河北省城市大气降尘矿物学特征及环境意义研究 ——以石家庄和唐山为例

论文摘要

目前，影响我国城市空气质量的首要污染物是大气降尘颗粒物，因此对作为污染物之一的大气降尘进行一系列矿物学的分析，弄清颗粒物的主要来源，从而用以指导大气降尘污染防治工作，不仅具有科学合理性，而且对提高防治大气污染的针对性具有重要的现实意义。对河北省省会城市石家庄和工业城市唐山两市区的大气降尘及端元样品进行取样分析，对所采集的大气降尘样品分析其粒度大小，研究大气降尘的空间分布特征；应用X射线衍射手段，对大气降尘及尘源样品进行矿物组成成分检测，确定大气降尘和尘源中的矿物种类；应用扫描电镜对大气降尘和尘源样品的矿物微形貌特征进行分析，研究不同样品的微形貌特征；通过对大气降尘及尘源样品的矿物成分与矿物微形貌特征特征的分析，从矿物学角度出发，利用矿物成分及微形貌特征受体样品进行矿物种类及微形貌特征上的分析，用对比分析法进行降尘及尘源的来源解析，定性的判断出污染物的主要来源，为所研究的两地区今后大气降尘研究提供了一定的科学信息和资料。论文主要取得以下结论和认识：1．通过对大气降尘粒径的分析，结果表明石家庄和唐山两市区大气降尘不同粒径含量组成基本相似，均以10~50μm降尘粒径为主，2.5~5μm的降尘粒径次之。对大气降尘粒径空间分布图进分析，结果表明，石家庄大气降尘具有小粒径集中于市区内，而向城区四周粒径显著增大的特点；唐山大气降尘不同级别粒径多呈面扩散状分布。由于大气降尘的粒径可表征尘源的迁移距离，据此可知，石家庄和唐山两市区的大气降尘输送模式为近距离迁移，主要的污染源为本地源。2．应用X射线衍射手段，对大气降尘及尘源样品进行矿物组成成分检测，从检测结果可知：相同端元样品表现出较高的相似性。不同城市在大气降尘物质组成上存在明显差异，与城市的工业结构与气候等因素有关。在石家庄大气降尘样品中，石英和粘土矿物含量最高，分别达29.1%和25.1%，其次是斜长石（15.2%）、方解石（10.9%）、无水钙芒硝（13.9%）、石膏（8.0%）、白云石（7.6%）、钾长石（7.0%）、钙芒硝（6.9%）、赤铁矿（6.6%）和黄铁矿（5.4%）；另外还含有菱铁矿、菱镁矿、石盐、沸石、角闪石、和重晶石等；在唐山大气降尘样品中，主要矿物组分是石英、粘土和方解石，三者的平均值占到总数的57.8%，次为赤铁矿、石膏、白云石及长石类矿物，四类矿物的平均含量超过总量的四分之一，其它的矿物还有菱铁矿、菱镁矿、石盐、沸石、角闪石、钙芒硝和无水芒硝等。3．结合XRD和SEM的检测结果，并配以EDX等手段，对两市区大气降尘进行源解析，结果表明，大气降尘的来源比较复杂，主要为近距源，其中有些为次生矿物，是在后天的大气环境中经过化学作用而重新结晶生成，如石膏、方解石和石盐等；有些则为地表的矿物颗粒，但其来源也不尽相同，通过对不同标识物所代表的矿物进行分析，结果为：赤铁矿主要来自工业燃烧尘，方解石、白云石主要来自建筑尘，石英、长石类矿物及粘土矿物则主要来自土壤风沙尘或地表扬尘。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 城市大气降尘颗粒物污染现状
• 1.1.2 大气降尘颗粒物对人体健康及环境的影响
• 1.2 大气降尘颗粒物的来源
• 1.3 国内外大气降尘的研究进展
• 1.3.1 大气降尘颗粒物的粒径研究
• 1.3.2 大气降尘颗粒物的化学特征研究
• 1.3.3 大气降尘颗粒物的矿物学研究
• 1.3.4 大气降尘的源解析研究
• 1.4 样品采集和处理的质量控制
• 1.5 课题研究的目的、意义及内容
• 1.5.1 课题研究的目的和意义
• 1.5.2 课题研究的内容
• 第二章 研究区概况
• 2.1 石家庄城市生态地质环境概况
• 2.1.1 区域位置
• 2.1.2 气候及水系分布
• 2.1.3 工业布局
• 2.1.4 社会经济
• 2.1.5 土壤分布
• 2.1.6 石家庄市区主要环境问题
• 2.2 唐山城市生态地质环境概况
• 2.2.1 唐山市区概况
• 2.2.2 唐山市区生态环境概况
• 2.2.3 唐山城市环境环境概况
• 2.3 河北城市大气环境质量概况
• 第三章 大气降尘样品采集处理与矿物学特征分析
• 3.1 研究方案与分析方法
• 3.1.1 研究对象
• 3.1.2 样品采集
• 3.1.3 样品分析试验的技术要求
• 3.2 大气降尘粒径检测与分析
• 3.2.1 大气降尘粒径检测实验
• 3.2.2 大气降尘粒径分析
• 3.3 大气降尘矿物组分检测与分析
• 3.3.1 大气降尘矿物组分检测实验
• 3.3.2 大气降尘矿物组分分析
• 3.4 大气降尘微形貌特征检测与分析
• 3.4.1 大气降尘微形貌特征检测实验
• 3.4.2 大气降尘微形貌貌特征分析
• 第四章 大气降尘来源分析
• 4.1 源解析方法的选择
• 4.2 大气降尘来源分析
• 4.2.1 大气降尘颗粒物迁移距离的确定
• 4.2.2 标识物的选定
• 4.2.3 大气降尘的受体模型源解析
• 4.3 城市大气降尘矿物研究的环境意义
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果