土壤揚塵大氣顆粒污染物的微觀特征分析

呼佳寧　涂永成　史雅娟　徐紅超　裴宗平

摘要[目的] 結合形狀與能譜成分，分析辨認土壤揚塵大氣顆粒物。[方法]采集徐州市和棗莊市土壤顆粒物樣品，運用掃描電鏡、X射線能譜分析，對顆粒物樣品進行了形態特征和表面元素相對含量分析。[結果]結合形態特征和能譜分析，土壤揚塵中主要含有石英、長石和土壤顆粒集合體，還含有少量的其他礦物顆粒。土壤揚塵的特征顆粒是石英、長石和土壤顆粒集合體。[結論]石英顆粒表面光滑致密、棱角分明，特征元素是Si；長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。

關鍵詞土壤揚塵；掃描電鏡-X射線能譜；特征顆粒；特征元素

中圖分類號S181.3；X131.1文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）07-01982-03

我國環境空氣質量一直較差，霧霾天氣愈演愈烈，其中顆粒物污染尤其嚴重。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，這樣治理時才會有的放矢。隨著電鏡、能譜技術被廣泛地應用于單顆粒物的研究，圖像分析技術已被成功地應用于大氣顆粒物的研究[1]。筆者利用電鏡和能譜技術對土壤顆粒物進行了微觀形貌特征分析和表面元素相對含量的測定，以期為大氣顆粒物來源解析提供一定的依據。

1材料與方法

分別采集了徐州市和棗莊市土壤樣品，根據各類型土壤分布面積的比例進行采樣。該次試驗采集的是剔除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，晾干后用研缽進行研磨后進行制樣。該次試驗樣品的制備采用直接用雙面膠粘取的方法，即用一小塊導電雙面膠帶粘取少量的樣品（粘取時盡量少且均勻），并將其粘貼固定在金屬托片上（防止樣品在分析時脫離金屬樁，同時防止樣品同金屬樁的直接接觸，從而避免金屬樁對顆粒物成分的影響）[3]，然后使用真空鍍膜機鍍金，以獲得較高分辨率的圖像，留待實驗。

采用配有X-射線能譜儀的掃描電鏡進行顆粒物形貌觀察，并用能譜儀進行粒子表面化學元素相對含量的測定。掃描電鏡的型號為日立S3000；能譜儀型號為Tinder1000。

2結果與分析

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，沒有規則形狀，均呈他形。所以，僅從形狀無法進行辨認顆粒物，必須結合能譜成分分析才可辨認。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表層土壤中也觀測到類似的石英顆粒。由圖1 A、B可知，石英顆粒形狀不規則，有的呈現柱狀（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）。這主要是因為石英的硬度比較大，易被磨圓滑。

2.2長石顆粒特征由圖1D和圖1d可知，D顆粒的組成以O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為主，其次是Si、Al，再次是Ca、Na、Fe、K。長石族礦物是硅酸鹽礦物的一種，大多數包括在KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8 的三元系中，Al/Si值為1/3[5]。由此可知，D、E顆粒均是長石顆粒。長石顆粒棱角較分明，呈多邊多角形，磨損程度較小，表面比較光滑致密。