北京市城区冬季雾霾天气PM2.5中元素特征研究

为了解北京市某城区2013年冬季雾霾天气细颗粒物(PM2.5)中元素浓度水平及污染特征,连续采集2013年1月—2月北京市某城区大气PM2.5,采用滤膜称重法检测PM2.5浓度,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析PM2.5中36种元素总量并采用富集因子法分析元素污染特征。结果表明:与正常天气相比,雾霾天气发生时PM2.5和其中的27种元素浓度均升高,其中As,Cr,Pb,Ti和V等重金属是PM2.5中的主要无机污染物。元素富集特征表明,雾霾天气PM2.5中的金属元素可被分为三组,其中As,Cr,Cu及Pb的富集因子高于10,属于高度富集级别;Sb和Sn等元素富集因子介于1～10,属于中度富集级别;Ti和V富集因子接近于1,属于轻微富集级别。ICP-MS用于大气PM2.5中多元素分析具有良好的精密度和准确性,可满足同时检测PM2.5主、痕量金属元素的要求。雾霾天气发生时,As,Cr和Pb等重金属元素的增加主要与人类活动如汽车尾气、化石燃料排放引起空气污染所致;该研究为开展雾霾天气PM2.5中元素特征研究提供了准确、简便的方法,可以为相关部门采取有效的措施减轻污染,保护人群健康提供科学依据。     

ICP-MS和ICP-AES用于北京雾霾天气PM_(2.5)来源解析研究

研究北京市冬季雾霾天气可吸入细颗粒物(PM2.5)中化学组成及来源。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)分析2013年1—2月北京某城区采集获得的PM2.5样品,通过测试其中40种元素的总量分析了PM2.5元素污染特征,并辅以绝对主因子分析法对雾霾天气PM2.5的污染来源进行解析。研究观察期间,Li,Mn,Pb,S等23元素体积浓度近似正态分布,参考我国环境空气质量标准,As含量几何均值超过参考限值的2倍,部分PM2.5样品Pb的24h浓度均值超过参考年均限值。从各元素含量所占颗粒物的质量分数来看,Fe,Zn,Pb,Ti等含量超过0.1%,是PM2.5中的主要重金属离子,Mn,Cu,As,Se等含量超过颗粒物质量分数0.01%,是PM2.5中的重要的无机金属污染物,这些金属成分来源及健康影响值得重视。本研究应用ICP-MS和ICP-AES测试结果进行PM2.5来源解析,因子分析法选定了6个主要污染源类型,分别为"工业粉尘与人为活动污染源"、"生物质燃烧和建筑尘污染源"、"土壤及风沙扬尘源"、"化石燃料污染源"、"电子废弃物污染源"和"区域性迁移污染源",其方差贡献率分别为40.3%,27.0%,9.1%,4.9%,4.8%和4.6%。ICP-MS和ICP-AES用于PM2.5中多元素准确、快速分析及获得多组分有效监测数据具有明显优势,可用于PM2.5污染来源解析。本研究为相关部门在制定减排控污和人群健康影响的预防控制政策时,解析相应污染成分的来源,并采取针对性措施加以管理和控制提供了科学依据,提示应重视雾霾污染源区域性迁移效应。     

光学散射法测量大气中PM2.5的浓度

PM2.5是对人们健康构成威胁的空气污染物之一,要做到针对PM2.5的有效治理,就要先进行有效的监测,以确定污染物的浓度情况。本论文根据光的米散射原理,设计并组装了基于激光散射原理对空气中PM2.5浓度进行测量的装置,测量了大气PM2.5的浓度,应用开源开发平台对系统进来数据处理,并对系统测量准确性进行了评估。     

哈尔滨市城区大气重金属沉降特征和来源研究

鉴于大气重金属降尘对城市居民健康存在一定的威胁,针对哈尔滨市从未开展过重金属沉降特征研究的现状,采用被动采样技术共收集大气降尘样品46份,用AFS-230E原子荧光光度计和ICP-AES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测量样品中的重金属元素含量,计算各元素年沉降通量,利用Pearson系数法、主成分分析法、富集因子法进行重金属沉降特征和来源分析。结果表明,Mn和Co元素主要来自于自然源,其余各元素沉降主要由人为源构成,且人为源中占主导地位的是燃煤尘、汽车尘和金属冶金尘。     

