大气颗粒物重金属元素分析技术研究进展

大气颗粒物已经成为当前大气环境首要污染物,而其中重金属由于具有非降解性和滞后性,严重威胁人类生命和自然环境,已成为当前研究热点。对分析大气颗粒物中重金属元素所用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、荧光光谱法、中子活化法、辉光放电原子发射光谱法、微波等离子体原子发射光谱法和激光诱导击穿光谱法进行了综述,并尝试对这些技术的不足之处提出一些改进建议：连续光源原子吸收光谱法同时测定多种元素,原子发射光谱法直接测定颗粒物,高分辨率激光剥蚀电感耦合等离子质谱法测定固体样品,低散射同步加速荧光法测定大气颗粒物和k₀中子活化法测定对流层发射性元素。大气颗粒物重金属元素的时空分布差异和人类对环境空气质量要求的提高以及现代仪器科学技术的高速发展促使大气颗粒物重金属元素分析技术朝着实时、快速、检出限低、直接测定和操作简便的方向发展。     

T-FTIR研究大气颗粒物表面非均相反应

大气颗粒物表面发生的非均相反应已成为目前大气科学领域的研究热点.由于现有的研究手段存在很多不足,目前人们对大气中痕量气体物质在颗粒物表面非均相反应动力学和机理了解得还很有限.文章开发了基于透射傅里叶变换红外光谱(T-FTIR)的研究颗粒物表面反应的方法,可以从分子水平观测颗粒物表面的物理化学变化.通过对一个大气模型反应体系即常温常压下甲基丙烯醛(MAC)在二氧化硅颗粒物表面反应的表征,验证了该方法可以有效地定性和定量表征颗粒物上的非均相反应过程.研究结果显示,反应过程的红外谱图信号清晰,表征灵敏;红外光能量较低,不会损害样品,可以实现对反应的原位观测.经HPLC分析结果证明,T-FTIR表征结果的重现性和准确性好,即使在湿度存在条件下其定性和定量也是可靠的.该方法为实验室模拟研究实际大气条件下的非均相反应提供了一种有效手段.     

大气颗粒物多参数激光自混合传感的数值模拟与特性分析

基于颗粒物米氏散射特性、激光自混合三镜腔理论和激光器稳态条件,推导出在大气颗粒物光反馈下激光器频率、功率、线宽的理论表达式,建立了大气颗粒物光反馈下的激光自混合理论模型。同时,数值模拟和分析了大气颗粒物物理参数对激光自混合干涉信号的影响。结果表明,在一定粒径范围内,激光自混合反馈强度随大气颗粒物粒径增大先增大后减小,且反馈强度峰值出现的位置随颗粒物折射率实部的增大、虚部的减小向粒径较大处移动;自混合系统的外腔长度影响自混合干涉信号的波动深度,激光器输出光信号的幅值随外腔长度增大呈指数衰减;自混合干涉信号波动频率与大气颗粒物运动速度呈线性关系。分析结果对基于激光自混合效应的大气颗粒物多物理参数传感具有重要作用。     

济南市雾霾天大气颗粒物能谱分析与粒径形状因子

为了解山东省济南市区大气污染的状况,收集了2017年某一天济南市区雾霾天气下的大气颗粒物, 对其进行了SEM扫描电镜与TEM透射电镜的观察。为更好地描述颗粒的形态特征以切实反映污染特点,定量统计了颗粒物的线性尺度大小(等效直径)与形状标准程度(形状因子),同时配合EDS能谱分析确定了微观结构的元素种类。结果表明： 当天雾霾天气下,大气颗粒物形状因子数值较小,统计的方差、标准差也较小,说明形貌差距小,大多数呈现较为光滑、规则的近球形,表面不易吸附有毒物质或凝聚超细小颗粒。颗粒物等效直径数值较大,统计的方差、标准差也较大,说明空间线性尺度差距较大,以大小不等的多种结构形态呈现。其中,块状颗粒物数目最多,主要来自扬尘源,无机组成以Si,Al,Ca,Mg,Cl和K等元素为主。珊瑚礁状和球状颗粒物分别来源于可燃物的低温不充分燃烧和煤炭的高温熔融,前者无机元素Ca,Mg,Si多,后者Si,Al和Fe多,都属人为污染。球形颗粒物还可分为表面光滑、有轻微凸起和凹凸不平三类,分别与硅、铝化硅以及铁元素有关。柱棒状颗粒物属生物微粒。聚合状颗粒物来自于细小颗粒的聚合效应,有可能增加微粒的毒性。     

气相色谱-质谱联用分析兰州市大气颗粒物中的有机成分

采用大气颗粒物采样仪分别对兰州市2008年夏季、秋季和冬季和2009年春季大气中的PM2.5颗粒物样品进行采集,使用超声提取,气相色谱-质谱仪对样品中的有机成分进行了分离和定性分析.兰州市大气中共测得32种有机物,以烷烃、烯烃为主,并同时包括酯类、酮类和醇类物质.夏、秋两季的大气有机物种类变化不大,但是在冬季有机物种类变化较大.     

