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一个重要使用拉曼光谱来帮助理解交通路边土壤和植物的影半岛综合体育官方APP下载德甲响

2012年10月1 |文章
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一个重要使用拉曼光谱来帮助理解交通路边土壤和植物的影半岛综合体育官方APP下载德甲响

何塞•安东尼奥Carrero Gorka Arana和胡安•曼努埃尔•Madariaga

分析化学、巴斯克国家大学(UPV / EHU),邮政信箱644,48080毕尔巴鄂,西班牙。电子邮件:(电子邮件保护)

介绍

道路运输排放已经成为最严重的环境问题之一,在许多城市和他们的贡献全球排放的大气污染物每年都增加。1这些污染物的扩散是由天气决定的,和金属可存入路边土壤等周边地区2,3和建筑立面。4事实上,有许多研究在高水平的有毒金属(铅、Ba、锌、Cd,某人和铜等)已报告由于交通排放。5,6,7,8知名汽车金属发射源有:刹车片、轮胎、废气和刺激了交通信号。9,10,11金属污染是局限于一个狭窄的区域与道路,但不限于土壤表面。3,6不那么确定的是国家的金属被发现在土壤中。它们可以或多或少地移动在土壤中,与地球化学形式,影响他们的溶解度,因此,其生物利用度。12污染物的总浓度并不代表的潜在毒性和有必要知道金属的化学形式。13路边土壤污染作为二次污染来源和可能对生态系统和人类健康构成风险,以及构建遗产如果他们转移到其他水库。例如,这些污染物可以被输送到天线的部分植被,生物蓄积。14,15因此,金属物种形成的分子光谱技术是一项重要的任务来评价金属流动和潜在的有害化合物的半岛综合体育官方APP下载德甲生物利用度。使用拉曼光谱提供了结构和分子的信息半岛综合体育官方APP下载德甲化合物是由交通排放,并给出了一个在路边的土壤污染物的潜在风险。16这里的研究是为了评估的协同影响城市路边护栏和交通污染对土壤和植物和理解金属释放的机制。土壤、植物和护栏的高度traffic-dense道路的城市毕尔巴鄂(西班牙)选择进行调查。

仪表

拉曼分析使用三种不同的设备。第一次筛选的护栏是用一个手持innoRam拉曼光谱仪(美国纽瓦克B&WTEK, Inc .)配备了785 nm激光激发。然后,10点µm或更大的护栏和土壤样品,测定使用便携式英国RA100(英国,英国)谱仪,配备20×785海里二极管激光器和目标。其他分析使用一个inVia拉曼显微分光计(英国,英国)耦合到DM LM徕卡显微镜(徕卡微系统公司、英国)。这个系统是使用514纳米的激光(ion-argon激光)。元素直接测量表面的护栏和土壤样本进行了使用便携式ARTAXµ-ED-XRF(能量色散x射线荧光;力量AG)、德国)配备一个x射线管阳极在钼50 kV和0.6 mA。

分析方法

首先进行一个µ-ED-XRF分析的分析方法包括为了确定样品的元素组成和分布的元素,随后由拉曼光谱分析获得其分子组成。元素的化学信息被用来帮助解释的分子数据。

拉曼光谱仪的校准进行了日常使用520厘米1硅乐队。收集的测量条件取决于信噪比和获得的荧光,但曝光时间从5到30年代在1%或10%和1 - 10积累力量在大多数情况下使用。光谱记录之间的线(英国,英国)软件2200厘米1和200厘米1(光谱分辨率1厘米1系统的和截止200厘米左右1那些时光,7.2)和处理Omnic (Nicolet麦迪逊,WI,美国)软件。的解释获得的结果进行了比较与标准光谱中包含自己的自制的拉曼光谱数据库17那些RRUFF数据库中收集。18

土壤的粘土矩阵给出了高荧光信号,可饱和的拉曼信号,使光谱的解释困难。收购短的时间里在低强度力量用于光谱采集为了避免饱和,但即便如此,获得了高荧光和由此产生的光谱太吵了。因此,光谱的预处理前进行了识别。在大多数情况下,基线校正和平滑或多或少。

结果与讨论

高锌浓度在护栏的土壤样本中检测到在我们之前的作品之一。8因此,为了解释这种反常锌浓度,拉曼光谱分析对护栏进行锌影响土壤的潜在来源。半岛综合体育官方APP下载德甲对拉曼光谱的解释不首先建立一个想法有时是非常困难的元素组成和浓度范围的不同元素在样品分析。因此,第一次筛选通过光谱仪有助于获得拉曼光谱的解释。光谱仪光谱中可以看到图1 (a),与交通相关的一些元素(Ba、铅、钙、Sr)在护栏的表面检测,以及那些来自护栏(锌和铁)。16图1中的拉曼光谱(b)的老恶化护栏显示的基本碳酸锌的存在,即水锌矿(锌5(有限公司3)2(哦)6]。这意味着的锌层镀锌钢(据说一层氧化锌是覆盖在锌板)退化由于强烈的腐蚀条件下这些交通控制暴露,在一个环境中,成千上万的车辆通过和排放废气(有限公司x,没有x所以x)。在这种特殊情况下,可以形成水锌矿原位由大气之间的反应有限公司2(g)和氧化锌(s)在高湿度:

