土壤扬尘大气颗粒污染物的微观特征分析

呼佳宁　涂永成　史雅娟　徐红超　裴宗平

摘要[目的] 结合形状与能谱成分，分析辨认土壤扬尘大气颗粒物。[方法]采集徐州市和枣庄市土壤颗粒物样品，运用扫描电镜、X射线能谱分析，对颗粒物样品进行了形态特征和表面元素相对含量分析。[结果]结合形态特征和能谱分析，土壤扬尘中主要含有石英、长石和土壤颗粒集合体，还含有少量的其他矿物颗粒。土壤扬尘的特征颗粒是石英、长石和土壤颗粒集合体。[结论]石英颗粒表面光滑致密、棱角分明，特征元素是Si；长石颗粒表面光滑致密、棱角分明，特征元素是Si、Al；土壤颗粒集合体的特征元素也是Si、Al。

关键词土壤扬尘；扫描电镜-X射线能谱；特征颗粒；特征元素

中图分类号S181.3；X131.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）07-01982-03

我国环境空气质量一直较差，雾霾天气愈演愈烈，其中颗粒物污染尤其严重。要治理颗粒物污染、控制雾霾天气，首先要解决的是颗粒物来源问题，这样治理时才会有的放矢。随着电镜、能谱技术被广泛地应用于单颗粒物的研究，图像分析技术已被成功地应用于大气颗粒物的研究[1]。笔者利用电镜和能谱技术对土壤颗粒物进行了微观形貌特征分析和表面元素相对含量的测定，以期为大气颗粒物来源解析提供一定的依据。

1材料与方法

分别采集了徐州市和枣庄市土壤样品，根据各类型土壤分布面积的比例进行采样。该次试验采集的是剔除2 cm左右表层土的表层土壤，挖掘深度为8～10 cm[2]。

首先，将土壤样品混合均匀（使得土壤样品具有代表性），然后将其自然晾干，晾干后用研钵进行研磨后进行制样。该次试验样品的制备采用直接用双面胶粘取的方法，即用一小块导电双面胶带粘取少量的样品（粘取时尽量少且均匀），并将其粘贴固定在金属托片上（防止样品在分析时脱离金属桩，同时防止样品同金属桩的直接接触，从而避免金属桩对颗粒物成分的影响）[3]，然后使用真空镀膜机镀金，以获得较高分辨率的图像，留待实验。

采用配有X-射线能谱仪的扫描电镜进行颗粒物形貌观察，并用能谱仪进行粒子表面化学元素相对含量的测定。扫描电镜的型号为日立S3000；能谱仪型号为Tinder1000。

2结果与分析

2.1石英颗粒特征颗粒物元素含量百分比见表1。从图1可以看出，土壤颗粒自形性差，没有规则形状，均呈他形。所以，仅从形状无法进行辨认颗粒物，必须结合能谱成分分析才可辨认。由图1 a、b可知，A、B颗粒中只含Si、O元素，与石英的组成成分（SiO2）十分吻合，因此可以判断为石英颗粒。Yanase等[4]在Chernobyl NPP表层土壤中也观测到类似的石英颗粒。由图1 A、B可知，石英颗粒形状不规则，有的呈现柱状（图1 A），表面光滑致密，棱角比较分明，但也有少量颗粒有被磨损的痕迹（图1 B）。这主要是因为石英的硬度比较大，易被磨圆滑。

2.2长石颗粒特征由图1D和图1d可知，D颗粒的组成以O为主，其次是Si、Al、K，还含有少量的Na、Ti、Fe；由图1E和图1e可知，E颗粒的组成以O为主，其次是Si、Al，再次是Ca、Na、Fe、K。长石族矿物是硅酸盐矿物的一种，大多数包括在KAlSi3O8、NaAlSi3O8、CaAl2Si2O8 的三元系中，Al/Si值为1/3[5]。由此可知，D、E颗粒均是长石颗粒。长石颗粒棱角较分明，呈多边多角形，磨损程度较小，表面比较光滑致密。