ICP-MS用于北京市PM2.5中铅及其同位素的形态分析

对2005年9月至2006年5月所采集的24份北京市PM2.5样品进行序列连续提取,分别得到水溶态、脂溶态和不溶态3个分量的铅;在最佳仪器工作条件下,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定上述各分量中铅的浓度及同位素比值.采用GBW09133考察铅浓度测定的准确度,并用SRM 981标准铅试剂校正质量歧视效应和仪器漂移.结果表明,采用ICP-MS分析大气PM2.5中不同形态铅浓度及同位素比值的测定数据准确可靠.北京市大气PM2.5样品中水溶态、脂溶态和不溶态3个分量铅的平均百分含量分别为20.69%,0.32%和78.99%;相应的铅同位素比值206Pb/207Pb的均值分别为1.1526,1.1374和1.2193;其中水溶态和不溶态铅的同位素比值具有统计学差异(P＜0.01).同位素比值的比对结果提示,北京市成人血铅可能源于北京市大气PM2.5中水溶态铅而非不溶态铅,故大气细颗粒物中水溶态铅对人体健康的威胁更值得注意.     

乌鲁木齐市采暖期大气PM10及PM2.5中Cd的形态分析

2009年12月14日—28日采集了新疆农业大学校园PM10和PM2.5样品,分析了重金属Cd的形态和风险指数。该采样点在冬季采暖期间PM10及PM2.5污染非常严重,PM10和PM2.5中Cd的含量分别为3.642和1.964ng.m-3,均以残渣态为主,但PM2.5中Cd的生物有效性高于PM10中Cd的生物有效性。PM10中Cd的致癌风险为6.56×10-6,而PM2.5中Cd的致癌风险为3.46×10-6,均处于可接受的风险水平。     

电感耦合等离子体质谱法研究烟花爆竹PM2.5中重金属的污染特征及生态健康风险

燃放烟花爆竹造成大气中PM_2.5浓度急剧上升,从而引起空气严重污染。全球大多数国家在重要时刻均有燃放烟花爆竹的习惯。但是,迄今为止烟花爆竹产生的PM_2.5中重金属的污染特征及生态健康风险研究仍不多见。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)结合地累积指数、潜在生态危害指数和健康风险模型等方法评价了北京烟花爆竹PM_2.5中重金属的污染程度、潜在生态危害和健康风险。样品首先使用纯化硝酸溶液在120℃下消解2 h;然后用超纯水稀释定容;最后使用ICP-MS进行测试。ICP-MS测试的元素包括As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, V和Zn。测试时样品中加入Rh作为内标元素,控制仪器信号漂移和信号衰减。研究结果表明：烟花燃放期烟花爆竹产生的PM_2.5浓度为(93±117)μg·m^-3,超过国家标准二级浓度限值;燃放烟花爆竹对Cu, Cr, Ba, Pb, Zn和As等6种重金属的浓度影响更为显著,它们的浓度分别是研究背景值的17.8, 16.6,...     

不同产地亚麻籽矿物质元素及脂肪酸组成的主成分分析

亚麻籽是一种具有食用与药用价值的生物质,富含多种营养物质与矿物质元素。我国是亚麻籽的主要产地之一,为探讨不同产地亚麻籽中矿物质元素与脂肪酸组成的主要特征成分,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析了10个产地亚麻籽中的17种矿物质元素,利用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)分析了于相同条件下提取的10个产地亚麻籽油脂中的脂肪酸组成。采用主成分分析法对10个产地亚麻籽中的矿物质元素及脂肪酸组成进行了分析,探讨了不同产地亚麻籽矿物质元素及脂肪酸组成的差异,分析了矿物质元素及脂肪酸的主要特征成分。结果表明,K,Sr,Mg,Ni,Co,Cr,Cd,Se,Zn和Cu是亚麻籽的主要特征矿物质元素,C16∶0,C18∶0,C18∶2,C18∶3,C20∶0,C20∶1是亚麻籽油脂的主要特征脂肪酸。ICP-MS和GC-MS结合主成分分析,可有效揭示不同产地亚麻籽中矿物质元素与脂肪酸组成的特征与差异,进而为亚麻籽的合理、有效利用提供重要的理论依据。     

