地影响机动车源大气碳组分的排放量。
总之,机动车源大气颗粒物粒径分布及碳组分在环境保护上占有重要作用,其影响因素也很复杂。
如何减少机动车源大气颗粒物排放量以及改善机动车源大气颗粒物及碳组分的排放特性,是今后需要加以研究、完善的重要部分。
大气颗粒物的测量与分析方法研究
大气颗粒物的测量与分析方法研究大气颗粒物是指悬浮在大气中的微小固体和液体颗粒,其直径一般小于10微米。
这些颗粒物对人类健康和环境都带来了严重的危害,因此对大气颗粒物的测量与分析方法的研究成为了重要的课题。
本文将从大气颗粒物的来源、测量和分析方法等几个方面进行探讨。
大气颗粒物来源多样,包括工业废气、车辆尾气、燃煤污染以及扬尘等。
这些颗粒物进入大气后,不仅对人体健康造成损害,还对环境和气候变化产生诸多影响。
因此,了解大气颗粒物的来源和组成成为了测量和分析的基础。
测量大气颗粒物的方法多种多样。
传统的测量方法主要包括滤膜法和湿度计法。
滤膜法是通过将大气中的颗粒物通过滤纸或膜进行捕集,然后称重测量颗粒物的质量来计算其浓度。
这种方法简单易行,但对于细颗粒物的捕集效果较差。
湿度计法则是利用湿度计来测量颗粒物的吸湿性能,从而推断颗粒物的粒径和浓度。
这种方法灵敏度较高,但对于干燥的颗粒物无法准确测量。
随着科技的进步,现代大气颗粒物测量方法得到了很大的改进和发展。
其中最为常用的方法是激光颗粒物计数器(LPC)和激光散射光谱仪(LAS)。
LPC通过激光晶体管产生的激光束与大气中的颗粒物发生散射,通过散射光信号的强度来测量颗粒物的浓度和粒径。
LAS则利用激光散射的原理来分析颗粒物的成分和大小。
这些现代测量方法具有高灵敏度、高分辨率和快速测量的优点,已经广泛应用于大气颗粒物的研究和监测。
除了测量方法的进展,大气颗粒物的分析方法也在不断改进。
传统的分析方法主要是通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪等设备对颗粒物的成分进行表征。
这些方法需要对颗粒物进行采集并进行样品制备,然后通过设备的测量和分析来得到颗粒物的组成情况。
然而,这些方法具有样品制备复杂、测试周期长和仪器成本高的缺点。
近年来,随着光谱学和质谱学的发展,新型的分析方法兴起。
其中,拉曼光谱和质谱成像技术是应用较广泛的方法。
拉曼光谱利用颗粒物与激光的相互作用,通过观察颗粒物散射光子的频率差来分析颗粒物的成分和结构。
大气颗粒物成分分析及其来源解析
大气颗粒物成分分析及其来源解析大气颗粒物是指悬浮在空气中的微小颗粒物质,其大小通常在几纳米到十几微米之间。
根据粒径的不同,大气颗粒物可以分为可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)。
在现代社会中,大气颗粒物的来源和成分分析已经成为环境科学研究的热点。
大气颗粒物的成分可以粗略地分为无机物质和有机物质两大类。
无机物质主要包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐等,而有机物质则包括多环芳烃、多酚等有机物质。
其中,硫酸盐和硝酸盐是大气颗粒物中两种重要的化学成分。
硫酸盐是一种酸性物质,主要来源于燃煤、石油燃烧和工业生产过程中的硫氧化物排放。
硫酸盐的存在会导致大气的酸化,对环境和生态系统造成严重的影响。
硝酸盐则主要来自于汽车尾气中的氮氧化物排放。
氮氧化物在大气中会发生光化学反应,生成硝酸盐颗粒物。
硝酸盐颗粒物对人体健康和大气质量有着重要的影响。
除了硫酸盐和硝酸盐,大气颗粒物中还存在许多其他成分,如黑碳、硅酸盐、氯化物等。
这些成分的来源与化学反应非常复杂。
例如,黑碳是一种由不完全燃烧产生的固体颗粒物,主要来自于汽车尾气和燃煤排放。
硅酸盐则主要来自于土壤、海洋中溶解的盐酸等。
氯化物则主要来自于海洋氯化物的风化作用和工业生产中的氯化物排放。
大气颗粒物的来源解析是研究大气环境污染治理的重要方法之一。
通过对大气颗粒物成分的分析和判别,可以确定其污染物来源,从而有针对性地制定环境治理措施。
现代科学技术的发展为大气颗粒物的来源解析提供了更多的手段。
例如,利用质谱仪、红外光谱仪等仪器设备,可以对大气颗粒物的成分进行定量和定性分析。
同时,利用同位素分析、元素比值等方法,还可以判断大气颗粒物是否来自于自然源或人为排放。
除了分析大气颗粒物的成分外,还需要关注其形成机制。
大气颗粒物的形成过程非常复杂,涉及气相反应、液滴的凝结和多相化学反应等多个环节。
例如,硫酸盐颗粒物的形成是由于硫酸气体和氨气在大气中发生反应形成的。
因此,控制大气颗粒物的来源,需要从源头上减少相应的气体排放。
机动车辆排放颗粒物特征及相关元素的毒效应的开题报告
机动车辆排放颗粒物特征及相关元素的毒效应的开题报告一、选题背景机动车辆的日益增多给城市空气带来了很大的压力,同时也加重了空气污染的程度。
机动车辆排放的颗粒物是空气质量污染的主要来源之一。
这些颗粒物中含有多种元素,一些元素具有毒性,对人类健康造成威胁。
