矿物气溶胶就是来自地壳源的气溶胶,是北京地区大气颗粒物的重要组分之一,既有本地源也有外来源。元素示踪法可用于估算矿物气溶胶本地源与外来源的相对贡献量。本研究发现气溶胶中元素比值Mg/Al是区分北京地区矿物气溶胶本地源与外来源的有效的元素示踪体系。北京地面扬尘中的Mg和Al都是地壳源元素,相对于其他地壳源元素,分布更为均匀。Mg/Al比值的变化范围在0.28~0.61,且所有数值均明显高于内蒙古的黄土和沙土(Mg/Al=0.14)。统计t检验的p=0.000<0.05,说明在95%置信区内,北京地区地面扬尘中与外来源土壤中的Mg/Al有显著差异。因此,在北京地区各地所采集的地面扬尘样品中,Mg/Al比值的平均值(0.45)可作为本地源的标识。来自北、西北或西方向的沙尘,是北京外来矿物气溶胶的重要源和途径,故而来自这些方向的沙尘和土壤中Mg/Al的平均值(0.16),可作为北京地区矿物气溶胶外来源之标识[16,17]。
假设北京地区矿物气溶胶的本地源与外来源的百分含量分别设为m、n,且外来源矿物气溶胶在长距离传输中成分保持不变,则有:
式中,(Mg/Al)气溶胶是矿物气溶胶中Mg/Al的比值;(Mg/Al)本地和(Mg/Al)外来分别是矿物气溶胶本地源与外来源中Mg/Al的比值。表15-5列出了按此公式估算的结果。北京矿物气溶胶的本地源在2002年春季约占30%,2002年夏季70%,2003年秋季80%,2002年冬季20%,2002年沙尘暴期间为28%。这些结果表明,地面扬尘是北京地区矿物气溶胶本地源的重要贡献者,且夏季和秋季高于冬季和春季。(www.xing528.com)
表15-5 北京不同季节中的Mg/Al和本地源的贡献量
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