土壤揚(yáng)塵大氣顆粒污染物的微觀特征分析

呼佳寧　涂永成　史雅娟　徐紅超　裴宗平

摘要[目的] 結(jié)合形狀與能譜成分，分析辨認(rèn)土壤揚(yáng)塵大氣顆粒物。[方法]采集徐州市和棗莊市土壤顆粒物樣品，運(yùn)用掃描電鏡、X射線能譜分析，對(duì)顆粒物樣品進(jìn)行了形態(tài)特征和表面元素相對(duì)含量分析。[結(jié)果]結(jié)合形態(tài)特征和能譜分析，土壤揚(yáng)塵中主要含有石英、長(zhǎng)石和土壤顆粒集合體，還含有少量的其他礦物顆粒。土壤揚(yáng)塵的特征顆粒是石英、長(zhǎng)石和土壤顆粒集合體。[結(jié)論]石英顆粒表面光滑致密、棱角分明，特征元素是Si；長(zhǎng)石顆粒表面光滑致密、棱角分明，特征元素是Si、Al；土壤顆粒集合體的特征元素也是Si、Al。

關(guān)鍵詞土壤揚(yáng)塵；掃描電鏡-X射線能譜；特征顆粒；特征元素

中圖分類號(hào)S181.3；X131.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）07-01982-03

我國環(huán)境空氣質(zhì)量一直較差，霧霾天氣愈演愈烈，其中顆粒物污染尤其嚴(yán)重。要治理顆粒物污染、控制霧霾天氣，首先要解決的是顆粒物來源問題，這樣治理時(shí)才會(huì)有的放矢。隨著電鏡、能譜技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于單顆粒物的研究，圖像分析技術(shù)已被成功地應(yīng)用于大氣顆粒物的研究[1]。筆者利用電鏡和能譜技術(shù)對(duì)土壤顆粒物進(jìn)行了微觀形貌特征分析和表面元素相對(duì)含量的測(cè)定，以期為大氣顆粒物來源解析提供一定的依據(jù)。

1材料與方法

分別采集了徐州市和棗莊市土壤樣品，根據(jù)各類型土壤分布面積的比例進(jìn)行采樣。該次試驗(yàn)采集的是剔除2 cm左右表層土的表層土壤，挖掘深度為8～10 cm[2]。

首先，將土壤樣品混合均勻（使得土壤樣品具有代表性），然后將其自然晾干，晾干后用研缽進(jìn)行研磨后進(jìn)行制樣。該次試驗(yàn)樣品的制備采用直接用雙面膠粘取的方法，即用一小塊導(dǎo)電雙面膠帶粘取少量的樣品（粘取時(shí)盡量少且均勻），并將其粘貼固定在金屬托片上（防止樣品在分析時(shí)脫離金屬樁，同時(shí)防止樣品同金屬樁的直接接觸，從而避免金屬樁對(duì)顆粒物成分的影響）[3]，然后使用真空鍍膜機(jī)鍍金，以獲得較高分辨率的圖像，留待實(shí)驗(yàn)。

采用配有X-射線能譜儀的掃描電鏡進(jìn)行顆粒物形貌觀察，并用能譜儀進(jìn)行粒子表面化學(xué)元素相對(duì)含量的測(cè)定。掃描電鏡的型號(hào)為日立S3000；能譜儀型號(hào)為Tinder1000。

2結(jié)果與分析

2.1石英顆粒特征顆粒物元素含量百分比見表1。從圖1可以看出，土壤顆粒自形性差，沒有規(guī)則形狀，均呈他形。所以，僅從形狀無法進(jìn)行辨認(rèn)顆粒物，必須結(jié)合能譜成分分析才可辨認(rèn)。由圖1 a、b可知，A、B顆粒中只含Si、O元素，與石英的組成成分（SiO2）十分吻合，因此可以判斷為石英顆粒。Yanase等[4]在Chernobyl NPP表層土壤中也觀測(cè)到類似的石英顆粒。由圖1 A、B可知，石英顆粒形狀不規(guī)則，有的呈現(xiàn)柱狀（圖1 A），表面光滑致密，棱角比較分明，但也有少量顆粒有被磨損的痕跡（圖1 B）。這主要是因?yàn)槭⒌挠捕缺容^大，易被磨圓滑。

2.2長(zhǎng)石顆粒特征由圖1D和圖1d可知，D顆粒的組成以O(shè)為主，其次是Si、Al、K，還含有少量的Na、Ti、Fe；由圖1E和圖1e可知，E顆粒的組成以O(shè)為主，其次是Si、Al，再次是Ca、Na、Fe、K。長(zhǎng)石族礦物是硅酸鹽礦物的一種，大多數(shù)包括在KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8 的三元系中，Al/Si值為1/3[5]。由此可知，D、E顆粒均是長(zhǎng)石顆粒。長(zhǎng)石顆粒棱角較分明，呈多邊多角形，磨損程度較小，表面比較光滑致密。