因此,深入研究机动车辆排放颗粒物的特征及其相关元素的毒效应,对于改善城市空气质量和保护人类健康具有重要意义。
二、选题意义机动车辆排放的颗粒物对空气质量和人体健康都有着显著的影响。
在颗粒物中,一些元素的毒性更为显著,例如铅、镉、铬等。
这些元素对人类的健康影响表现为静态行为、神经行为、免疫系统、生殖系统的损害等。
研究机动车辆排放颗粒物特征及其相关元素的毒效应,可以为政府部门提供更科学地制定大气污染防治政策的依据,对于改善人类居住环境和保障人类健康具有重要意义。
三、研究内容和方法本研究将选择一些城市作为研究样本,收集不同种类机动车辆的排放颗粒物样本,并进行物理和化学分析,确定其中的元素成分及性质。
选取影响健康的元素,分别分析他们的危害及健康影响的研究进展,梳理迄今为止的相关研究成果,系统阐述他们的毒性、致癌性或致畸性等方面的研究结果。
通过文献综述的方式,归纳总结机动车辆排放颗粒物的特征及其相关元素的毒效应,旨在为城市空气污染的治理提供有效的科学依据。
四、预期成果通过本研究,可以深入了解机动车辆排放颗粒物的特征及其相关元素的毒效应,具体实现以下几个方面的预期成果:1. 系统阐述机动车辆排放颗粒物中危害人体健康的元素的毒性效应和致病机制。
2. 研究机动车辆排放颗粒物及相关元素在空气中的分布状况和影响因素,为大气污染治理提供科学依据。
3. 建立机动车辆排放颗粒物及相关元素的健康风险评价模型,为政府部门提供技术支持和决策依据。
五、研究意义机动车辆排放颗粒物对人类健康和环境安全造成的影响引起了人们广泛的关注。
本研究针对机动车辆排放颗粒物特征及其相关元素的毒效应进行综述和分析,旨在提供科学依据为政府制定控制大气污染的政策、指导相关的科研和环保工作,应用价值较高。
大气污染控制 实验一 道路交通环境中颗粒物污染特性评价
实验一道路交通环境中颗粒物污染特性评价目前,机动车尾气污染已成为城市大气污染的主要来源之一。
大量汽车排出的CO、HC、NOx和颗粒物等污染物严重影响了城市的环境质量,威胁着城市居民的身体健康。
因此,对道路交通环境中颗粒物进行监测并对其污染特性进行评价是大气污染研究的一项重要的内容。
一、实验目的(1)掌握重量法测定环境空气中颗粒物浓度的方法;(2)通过对比道路交通与远离道路交通环境(如校内)中颗粒物的浓度及颗粒物水溶性离子特征,对道路交通环境中颗粒物污染特性进行评价。
二、实验原理通过具有一定切割器特性的采样器,以恒速抽取一定体积的空气,空气中粒径小于100μm的悬浮颗粒物被截留在已恒重的滤膜上。
根据采样前后滤膜质量之差及采样体积,计算总悬浮颗粒物的浓度。
滤膜经处理后,可测定其粒度分布。
本方法适合于用大流量(1.1~1.7m3/ min)或中流量(0.05~0.15 m3/ min)总悬浮颗粒物采样器进行空气中总悬浮颗粒物的测定。
方法的检出限为0.001mg/m3。
本实验采用中流量采样法测定。
三、实验仪器和材料(1)中流量采样器:流量50~150L/min,滤膜直径8~10cm。
(2)流量校准装置:经过罗茨流量计校准的孔口校准器。
(3)气压计。
(4)滤膜:超细玻璃纤维滤膜或聚氯乙稀滤膜。
滤膜贮存袋及贮存盒。
(5)分析天平:感量0.1mg。
(6)离子色谱仪:(7)超声波清洗器四、测定步骤1、环境空气中颗粒物的采集与浓度测定(1)采样器的流量校准:采样器每月用孔口校准器进行流量校准。
(2)采样:①每张滤膜使用前均需用光照检查,不得使用有针孔或有任何缺陷的滤膜采样;②将滤膜放在恒温恒湿箱中平衡24h ,平衡室温度控制在15~30℃之间,记录下平衡温度与湿度。
采用放置于平衡室内的天平称重,读数准确至0.1mg ,记下滤膜的编号和质量,将其平展地放在滤膜盒中。
③将已恒重的滤膜用小镊子取出,绒面向上,平放在采样夹的网托上,拧紧采样夹,按照规定的流量采样;④样品采完后,打开采样头,用镊子小心取下滤膜,使采样绒面向里,将滤膜对折,放入号码相同的滤膜袋中。
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第卷第2期2019年(月内燃机工程Chinese Internal Com bustion Engine EngineeringVol.(0 No.2April.2019文章编号!1000 — 0925(2019) 02 — 0054 — 05 400021机动车源大气颗粒物表面形貌及元素含量分析梅德纯12,袁银男1,梅丛蔚1,肖政臻1(1.江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013$.