ICP-AES测定大气颗粒物中金属元素

聚丙烯膜采集大气颗粒物中的铬、铜、铅、锰、锌、镍和铁 ,消解后用 ICP- AES法进行测定。该法消解方便 ,快速完全 ,滤膜空白值低 ,加标回收率、准确度和精密度均较高 ,结果令人满意。     

获取大气颗粒物消光系数的差分吸收光谱法研究

针对雾霾天气日益增多,大气污染气体向颗粒物的转化在加快,研究了一种大范围对其监测的差分吸收光谱方法。差分吸收光谱法可以实时、在线、准确同时获取颗粒物光学特性和大气痕量气体浓度。论文首先分析了双光路差分吸收光学遥感系统获取颗粒物绝对光强的原理,然后研究了基于单光路测量大气吸收谱,在干净天气状况下测量参考光谱,利用能见度数据,在550 nm波段处实现系统校准,计算校准参数,从而获得大气绝对吸收光强,然后解析出大气总的消光系数。再从总的大气消光系数中,去除瑞利散射以及大气痕量气体吸收对消光系数影响后,精确解析出颗粒物消光系数。同时基于差分思想获取大气痕量气体的浓度。最后把该方法应用于外场实验,获取大气颗粒物在350～700 nm波段范围内消光系数和大气中NO₂的浓度。研究结果表明颗粒物消光系数的随着波长的增加而减少,符合Angstrom公式。该研究为分析大气气相/粒子非均相化学反应提供有力的技术支持。     

大气颗粒物滞留时间的确定方法及初步实验验证

通过研究大气颗粒物中222Rn子体活度比与颗粒物平均寿命之间的关系,建立了基于活度比估算大气颗粒物滞留时间(residence time of atmospheric aerosol,RTAA)的方法,并在相对理想条件下进行了实验验证.当氡室浓度稳定为1.816kBq/m3时,由214Bi/214Pb活度比计算出的RTAA为112.17min,与氡室的平均换气时间(104.17min)相当,表明大气颗粒物中同一衰变链上的放射性核素活度比(如214Bi/214Pb,210Bi/210Pb或210Po/210Pb)可以用于估算RTAA.     

确定大气颗粒物平均滞留时间的新方法

从低层大气的基本属性出发,利用大气颗粒物中放射性核素的衰变特性与转移速率等相关信息, 建立了单位体积大气颗粒物中被吸附的放射性粒子数、衰变粒子数和转移粒子数的数学模型, 获得了确定低层大气颗粒物平均滞留时间的新方法.该方法解决了当前相关研究中出现的困惑, 说明了大气具有有限的自净功能,给出了大气颗粒物中同一衰变链上各核素达到活度平衡的条件 及降低平均滞留时间的途径,为大气环境的监测与治理提供了科学依据. 关键词： 大气颗粒物 平均滞留时间 氡子体 监测     

超细标准物质与超细样品分析研究进展

自"Geoanalysis2003"国际会议首次报道超细标准物质和美国NIST首次公布超细海洋沉积物标准SRM2703以来,超细标准物质研制与超细样品分析研究工作在我国已取得可喜进展。文章简述了我国超细标准物质的研究背景,着重说明了地质分析中分析技术进步推动样品粒度阶梯性减小的历史演化和X射线荧光光谱分析在发现样品粒度已成为分析精度再提高的关键中发挥的重要作用;评介了中国近年先后研制碳酸盐岩石、海洋沉积物、海山富钴结壳铂族元素、海湾河口沉积物和多种矿石等超细标准物质的实践和超细样品在X-射线荧光技术、电感等离子体光谱/质谱中应用的研究工作;探讨了与超细样品制备相关的技术、该项研究工作的意义和对分析实验室技术的深远影响;同时也讨论了其现存问题及发展前景。     

腔增强吸收光谱技术在大气环境研究中的应用进展

大气污染是全球性环境问题,针对大气环境污染物检测技术的发展对大气环境研究至关重要.光谱分析方法因其具有特异性选择、高精度、高时间分辨等优势,已被广泛应用于大气污染物检测领域.腔增强吸收光谱(CEAS)技术由腔衰荡光谱(CRDS)技术发展而来,是通过测量透过高精细度谐振腔的光强获得分子吸收信息的高灵敏度探测技术.该技术自...     

