约翰·鲍曼
哥德堡大学化学系,大气科学,se - 412 96 Goteborg,瑞典。电子邮件:(电子邮件保护)
介绍
在城市环境中,大部分的人口的生活,空气污染是一个主要威胁人类健康。在世界许多国家和地区,这导致了法规的实施控制空气污染物的排放,限制允许不同类型的空气污染物的浓度。限制设置水平对健康的伤害可能发生如果超出限制。这些污染物气溶胶粒子之一。在大多数情况下,环境质量标准限制将一定质量浓度的一定大小的颗粒。
最常用的大小限制是粒子有一个空气动力学直径低于10µm (PM10)或2.5µm (PM2.5)。瑞典的空气质量标准,基于欧盟欧盟指令1996/62 / EC及其女儿指令,规定的平均年PM10bdapp官方下载安卓版的浓度应低于40µg米3。还有一个24小时50极限值µg m3。的指令依赖研究之间的相关性被发现大气气溶胶粒子的内容及其对人类健康的影响。新指令被执行,在这些指令,某些微量元素的浓度也规范。这些元素铅(已实现),砷,镉和镍。这些新标准的原因之一是研究城市气溶胶粒子的基本内容。另一个原因是,通过查看元素内容连同其他大气参数如温度、风速和风向,信息可能的污染物的来源区域。气溶胶粒子出现不仅人为来源,但也从自然资源。元素的组成粒子的研究可能揭示人为和天然来源的影响。
分析基于x射线荧光光谱仪)可以基于测量不同波长或能量元素的分析。在本文的示例中,使用了能量色散x射线荧光(EDXRF)。光谱仪是一种快速、无损、定量光谱法用于分析从硅铀元素,而不需要真空或样品制备。这项技术可以用于确定样品中元素浓度在范围之间兆分之(ppt)和%数量。全反射版本的x荧光(TXRF),皮克的绝对数量的元素可以在分钟检测和量化样本数量。这些性质使光谱仪光谱适合微量元素的研究在城市气溶胶粒半岛综合体育官方APP下载德甲子。
气溶胶粒子的抽样,可以使用不同的技术,根据粒子的后分析。一般来说,有必要限制收集粒子的大小,例如,点10或点2.5。粒子是由光谱仪分析,必须结合的可能性大小隔离收集所需的粒子在一个合适的衬底。因此,最常见的粒子大小的方法隔离随后的光谱仪分析依赖移动粒子的惯性的差异与不同的大小。粒子的质量越大,惯性越大,因此,一个更大的阻力的变化方向的空气流动粒子移动。下面给出的示例中,粒子被选择使用压紧或离心力根据研究问题。
本文给出了例子光谱仪光谱已经被证明是大气科学相关研究的一个重要工具。半岛综合体育官方APP下载德甲
光谱仪器
这些研究有两种不同光谱仪结构。荧光、基于三轴向几何和TXRF,旨在提高信噪比。三轴向几何结构,从传统的x射线x射线管次要目标。管,次要目标样本和检波器排列,这样大部分的x光管通过两极分化,而发出的x射线从次要目标构成一个良好定义的源元素的激发的样本。综合效应的结果在提高信噪比的测量。TXRF方法,见图1,入射x射线平行和罢工样品在一个角度低于0.1°,导致全反射x射线的抛光样品支持。通过这种方式,样本之间的距离和探测器也可以减少,加上缺乏信号样本的支持,结果在一个更好的信噪比,因此,降低检测极限分析的元素。
粒子在大气逆温的情况
这个例子的研究1发生在Goteborg使用样本不同位置(57.69°N;11.98°E),瑞典西海岸,2005年2月,作为一个更大的空气污染测量运动的一部分,河道- 2005。Goteborg通常被认为具有良好的空气质量,很少超过法律的限制。目的是研究冬季时间反演的影响城市空气污染。荧光光谱法用于确定年代的浓度,Cl, K, Ca, Ti, V,锰、铁、镍、铜、锌、溴和Pb PM2.5颗粒收集在聚四氟乙烯膜过滤器。隔离完成大小使用旋风分离器和谱仪是基于三轴向几何。在实验室建立光谱仪,过滤器可以直接插入和分析,没有任何样品制备。这是有利的,因为样品的处理结果在降低污染的风险。通过结合元素分析结果与天气参数和计算轨迹,几种不同的空气污染情况确定了证明的优势的知识元素的组成粒子。作为一个例子,一个反转期可以确定年代的浓度,V,倪,Br和Pb没有达到浓度升高和结论可以得出,这些元素的来源必须位于Goteborg中部地区之外。 Combined with the back trajectories, possible source regions for S could be identified, see Figure 2.
