长治市城区空气颗粒物中总碳的同位素组成.pdfVIP

中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会 2008年12月 矿Annual Conference ofChinese Society ofParticuology cum Symposium on Particle Technology across Taiwan Straits 长治市城区空气颗粒物中总碳的同位素组成 彭林， 牟玲， 任照芳， 陈娜， 施瑞良 (太原理工大学山两省与教育部煤科学与技术重点实验室，山西太原030024) 摘要：本文报道了长治市城区空气颗粒物、燃煤烟尘、土壤风沙尘和汽油车尾气尘中总碳同位素组成，并利用其同 位素组成特征讨论了长治市城区大气颗粒物及其总碳的可能来源．元素分析仪与I司位素质谱联机测试结果表明：取暖 期长治市城区空气颗粒物中总碳同位素组成为．22．28‰～．22．39‰，风沙季的碳I司位素组成为一19．48％0～．20．47％0．煤燃 烧产生烟尘、土壤风沙尘和机动车尾气尘的总碳吲位素组成分别为：．22．83％0、．15。46％0和．26．53％0。通过比较窄气颗 粒物与污染源的碳问位素组成特征，得出长治市城区空气颗粒物中的碳主要来源于煤燃烧产生的烟、土壤风沙和机动 车尾气．取暖期长治市城区空气颗粒物中的碳主要来源于煤的燃烧产生的烟尘中，风沙季大气颗粒物中的碳主要来源 于土壤风沙尘，有少部分来源于煤的燃烧产生的烟尘． 关键词：空气颗粒物：总碳间位素；长治市 1 前言 大气颗粒物是环境空气中的首要污染物，对气候、 大气能见度、生态环境和人体的健康都有严重的危害． 因此，对于大气颗粒物的研究也越来越受到重视【1‘3】．大 气颗粒物的主要组分包括碳组分、硫酸盐、硝酸盐、铵 盐和地壳元素等，而其中，碳是大气颗粒物的重要组成 部分，分为元素碳(EC)和有机碳(OC)t41．空气颗粒物中 碳的来源的主要是根据不同类型碳的浓度特征来判断 其来源【5—1．而由于大气颗粒物在从源到环境空气的过 程中要经历各种不同的途径和多种大气光化学反应，这 就可能使化学判断法产生一定的局限性．故利用碳的稳 定同位素方法研究大气颗粒物中碳的污染物的来源成 为可能?11． 目前大气环境领域关于碳同位素的研究主要有空 气颗粒物中多环芳烃化合物的碳同位素组成研列12‘14】， 空气颗粒物中有机碳和元素碳的同位素组成研究【8】，而 关于总碳同位素组成的研究还较少，本文报道了长治市 城区空气颗粒物、燃煤烟尘、土壤风沙尘和机动车尾气 尘中总碳同位素组成，利用总碳的同位素组成特征分析 了长治市城区空气颗粒物及其碳的可能来源，总碳同位 素组成特征将作为一种很好标识物能够用于空气颗粒 物来源解析中，为进一步定量分析其颗粒物的来源提供 了信息． 2 样品采集与分析 2．1样品的采集 采集长治城区大气总悬浮颗粒物(TSP)和大气飘尘 (PMlo)样品．采样器带有PMlo-l∞切割器，流量为 100Llmin．石英滤膜型号是Pallflex，tp90mm．采样前将 石英滤膜放在马弗炉中550℃灼烧6小时．采样时间为 2007年1月20．24，2007年4月9．13，采样地点为长治 市区的五个例行监测点，老顶山、清华厂、监测站、液 压厂、奥瑞特、采样高度距地面8米． 2．2样品的处理与测试 将采集的样品通过NC．2500元素分析仪与同位素 质谱联机来分析总碳的同位素组成．该仪器氧化炉温度 达10200C，保证有机碳和无机碳全部转变成C02，避免 了传统的由人工制备C02气再进行同位素分析而带来 的误差． 3结果与讨论 3．1污染源中总碳同位素组成特征 煤烟尘、土壤风沙尘和机动车尾气尘这三类污染源 中总碳同位素的组成成分谱特征列于表2．从表2可以 看出，这三类源的粗、细颗粒物上其碳同位素组成没有 明显区别，而这三类源之间的碳同位素组成有明显差 别，燃煤产生的烟尘碳同位素组成为．22．83％o，土壤风 沙尘的碳同位素组成为．15．46％0，汽油车尾气尘中碳同 位素组成为一26．53％o，表明能利用同位素组成的不同来 区分空气颗粒物中这三种尘的来源。WidoW等人t”】对 巴黎的机动车和燃油锅炉产生的PM。o用一次氧化法进 行了碳同位素组成研究．结果表明，燃烧柴油的机动车 尾气烟尘中，总碳的6 13C平均值为(26．5±0．5)‰；燃油 锅炉烟尘中总碳的6 13C平均值为(26．0±0，5)‰．与笔 者的实验结果具有相似性． 表2污染源中总碳同位素组成特征‰ 708 中国颗粒学会第六届学术年会髓海峡两岸颗粒技术研讨会 3．2大气颗粒物中总碳同位素组成成分谱特征 长治市城区环境空气颗粒物(TSP和PMlo)的总碳 同位素组成分别列于表3． 五个采样点的TSP的总碳同位素组成取暖期的范 围为一21．71％00～．22．49％0，风沙季的范围则为．1