大气气溶胶偏振遥感研究进展

POLDER-1是国际上第一个可以获取偏振光观测的星载对地探测器, 随着POLDER/PARASOL等偏振仪器的应用, 偏振遥感在国际上已成为一个快速发展的研究领域, 并在大气气溶胶监测等方面发挥了重要的作用, 取得了一系列研究成果。从POLDER/PARASOL,APS(aerosol polarimetry sensor)和航空偏振相机、地基偏振观测平台三个方面综述了大气气溶胶偏振遥感近20年(1993-2013)的研究进展, 重点介绍: (1)POLDER/PARASOL陆地上空和海洋上空气溶胶参数反演算法; POLDER/PARASOL气溶胶光学厚度(AOD)产品精度验证、应用以及与MODIS等卫星AOD产品的对比分析。(2)MICROPOL,RSP和APS陆地上空和海洋上空气溶胶参数反演算法; 国产多角度航空偏振相机(directional polarimetric camera, DPC)的气溶胶参数反演算法。(3)CE318-2和CE318-DP的气溶胶地基偏振反演算法。其中卫星、航空和地面气溶胶参数反演的结果包括总的AOD、细粒子AOD、粗粒子AOD、粒子谱分布、粒子形状、复折射指数、单次散射反射率、散射相函数、偏振相函数以及云顶AOD。在以上研究基础上, 提出了大气气溶胶偏振遥感研究存在的问题及展望, 为大气气溶胶偏振遥感研究提供有价值的参考。     

氧弹燃烧-ICP-OES用于柴油标准物质中硫含量的定值

本文是柴油系列标准物质研究课题中的子课题,研究了用氧弹燃烧-电感耦合等离子发射光谱法对柴油中硫系列标准物质的定值。通过实验条件的最佳化,包括氧弹燃烧消解样品的影响因素、仪器分析的最佳条件等,利用新型的电感耦合等离子发射光谱仪器(SPECTRO CIROS)真空紫外谱线灵敏高,重现性好的优点,测量两个水平的硫标准物质,使用内标元素Y和进行基体匹配达到消除基体影响而提高测量准确度的目的。该方法展伸不确定度优于2％,测定的结果与其它的不同方法测定的结果一致。     

泌尿系结石组分分析方法及其研究进展

对泌尿系结石组分进行准确的分析可为治疗尿石症和预防其复发提供重要的参考。文章综述了现代仪器分析方法在草酸钙结石、磷酸盐结石、尿酸和尿酸盐结石及胱氨酸类结石等组分分析中的应用及其研究进展,这些技术包括拉曼光谱、差热-热重(TGA/DTA)、核磁共振(NMR)、高效液相色谱(HPLC)和傅里叶红外光谱(FTIR)等。     

拉曼光谱及其检测时样品前处理的研究进展

拉曼光谱具有操作简单,所需样本量小,检测灵敏度高等特点,可进行现场快速筛查、检测及鉴别。样品前处理直接影响分析结果的准确度和精密度,而且操作繁琐费时。发展快速、高效的样品前处理技术进而结合拉曼光谱检测技术具有重要的研究意义,特别是与增强拉曼光谱相结合进行食品、农产品中等残留物的衡量检测已成为研究热点。本文阐述了拉曼光谱产生的原理,介绍了拉曼光谱的起源和发展,讨论了表面增强拉曼光谱技术、针尖增强拉曼光谱技术和壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术,并对拉曼检测之前的样品预处理进行了讨论。     

近红外H2S荧光探针研究进展

硫化氢(H₂S)是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体,其不但存在于外界环境中,而且是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后生物系统中第三种重要的内源性气体信号分子,近年来因其对人类健康和疾病的影响而越来越受关注。H₂S可以作为抗氧化剂清除人体内的活性氧(ROS)和活性氮(RNS),参与多种细胞的生理反应,包括细胞凋亡、血管舒张、神经调节等,是多种组织中的细胞保护剂和气体传递剂。现代医学研究已证实硫化氢含量与糖尿病、阿尔茨海默病、帕金森病等特定疾病密切相关,但人们尚不清楚H₂S影响细胞信号传导和其他生理事件的具体分子机制,因此开发用于可视化内源性H₂S的方法、研究其在细胞和生物体中的动态分布将具有非常重要的意义。目前检测H₂S浓度的近红外(NIR)荧光探针是一个研究的热点,这是因为在生物样本分析时近红外荧光探针具有许多显著的优点：光损伤更小、能穿透更深的组织、背景自荧光干扰低。在分子水平上,H₂S表现出独特的化学特性,既是良好的还原剂,又是良好的亲核试剂,用于H...     

单元素类石墨烯二维拓扑材料的研究进展

除了石墨烯外,很多主族元素也可以形成类似石墨烯的稳定单层结构,并且具有丰富的物理化学性质及广阔的应用前景.其中在物理学中最引人注目的是理论预言在这些材料中预言存在的二维拓扑物性.单元素类石墨烯二维材料已经经历了十余年的研究进程,目前已经理论发现和实验制备出了若干新型二维拓扑材料,成为当前凝聚态物理和新材料领域重要研究方向之一.在这篇评述中,我们将详细介绍这一领域的研究历程、研究思路,以及最新研究进展,并对其进一步的研究方向做出展望.