基于无机元素特征的甘草药材分型研究

产地和生产方式是判断药材质量的重要依据,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定了不同产地、不同生产方式甘草药材样本中16种无机元素的含量。通过总体分布分析、特征元素聚类、元素逐一分析的三级分析方法,根据K,Na,Sr,Mo等元素含量的高低分布状态建立了甘草药材相关的无机元素指纹图谱;以主成分分析选定的特征元素进行的聚类分析结果与甘草样品的生长方式相一致;逐一比较不同样品间元素差异结果表明,Mo和Sr元素的组合不仅可以作为甘草样品生长方式的分类依据,还可以作为甘草产地区分的判断标准,Na/P,K/Ca两对元素比可以作为评价不同生产方式的参考依据,初步揭示了无机元素在这几种甘草类型间的差异规律。     

内燃机油中添加剂元素含量水平及来源分析

采用波长色散X射线荧光光谱法对来自美国、德国和日本等9个产地,SM,SN,CI和CH等级别的98个内燃机油中P,S和Cl等11个元素的含量进行了定量检测,并根据油品中Zn/P,S/Mo和Ca/Mg元素之间的比例关系,对内燃机油中的元素来源、添加剂组成及配比进行了研究。结果表明：内燃机油的中锌、磷、钙、硫、镁和钼含量分别在0.09%～0.17%,0.07%～0.15%,0.13%～0.43%,0.20%～0.47%,0.04%～0.15%和0.01%～0.05%之间;其中,Ca,S,P和Zn是内燃机油中的常见主要元素,Mg和Mo元素存在于高级别的内燃机油中,而铌、钨、钛和钠则存在于个别内燃机油中。     

刺参中无机元素的聚类分析和主成分分析

探讨多元素分析对中国刺参产地溯源的可行性,筛选判别刺参产地的有效指标.采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定了7个产地刺参样品中Al,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Mo,Cd,Hg和Pb共15种无机元素的含量,建立刺参无机元素数据库.原始数据经过标准化处理后,结合聚类分析和主成分分析...     

燃煤细微颗粒声波团聚的机理研究

采用声波团聚疗法促使燃煤电厂产生的细微烟尘颗粒在较高强度下的声场巾团聚为较大颗粒,以此提高除尘器对细微颗粒的脱除效率.建立了以同向凝聚和流体力学作用为机理的烟尘气溶胶声波团聚动力学模型,经过数值模拟求解得到烟尘粒子团聚后的再分布曲线.模拟计算结果与声压(SPL)为130～150 dB,频率为1000～4000 Hz,烟尘浓度为2～10g/m3条件下的团聚实验相比较,得到较好的吻合.当声压SPL增加时,PM10和PM2.5质量百分比相对于初始分布均有明显下降,表明细微颗粒的团聚效果明显.     

微波消解ICP-MS对海参中多种微量元素的分析

采用微波消解,电感耦合等离子体质谱仪对市内部分水产品企业送检的海参中砷、铅、铜、镉、汞、铝、铁、锌、硒多种微量元素的测定方法进行分析研究,在电感耦合等离子体-质谱仪上,采用内标法直接定量测定.方法简便、快速、灵敏、准确.     

基于电感耦合等离子体质谱法和化学计量学鉴别蜂蜜品种研究

开展了一种用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)结合主成分分析(principle component analysis)和判别分析(discrimination analysis)识别蜂蜜品种的研究。实验选取三种不同品种的蜂蜜: 洋槐蜜, 葵花蜜和油菜蜜, 经湿法消解等预处理后, 利用ICP-MS分别测得蜂蜜样品中20种矿质元素的含量。结果表明电感耦合等离子体质谱法的精密度, 准确度以及回收率等满足要求, 洋槐蜜在主成分得分图上呈现一定的聚集趋势, 而葵花蜜和油菜蜜的聚集趋势不明显, Na, Mg, K, Ca, Sr, Ba, V, Fe, Ni, Sb等十种矿质元素能够成为鉴别蜂蜜品种的特征元素;通过逐步判别分析筛选出Mg, Sr, Ba, Ni, Sb, Cr和Na等七种矿质元素, 并利用贝叶斯判别对这些元素建立线性判别函数, 其中洋槐蜜的判别率为100%, 葵花蜜的判别率为80.8%, 有两个葵花蜜样品误判为油菜蜜, 油菜蜜的判别率为 90.9%, 有一个油菜蜜样品误判为洋槐蜜, 模型交叉验证总判别率为90.3%, 说明矿质元素对蜂蜜品种鉴别具有良好的分类和鉴别效果, 能够为研究蜂蜜品种与矿质元素之间的关系提供理论依据, 该方法具有简单、准确、稳定等特点, 可作为蜂蜜品种鉴别的可靠方法。     

