沙尘暴对上海大气颗粒物中SClCa化学种态的影响.PDF

第36 卷 第10 期 核 技 术 Vol. 36, No.10 2013 年10 月 NUCLEAR TECHNIQUES October 2013 沙尘暴对上海大气颗粒物中 S、Cl、Ca 化学种态的影响 1,2,4 1,2,4 1 1,2,4 1,4 1 1,4 3 龙时磊 刘 可 曾建荣 曹玲玲 包良满 林 俊 李 燕 马陈燕 1 （中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区 上海 201800 ） 2 （中国科学院大学 北京 100049 ） 3 （中国科学院高能物理研究所 北京 100049 ） 4 （中国科学院核辐射与核能技术重点实验室 上海 201800 ） 摘要 为研究沙尘暴对上海大气颗粒物化学组成的贡献，本文连续采集了沙尘暴前、中、后期的颗粒物样品， 使用同步辐射XRF 以及XANES 技术解析样品颗粒物中元素浓度以及S、Cl、Ca 化学组成在沙尘暴过程中的 变化。元素浓度变化结果显示，大气颗粒物样品地壳元素(Si、Al 、Ca、K 、Mg 、Fe 、Ti)随沙尘暴的到来大幅 度增加，但是本地污染元素(S、Zn 、Pb 、Cu、V 、Cr、As)却由于沙尘暴的“清洁”作用而降低。沙尘暴前后 颗粒物样品中S 元素主要以(NH ) SO 的形式存在，Cl 元素主要以有机氯的形式存在，而Ca 元素主要以石膏 4 2 4 形式存在。而沙尘暴期间的样品S 元素主要存在形式是石膏(CaSO ·2H O)，Cl 元素存在形式是有机氯及无机 4 2 氯(–1 价) ，Ca 元素主要存在形式是CaCO3 。结合后向轨迹，无机氯的来源可能是沙尘暴沿途（海面）携带的 海盐成分，而石膏则是沙尘中富含的CaCO3 在传输途中与SO42−发生反应形成的。沙尘暴不仅给上海大气颗粒 物带来了丰富的地壳颗粒物，而且沿途携带颗粒物，使得原本滞留的颗粒物随着沙尘暴输送到上海大气环境 中，沙尘颗粒在传输过程中还会与当地污染颗粒物发生化学反应。 关键词 沙尘暴，后向轨迹，X 射线吸收近边结构(XANES)谱，颗粒物 中图分类号 TL99 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.100101 我国西部及西北部远距离输送而来的沙尘几乎 少。沙尘暴对上海大气颗粒物的影响方面的研究局 每年春天都形成沙尘高峰，沙尘不仅横扫我国华北 限于通过颗粒物中元素及离子浓度分析颗粒物来源 和部分华东地区，甚至可以输送数千公里，对东部 [5,7,8] 。为了研究沙尘 以及颗粒物上发生的化学变化 沿海城市也造成影响。高峰时期的沙尘暴带来了比 暴期间颗粒物中可能的化学种态，本文使用同步辐 平日高出数十倍的沙尘颗粒，导致大气颗粒物浓度 射 X 射线吸收近边结构(XANES)谱对一次沙尘暴 [1–4] 。在长距离传输过程中，沙尘暴 过程的颗粒物样品中S、Cl、Ca 元素进行无损原位 比平时高出数倍 与沿途城市污染气溶胶混合叠加，并且会携带部分 测量[9]，分析得到S、Cl、Ca 元素在颗粒物中的化 颗粒物一起传