新余市PM2.5微观形貌特征分析-辽宁化工2022年01期

摘      要： 应用场发射扫描电镜（FESEM）分析了2020年8月至2021年1月新余市PM2.5的微观形貌及其元素组成特征.结果表明， 新余市PM2.5具有微观颗粒物类型10种，主要为碳质颗粒物、燃煤飞灰颗粒、铁铜锌氧化物颗粒、扬尘颗粒等。不同季节微观颗粒物占比差异较大。

关  键  词：PM2.5; 场发射扫描电镜（FESEM）; 微观形貌特征

中图分类号：X831      文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（20202022）0×1-00000005-0×

矿物颗粒是大气颗粒物的重要组成部分，其物相组成和微观形貌等特征既对人体危害的机理研究具有重要意义，同时蕴藏着颗粒物来源及变化等有用信息[1，-2]。其中扫描电镜随着其本身技术的发展在微观形貌的应用得到了广泛的重视[3--11]。本文主要是在进行新余市大气颗粒物源解析的研究工作中采集PM2.5样品利用场发射扫描电镜（FESEM）对其微观形貌及其元素组成特征进行了测试分析，以利于完善源解析的相关结论。

1  材料和方法

1.1 样品采集

选择PM2.5浓度相对较高新余市环境空气国控站点气象局站点和第二水厂站点为样品采集点，使用青岛众瑞ZR-3930D型多通道环境空气颗粒物采样器，滤膜为直径47 mm毫米的核孔膜，切割头为多级碰撞式切割器，颗粒物空气动力学切割粒径为2.5和10 μm微米。共采集PM2.5核孔膜样品8个，采集时间为2020年8月、10月、12月和2021年1月。采集信息见表1。

1.2 样品分析

送测于中国科学院生态环境研究中心，使用应用场发射扫描电镜（FESEM）对采集的PM2.5核孔膜样品进行PM2.5的微观形貌及其元素组成特征分析，仪器型号为SU8000。

2  结果与分析

2.1  PM2.5颗粒微观形貌

新余市PM2.5中微观颗粒物类型共发现10种，包括：复合矿物硅铝酸盐颗粒、复合矿物富钙颗粒、燃煤飞灰颗粒、扬尘颗粒、碳质颗粒、硫钙颗粒、植物排放颗粒、铁铜锌等金属氧化物颗粒和生物质燃烧颗粒以及其他，这些颗粒物类型主要来源如表2所示，部分颗粒物能谱与形貌如图1所示。

2.2  各颗粒物占比

三个季节渝水区10种类型颗粒物占比如图2所示，可知夏季碳质颗粒占比最高，为35.6%，其次为燃煤飞灰颗粒10.1%、铁铜锌氧化物颗粒9.7%、扬尘颗粒9.0%，污染源主要以机动车源、燃煤源、钢铁工业源、扬尘源为主。

2.2  各颗粒物占比

三个季节渝水区10种类型颗粒物占比如图2所示，可知夏季碳质颗粒占比最高，为35.6%，其次为燃煤飞灰颗粒10.1%、铁铜锌氧化物颗粒9.7%、扬尘颗粒9.0%，污染源主要以机动车源、燃煤源、钢铁工业源、扬尘源为主。秋季，不同类别颗粒物占比有所变化，复合矿物富钙颗粒占比有明显上升（14.2%），生物质燃烧颗粒占比上升，占比5.8%，表明秋季受扬尘与生物质燃烧影响相对较大。冬季颗粒物类别占比与春季较为类似，而燃煤飞灰颗粒占比达到三个季节中最大，为12.3%，碳质颗粒占比仍在35%以上，表明冬季燃煤源与机动车贡献较大。

渝水区不同类别颗粒物分布具有一定的空间变化特征，由图3所示。气象局与第二水厂站点颗粒物均以碳质颗粒为主，占比依次为36.2%、32.2%，表明气象局站点机动车源贡献高于第二水厂。此外，气象局站点复合矿物富钙颗粒与硫钙颗粒占比也均高于第二水厂，这与新钢集团排放对气象局站点影响较大有关。而第二水厂燃煤飞灰颗粒、扬尘颗粒占比较大且明显高于气象局站点，说明该点受散煤燃烧源与扬尘源的影响均高于气象局站点。

3  结论

（1）新余市PM2.5中微观颗粒物类型共发现10种，包括：复合矿物硅铝酸盐颗粒、复合矿物富钙颗粒、燃煤飞灰颗粒、扬尘颗粒、碳质颗粒、硫钙颗粒、植物排放颗粒、铁铜锌等金属氧化物颗粒和生物质燃烧颗粒以及其他。

（2）各季节碳质颗粒的颗粒数占比最大，其次为扬尘颗粒与燃煤飞灰颗粒，污染源主要以机动车源、燃煤、扬尘源为主。进入秋季后，复合矿物富钙颗粒占比有明显上升（14.2%），表明秋季扬尘贡献占比较大。冬季颗粒物类别占比与夏季较为类似，而燃煤飞灰颗粒占比达到三个季节中最大，为12.3%，碳质颗粒占比仍在35%以上，表明冬季燃煤源与机动车贡献较大。

（3）气象局与第二水厂站点颗粒物均以碳质颗粒数占比依次为36.2%、32.2%，表明气象局站点机动车源贡献高于第二水厂。此外，气象局站点硫钙颗粒占比高于第二水厂，说明工业燃煤烟气对气象局站点影响较大。而第二水厂燃煤飞灰颗粒、扬尘颗粒占比较大且明显高于气象局站点，说明该点受散煤燃烧源与扬尘源的影响均高于气象局站点。

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[11]赵文涛，刘海江，刘华东，等.  新余市PM2.5化学组分特征分析[J]. 辽宁化工，2022， 51 （1）： 55-58.

Study on Micromorphological Characteristics of PM2.5 in Xinyu City

ZHAO Wen-tao1， LIU Hua-dong2， LIU Hai-jiang3， LIU Yin4

（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）

Abstract：  Characteristics of micromorphology and element composition of PM2.5 in 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.

Key words： PM2.5; FESEM; Micromorphological characteristics