基于统计回归方法的多普勒激光雷达反演颗粒物浓度研究

2019年9月至10月,利用相干多普勒激光雷达在深圳石岩地区（113.9°E,22.7°N）与深圳气象梯度塔进行了联合观测实验,基于激光雷达后向散射强度直接反演PM2.5、PM10颗粒物浓度。反演得到的不同高度颗粒物浓度与梯度塔上颗粒物同步混合监测仪实测结果进行统计回归分析。结果表明：本次实验中,PM2.5和PM10的反演结果与实测结果的相关性均达到0.8以上,其中PM2.5的反演结果更好。吸湿因子分析表明,120m和220m处2.5~10μm的大颗粒物质亲水性更强,70m处2.5μm以下细粒子亲水性更强。颗粒物浓度反演与比对结果表明,多普勒激光雷达可以用来观测颗粒物浓度。     

基于电感耦合等离子体质谱法和化学计量学鉴别蜂蜜品种研究

开展了一种用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)结合主成分分析(principle component analysis)和判别分析(discrimination analysis)识别蜂蜜品种的研究。实验选取三种不同品种的蜂蜜：洋槐蜜,葵花蜜和油菜蜜,经湿法消解等预处理后,利用ICP-MS分别测得蜂蜜样品中20种矿质元素的含量。结果表明电感耦合等离子体质谱法的精密度,准确度以及回收率等满足要求,洋槐蜜在主成分得分图上呈现一定的聚集趋势, 而葵花蜜和油菜蜜的聚集趋势不明显,Na,Mg,K,Ca,Sr,Ba,V,Fe,Ni,Sb等十种矿质元素能够成为鉴别蜂蜜品种的特征元素;通过逐步判别分析筛选出Mg,Sr,Ba,Ni,Sb,Cr和Na等七种矿质元素,并利用贝叶斯判别对这些元素建立线性判别函数,其中洋槐蜜的判别率为100%,葵花蜜的判别率为80.8%,有两个葵花蜜样品误判为油菜蜜,油菜蜜的判别率为 90.9%,有一个油菜蜜样品误判为洋槐蜜,模型交叉验证总判别率为90.3%,说明矿质元素对蜂蜜品种鉴别具有良好的分类和鉴别效果,能够为研究蜂蜜品种与矿质元素之间的关系提供理论依据,该方法具有简单、准确、稳定等特点, 可作为蜂蜜品种鉴别的可靠方法。     

Improvement of sensitivity using principal component analysis by dual focused ion beam time-of-flight secondary ion mass spectrometry

It is important to develop and to practically use the method to analyze a micro-nanometer order area. Especially, three-dimensional microanalysis for minute structure that consists of the organic compounds and the polymer is difficult. We developed a novel three-dimensional microanalysis method by means of focused ion beam (FIB) for section processing and ToF-SIMS for mapping method. For the purpose of realization of three-dimensional microanalysis and a chemical and structural analysis of the organic matter, the sensitivity improvement of ToF-SIMS in the three-dimensional analysis device and the method of the spectral analysis are examined. To improve the sensitivity of ToF-SIMS, the sample stage was modified to arrange perpendicularly with the ToF optical axis, and the distortion of electric field was corrected. And, by analyzing the fragment ions by using the principal component analysis (PCA) to raise the efficiency of the spectrum analysis, spatial resolution has improved. As a result, the resolution of the device improved to sub micrometer order, and advanced to the achievement of the three-dimensional microanalysis.