江苏省交通技师学院,镇江212028)Analysis of Morphology and Element in Atmospheric ParticulateMatters from Motor VehiclesM E I Dechun1,2,Y U A N Yinnan1,M E I Congwei1,X IA O Zhengzhen1(1. School of Automobile and Traffic Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China;2.Jiangsu Jiaotong College,Zhenjiang 212028,China)Abstract;Morphology box dimension and element contents of atmospheric particulate matters from motor vehicles in different regions were analyzed by using the field emissions scanning(F E SE M),energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX)and fractal theory.The results show that most of raw particulate matters from diesel engines are spherical and contain a great number of carbon and oxygen,and the particulate matters of small size are more agglomerative and therefore present greater box dimensions due to the l arge specific surface areas.The particulate matters of large size among those atmospheric ones collected from typical vehicle regions a re prismatic and contain more calcium and silicon,which indicates there are many minerals and dust in big particulate matters.With the decrease in particulate matter size,the box dimension of each particulate matter from different sources increases.摘要:应用场发射扫描电镜及X射线能量光谱仪,基于分形理论,研究不同采集区域的机 动车源大气颗粒物表面形貌盒维数及其元素构成特征。
结果表明,柴油机原排颗粒物大多呈球状,主要元素为C和0,粒径级较小的颗粒物粘结严重,比表面积大,形貌盒维数较大。
粒径级较大的机动车扩散区域大气颗粒物呈现棱块状,C a和S i元素含量逐渐上升,表明大粒径级颗粒物中含较多的矿物和扬尘。
对于不同源的颗粒物,随着粒径级减小,其表面形貌盒维数均逐渐增大。
关键词:大气颗粒物$机动车;分形理论;表面形貌;元素Key w ords;atmospheric particulate m atters;motor vehicle;fractal th eo ry;m orphology;elementDOI;10. 13949/ki.nrjgc.2019. 02. 008中图分类号;TS421 文献标识码;A^matter,PM2.5)的重要来源之一,严重威胁人类健既述康,破坏空气环境[14]。
然而,大气颗粒物的来源识机动车源颗粒物是大气颗粒物(fine particulate别一直是当今的难题,为有效识别出其中来源于机收稿日期;2018-06-01 修回日期;2018-06-25基金项目:国家自然科学基金项目(51376095,51506101)Fund Project:N ational Natural Scien ce Foundation of China(51376095,51506101)作者筒介:梅德纯(1(76—),男,硕士生,高级讲师,主要研究方向为汽车排放控制与主动安全技术,E-mail:4(7461273@;袁银男(通信作者),教授,博导,主要研究方向为内燃机工作过程、排放控制,E-mail:yuanyn@U i 。
2019年第2期内燃机工程动车尾气的部分,需要对机动车源大气颗粒物形貌与元素特征进行分析研究。
大气颗粒物(PM)成分及形成过程复杂,其表面 形貌有较大的差异,其元素构成种类繁多。
文献[5] 利用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对在墨西哥蒙特利尔城区4个地区采集的当量直径小于2. 5pm Q颗粒物(PM%.5)表面形貌进行 表征,结果表明:富含C元素的颗粒物其表面形貌为 球形和椭球形,大多源自汽油机与柴油机燃烧排放;富含S i与C a元素的颗粒物,其表面形貌为棱柱形,大多源自矿物与飞灰。