粒子在一个有轨电车隧道
在一个封闭的环境中,如地下电车隧道,2空气污染微粒的浓度比在户外环境条件下能达到更高的水平。研究水平的粒子质量,收集黑碳和元素粒子,样本中收集的唯一地下电车站Goteborg,瑞典。它位于郊区称为Hammarkullen大约有6000乘客使用有轨电车停在那里的通勤城市中心或其他郊区。样本收集发生在2007年6月在平台上的有轨电车继续另一个郊区。这个平台被选自等待乘客的数量,这可能会影响空气污染浓度,例如,吸烟,还不到在市中心的平台。在这些测量,使用二分虚拟撞击器。它把粒子分为两尺寸范围,粗(PM-10 - 2.5(PM)和罚款2.5),在最初的粒子大于10µm分离。聚四氟乙烯过滤器被用作抽样衬底。利用x荧光光谱仪基于Mo的次要目标,总共14个元素被发现在许多的过滤器,如图3所示。主成分分析是用来帮助评估基本数据以及黑碳浓度和样品质量。这样,有轨电车系统的不同部分的影响。磨损粒子和粒子产生的大电流电器被认为,在很大程度上,分开在两个尺寸范围。尽管大多数浓度升高与正常的室外浓度相比,得出结论,对人类健康的影响是有限的,因为人们花大量时间在平台和隧道很短。
粒子在一个非洲城市
如果空气污染情况可以在城市在发达国家,令人担忧的情况是,在大多数情况下,更糟糕的是大型城市中心的发展中国家。3在这个例子中,粒子被收集在内罗毕的一个工业区,肯尼亚的首都。,见图4,正吸引着越来越多的定居者和基础设施不能跟上人口增加和增加空气污染。在这种情况下,重要的是要找到不同来源的污染物能够采取适当的行动来改善城市空气质量。研究的目的是收集粒子在内罗毕的工业区,使用二分虚拟撞击器收集粗(PM-10 - 2.5(PM)和罚款2.5)微粒聚四氟乙烯过滤器来确定其基本内容而已。Si的浓度S Cl, K, Ca, Ti, V,锰、铁、镍、铜、锌、溴,Rb, Sr和铅测定使用实验室建立的EDXRF在化学系,瑞典哥德堡大学。分析元素,年代和K在细粒分数Si主导,钙和铁粗颗粒分数为主。使用主成分分析,工业活动、交通和生物质燃烧被当成空气颗粒物污染的最大贡献者。积极的结果研究发现颗粒的水平相比,空气污染降低了先前在内罗毕进行测量。
大小隔离粒子的研究
在这项研究中4不同大小的粒子的基本差异是主要的焦点。中央Goteborg在2006 - 2007年的样本收集和使用级联撞击器分离。气溶胶粒子撞击器分离成九个不同大小范围从低于60 nm空气动力学直径16µm之上。撞上去修改接受抛光石英组成的样本支持运营商。这些航空公司可以直接引入到全反射x射线光谱仪(TXRF)。TXRF光谱仪,实验室建立,利用旋转阳极获得18千瓦的最大力量,虽然最大功率很少用于实际的原因。这个非常强烈的x射线源都平行平面直径几十微米梁被多层monocromatised之前。单色莫辐射对芸芸众生的样本在时时刻刻入射角小于0.1°(图1)。直接引入试样容器,高功率的输入并关闭TXRF光谱仪的几何形状,非常少量的收集中的元素粒子能被探测到,即使在最小的尺寸范围在总样本质量是只有几微克。不同大小范围的元素组合成为可能确认的影响不同粒子的来源收集到的样本。例如,海盐和生物质燃烧。 Also on the sample set that was collected during New Years Eve, it was also possible to identify the influence of the New Year fireworks! Under normal conditions, the main part of Sr that is found in particles have a size of approximately 1 µm, but during the New Year’s Eve collection, the maximum was shifted to sub micrometre sizes, showing a clear influence of the Sr-based salts used to create the red colour in the fireworks. The study is in its initial stage and further research is needed to correctly quantify the elements directly collected on the TXRF carriers.
总结
本文给出的例子有用的x射线荧光技术来解决涉及气溶胶粒子的环境研究。粒子的基本内容是至关重要的信息更详细的评估的唯一无瓦斯标准污染物在空气质量研究。
确认
作者希望感谢文章总结当前文章的合著者。金融支持从瑞典国际发展机构(SIDA)是极大的赞赏。
引用
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