芬蘭ELPI+應(yīng)用 | 新年煙花對(duì)空氣顆粒物尺寸分辨元素分布的影響
研究目的:
與現(xiàn)有研究主要關(guān)注煙花爆竹對(duì)PM10和PM2.5組分的影響不同,本研究旨在探究15納米至10微米粒徑范圍內(nèi)顆粒物的元素分布模式變化。通過(guò)更高分辨率的顆粒物成分測(cè)定,可獲取其深入人體呼吸系統(tǒng)潛能的關(guān)鍵信息。
采樣地點(diǎn):捷克布爾諾市和奧地利格拉茨市
采樣周期:2016/17及2017/18年冬季(新年煙花燃放)在歐洲兩座城市開展了為期數(shù)周的顆粒物采樣。
使用儀器及配套附件:
1、ELPI+14級(jí)聯(lián)撞擊器:針對(duì)6nm至10μm氣溶膠進(jìn)行粒徑分布實(shí)時(shí)和采樣測(cè)量。
1.1 芬蘭Dekati公司DD 603型干燥器作用:最大限度保持顆粒物完整性的同時(shí)有效去除濕度。
1.2 25mm聚碳酸酯濾膜:采樣后存放于Petrislides培養(yǎng)皿中待分析
1.3 真空泵
2、ultraCLAVE III微波消解系統(tǒng):通過(guò)濃硝酸消解收集樣品的濾膜
2.1 標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SRM 1648a城市顆粒物(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院):與樣品一起消解制作分析溶液。
3、安捷倫8800三重四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICPMS/MS):總元素濃度的測(cè)定
其他數(shù)據(jù):
- 氣象參數(shù):氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度、大氣壓
- 顆粒物質(zhì)量濃度:PM10、PM2.5、PM1.0
煙火爆竹的組成成分:
通常由以下組分構(gòu)成:燃料源、氧化劑(為燃料燃燒提供所需氧氣)、著色劑(產(chǎn)生顏色的化學(xué)物質(zhì))、粘合劑(包裝材料,用于固定顆粒)以及氯供體(增強(qiáng)顯色效果)
煙花爆竹導(dǎo)致的化學(xué)組分粒徑分布特征變化:
人們接觸到的大氣氣溶膠通常分為三類顆粒:所謂的粗模式顆粒(顆粒直徑大于顆粒質(zhì)量或體積分布中1至3μm之間的最小值)、累積模式顆粒(顆粒直徑從約0.1μm 到前面提到的定義粗模式下限的最小值)和超細(xì)顆粒(直徑小于0.1μm,包括成核模式和艾特肯(Aitken)模式)
表中顯示在新年煙花燃放期和對(duì)照期各粒徑段元素總濃度(ng/m3)及方法檢出限(LOD, ng/m3)
基于以下方程式,通過(guò)計(jì)算富集因子(EFs)來(lái)識(shí)別煙花燃放期間受煙花影響的元素:
若某一特定元素的排放因子(EF)均大于3,則可假定煙花活動(dòng)對(duì)其有所貢獻(xiàn)。
研究結(jié)論:
通過(guò)光學(xué)檢測(cè)尺寸分辨元素分布模式,可以確定七種元素(Mg、Al、K、Cu、Sr、Ba和Bi)受到跨年煙花活動(dòng)的強(qiáng)烈影響。大多數(shù)已鑒定例如 Mg、Al、Cu、Sr 和Ba元素在煙花活動(dòng)期間更容易被人體吸入。