文献[6]对北京市区交通干线的大气颗粒物表面形貌进行研究,得出链状、絮状 聚合物为C、0及S元素结合体,来源于机动车尾气 排放。
文献[7]在高速公路上分别采集轻型汽车和重型汽车的尾气排放颗粒物并进行元素分析,得出 高速公路路边颗粒物样品中含有多种金属元素,如 Fe、Zn、Ca、M n和P b等,这些元素部分来源于路面扬尘,主要来源于机动车燃料及润滑油。
综上,依据 颗粒物的表面形貌及内在元素构成特征能够大致推 源。
大气颗粒物形态不一,但相互之间却往往有着相似的形貌特征。
为了探究复杂多样事物背后的关 ,多采 分形 物的性,探索局部与整体的联系(9]。
文献[10]利用分形 理论描述颗粒物形貌特征,计算得到某柴油机颗粒物的分形维数为1. 70±0. 13。
文献[11]对上海市不 同区域的大气颗粒物表面形貌分形维数进行计算,结果表明,颗粒物表面越粗糙,越容易吸附有机物质,其分形维数越大。
文献[12]采用光散射法计算了大气颗粒物表面形貌的分形维数,认为将大气颗粒物的研究从欧式空间拓展到分形空间是可行的。
本文利用场发射扫描电镜与X射线能量光谱仪,基于分形理论,研究机动车源大气颗粒物的表面 形貌和元素构成,旨在探索颗粒物的形貌、粒径级和 排放源之间的关联,从而为大气颗粒物机动车源识别提供参考依据。
1试验与方法1.1颗粒物采集本文的研究对象为机动车原排颗粒物及大气中 的机动车源扩散颗粒物,包括柴油机原排颗粒物、发 动机实验室排空烟囱大气颗粒物(主要污染源为柴油机)和超市地下停车场大气颗粒物(主要污染源为 汽油机)。
其中,柴油机原排颗粒物来源于一台某18 6F风冷柴油机以全负荷及怠速工况运行时所采集到的颗粒物。
发动机实验室排空烟囱大气颗粒物 主要包含发动机性能试验时的燃烧颗粒物及大气中 来源于其他区域的悬尘。
该发动机实验室以开展柴 油机性能试验为主,发动机排气经稀释后由气泵输送至实验室楼顶烟囱出口,扩散进人大气中。
超市 地下停车场大气颗粒物主要来自于普通小型汽油车 低怠速尾气排放、汽车行驶引起的空气悬尘及地下半封闭室内的浮尘。
该采集点离停车场收费卡口较 近,车流量大,与地面有一定的距离,地面上其他污染源对其干扰较少。
两处扩散区域采样时间均为10 h。
由于发动机原排颗粒物粒径大部分在2.50以下,在使用微孔均勻沉积式采样器(micro-orifice uniform deposit impactor,M0UDI)采集颗粒物时,选择[0.18, 0.32) pm、[0.32, 0.56 )pm、[0.56, 1.00) !m和[1. 00,1. 80) pm g 4个粒径级的颗粒物作为研究对象。
在各分级冲击器上,使用直径为 47 mm、厚度为0. 05 m m招质滤膜收集特定粒径级颗粒物。
颗粒物采集方案如表1所示。
表1颗粒物采集方案类别方案粒径级/!m柴油机原排颗粒物1'[0.18,0.32)2'[0. 32,0. 56)3'[0. 56,. 00)4'[100180)发动机实验室排空大气颗粒物5'[0.18,0.32)6'[0. 32,0. 56)7'[0. 56,. 00)8'[100180)超市地下停车场大气颗粒物9'[0.18,0.32)10'[0. 32,0. 56)11'[0. 56,. 00)12'[100180)1.2扫描电子显微镜与X射线能量光谱仪机动车源大气颗粒物表面形貌图由日立公司JSM-7800F场发射扫描电子显微镜(fieldemission scanning electron microscope,FESEM)获取,其最 大放大 数 100 。
有颗粒物 品的膜剪成25 mm2大小的矩形,用销金均勻地喷洒在样 品表面,随后将铝膜粘在同等大小的黑胶带平面上,放人仪器中进行扫描分析。
机动车源大气颗粒物元 素色谱图由F E S E M配套的X射线能量光谱仪(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDX)获取。
1.3分形盒维数计算方法盒维数(box dimension)的计算原理[13]为:在一 个平面子集F中,首先需要虚拟出边长为^的正方• 56 +内燃机工程2019年第2期形盒子,随着^值的改变,分别统计出与F 子集相交 的不同大 形盒子的个数N J F )(这一步]为计盒维数#当^'0时,N J F )随着3—0而增大的对数速率,是利数lo g N jF )比上一+13的斜率值 计。
计算机动车源大气颗粒物样品的表面形貌盒 维数,首先利用Matlab FESEM 灰度图转化为值图像中的,得到颗粒物样品的轮廓曲线;再用々X 々a = 2,3,…)个像素点的值图轮廓曲线进行划分,盒子遍 有网格,即可统计出 图像目标的所有网格数目N k $,将一系列“网格大小”与“非空网格数”的数据对,在双对数坐标平面内,以 乘法用直线拟合数据点(+gk ,+gNk ),所得直率值D B即为该二值图像的盒维数,R 为拟合优度。