呼佳寧 涂永成 史雅娟 徐紅超 裴宗平
摘要[目的] 結(jié)合形狀與能譜成分,分析辨認(rèn)土壤揚(yáng)塵大氣顆粒物。[方法]采集徐州市和棗莊市土壤顆粒物樣品,運(yùn)用掃描電鏡、X射線能譜分析,對(duì)顆粒物樣品進(jìn)行了形態(tài)特征和表面元素相對(duì)含量分析。[結(jié)果]結(jié)合形態(tài)特征和能譜分析,土壤揚(yáng)塵中主要含有石英、長(zhǎng)石和土壤顆粒集合體,還含有少量的其他礦物顆粒。土壤揚(yáng)塵的特征顆粒是石英、長(zhǎng)石和土壤顆粒集合體。[結(jié)論]石英顆粒表面光滑致密、棱角分明,特征元素是Si;長(zhǎng)石顆粒表面光滑致密、棱角分明,特征元素是Si、Al;土壤顆粒集合體的特征元素也是Si、Al。
關(guān)鍵詞土壤揚(yáng)塵;掃描電鏡-X射線能譜;特征顆粒;特征元素
中圖分類號(hào)S181.3;X131.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611(2014)07-01982-03
我國環(huán)境空氣質(zhì)量一直較差,霧霾天氣愈演愈烈,其中顆粒物污染尤其嚴(yán)重。要治理顆粒物污染、控制霧霾天氣,首先要解決的是顆粒物來源問題,這樣治理時(shí)才會(huì)有的放矢。隨著電鏡、能譜技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于單顆粒物的研究,圖像分析技術(shù)已被成功地應(yīng)用于大氣顆粒物的研究[1]。筆者利用電鏡和能譜技術(shù)對(duì)土壤顆粒物進(jìn)行了微觀形貌特征分析和表面元素相對(duì)含量的測(cè)定,以期為大氣顆粒物來源解析提供一定的依據(jù)。
1材料與方法
分別采集了徐州市和棗莊市土壤樣品,根據(jù)各類型土壤分布面積的比例進(jìn)行采樣。該次試驗(yàn)采集的是剔除2 cm左右表層土的表層土壤,挖掘深度為8~10 cm[2]。
首先,將土壤樣品混合均勻(使得土壤樣品具有代表性),然后將其自然晾干,晾干后用研缽進(jìn)行研磨后進(jìn)行制樣。該次試驗(yàn)樣品的制備采用直接用雙面膠粘取的方法,即用一小塊導(dǎo)電雙面膠帶粘取少量的樣品(粘取時(shí)盡量少且均勻),并將其粘貼固定在金屬托片上(防止樣品在分析時(shí)脫離金屬樁,同時(shí)防止樣品同金屬樁的直接接觸,從而避免金屬樁對(duì)顆粒物成分的影響)[3],然后使用真空鍍膜機(jī)鍍金,以獲得較高分辨率的圖像,留待實(shí)驗(yàn)。
采用配有X-射線能譜儀的掃描電鏡進(jìn)行顆粒物形貌觀察,并用能譜儀進(jìn)行粒子表面化學(xué)元素相對(duì)含量的測(cè)定。掃描電鏡的型號(hào)為日立S3000;能譜儀型號(hào)為Tinder1000。
2結(jié)果與分析
2.1石英顆粒特征顆粒物元素含量百分比見表1。從圖1可以看出,土壤顆粒自形性差,沒有規(guī)則形狀,均呈他形。所以,僅從形狀無法進(jìn)行辨認(rèn)顆粒物,必須結(jié)合能譜成分分析才可辨認(rèn)。由圖1 a、b可知,A、B顆粒中只含Si、O元素,與石英的組成成分(SiO2)十分吻合,因此可以判斷為石英顆粒。Yanase等[4]在Chernobyl NPP表層土壤中也觀測(cè)到類似的石英顆粒。由圖1 A、B可知,石英顆粒形狀不規(guī)則,有的呈現(xiàn)柱狀(圖1 A),表面光滑致密,棱角比較分明,但也有少量顆粒有被磨損的痕跡(圖1 B)。這主要是因?yàn)槭⒌挠捕缺容^大,易被磨圓滑。
2.2長(zhǎng)石顆粒特征由圖1D和圖1d可知,D顆粒的組成以O(shè)為主,其次是Si、Al、K,還含有少量的Na、Ti、Fe;由圖1E和圖1e可知,E顆粒的組成以O(shè)為主,其次是Si、Al,再次是Ca、Na、Fe、K。長(zhǎng)石族礦物是硅酸鹽礦物的一種,大多數(shù)包括在KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8 的三元系中,Al/Si值為1/3[5]。由此可知,D、E顆粒均是長(zhǎng)石顆粒。長(zhǎng)石顆粒棱角較分明,呈多邊多角形,磨損程度較小,表面比較光滑致密。