5氧化锌(s) + 2有限公司2(g) + 3 H2O↔锌5(有限公司3)2(哦)6(年代)

这种锌然后发生在土壤之下,它可以接受新的反应,形成其他物种更容易溶解。事实上,锌(没有3)2检测土壤中,可以看到在图2中的拉曼光谱。这种新的化合物的形成,可以解释为湿酸氧化的进攻x(事实上硝酸气溶胶)水锌矿:

锌5(有限公司3)2(哦)6(s) + 10 HNO3↔5锌2 ++ 10没有3- - - - - -+ 2有限公司2(g) + 8 H2O

当开始下雨时,溶解硝酸锌和离子下降从护栏到土壤里去的。两个离子和锌(没有可以重组3)2当水从土壤中蒸发。

土壤基质非常复杂和获得良好的拉曼光谱是一项艰巨的任务。许多不同的化合物,可以出现在土壤非常广泛。再一次,前面的分析样本通过光谱仪分析可能非常有助于记录了拉曼光谱的解释。此外,粘土矩阵,典型的土壤样本,给出了高背景拉曼信号强度弱乐队(弱)是由荧光发射。在大多数情况下,只有校长乐队(强烈的)可以明显观察到的光谱。通常获取光谱的一些主要组件的土壤,如石英(SiO2),方解石(CaCO3)、硅酸盐和不同的钛和铁氧化物结晶形式。图2显示了TiO的拉曼光谱2(锐钛矿、金红石和板钛矿)。光谱的钠长石(NaAlSi3O8),针铁矿和赤铁矿(Fe (FeOOH)2O3)没有显示。包含锐钛矿和一氧化铅乐队的光谱图2中有其他不能完全归咎于乐队。他们似乎与其他氧化物和,也许,一个有机的复杂形式的铜,因为一些峰值匹配Cu-O乐队的拉曼光谱。

在这工作,BaCO3发现,在护栏和土壤样本(图2)。英航用作轮胎橡胶添加剂和排放到大气中的交通排放的结果。护栏的表面作为支持到这包颗粒沉积反应有限公司2形成的碳酸盐钡。然后,BaCO的新生成的粒子3可以删除的风能和跌倒进入土壤,而不需要解散的公司吗2酸攻击又再沉淀碳酸钡在土壤基质。

2001年在西班牙禁止含铅汽油,但高水平的铅浓度今天仍在路边土壤。拉曼分析揭示了土壤存在一氧化铅(PbO),见图2。这种形式的领导不是很mobilisable和积累在表层土壤,这解释了路边土壤十年后的高铅浓度的逐步淘汰使用作为汽油添加剂。

这项研究是通过分析植被样本在路边找到完成。植物样品分析之前没有洗。激光聚焦于不同的粒子在叶子来自大气沉积为了试图识别出交通发射粒子。只有一些主要组件的土壤(石英和碳酸钙)被发现,显示,在这种情况下,源的沉积土壤被风翻了个身,通过车辆。图3显示了一些颗粒的拉曼光谱对植物样品对应于方解石和石英与无定形碳。这经常出现在分析有机样品由于photo-thermo分解树叶。

结束语

在这项研究中,拉曼光谱和µ-ED-XRF被证明是非常有效的。半岛综合体育官方APP下载德甲随着这些互补分析技术的结合,它有可能分析几个路边土壤和植物,以及护栏。任务并不简单,因为数量的化合物存在于这些样本很大。拉曼光谱分析这些样本的优点是通过专注于个人谷物的半岛综合体育官方APP下载德甲可能性,从而获得每个谷物的光谱来自traffic-emitted粒子。获得的结果突出的重要性使用这样的分析工具来检测分子物种护栏,土壤和植物,这是基本为了能够解释使他们的反应路径。通过耦合进一步分析扫描电子microscopy-Raman光谱会促进更多的流量的识别粒子。半岛综合体育官方APP下载德甲

确认

这项工作已经被西班牙财政支持通过IMDICOGU科技部创新项目(ref: bia2008 - 06592)。正当Carrero感谢巴斯克国家大学(UPV-EHU)博士后合同。作者感谢提供的技术和人力支持Raman-LASPEA实验室SGIker (UPV / EHU MICINN,全球之声/ EJ, ERDF和养)。

引用

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