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北京地区矿物气溶胶Mg/Al值确定的图像法

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:据此图像法,可得到某一元素在此气溶胶原始的地壳源中与参比元素Al的比值。图16-2和图16-3是运用此图像分析法,对北京地区2002年夏冬季收集的所有PM 10和PM 2.5样品的分析结果。PM 10和PM 2.5中的Mg/Al值,均高于全球地壳平均组成中的Mg/Al值0.28。在冬季,Mg/Al值更接近其在地壳中的比值,而且较夏季更为集中。图16-2北京夏季PM 10和PM 2.5中的Mg/Al图16-3北京冬季PM10和PM2.5中的Mg/Al表16-3北京不同季节中的Mg/Al和外来源的贡献量

北京地区矿物气溶胶Mg/Al值确定的图像法

上述第一条原则要求,可作为示踪物的元素必须仅仅来自地壳源,而实际气溶胶中的有关元素,即便是来自地壳源的,在其传输过程中也一定会经历各种变化,包括与其他来源的气溶胶如污染物或海洋气溶胶混合。因此,根据化学分析实际采集的气溶胶中的有关元素的含量,来直接计算相关元素的比值,并不能够准确代表它们在其源头如沙尘源区当地地壳源中的比值。K.A.Rahn[26]提出的图像法较好地解决了这一困难。假设气溶胶中某一感兴趣的组分X来自陆上地壳源、海洋源及污染源三者之和,即

由于北京远离海洋,X海洋可忽略不计,于是式16-1变为

以Al和S分别作为地壳源和污染源的参比元素,假定气溶胶中某元素的含量与各源参比元素含量的比例,在传输过程中保持不变,以Al作为地壳元素的代表,S作为污染元素的代表,则气溶胶中某元素X来自各来源的组分含量可以下式表示:

对式16-4两边取对数

其中 (www.xing528.com)

元素S是污染源的代表,当气溶胶未有污染源,即当S→0,S/Al→0时,由式16-6可得

如果有足够数量的气溶胶样品,以所有样品的X/Al对S/Al作对数坐标图,当S/Al→0时,在X/Al相对于S/Al的对数函数分布中,会出现一个沿水平方向延伸的趋势,该趋势可用一条水平线表示,即其渐近线与X/Al轴相交,其交点值便是(X/Al)地壳。据此图像法,可得到某一元素在此气溶胶原始的地壳源中与参比元素Al的比值。用此法可以较为准确地判断某元素来自各源的比例,而且可以判断在某一特定地点,各源所作贡献的相对比例。

图16-2和图16-3是运用此图像分析法,对北京地区2002年夏冬季收集的所有PM 10和PM 2.5样品的分析结果。在夏季,PM 10中的Mg/Al明显地分布在一条比较窄平的水平直线上,其值在0.30~0.50之间。此分布趋势表明[26],分布曲线的渐近线与Mg/Al轴的交点值约为0.38;对PM 2.5,该值在0.31~0.45之间,与X/Al轴的交点值约为0.38。PM 10和PM 2.5中的Mg/Al值,均高于全球地壳平均组成中的Mg/Al值0.28。在冬季,Mg/Al值更接近其在地壳中的比值,而且较夏季更为集中。在PM 10中Mg/Al为0.18~0.30,交点值约为0.22;在PM 2.5中Mg/Al为0.22~0.43,交点值约为0.32。其他季节按照同样方法处理,结果见表16-3。

图16-2 北京夏季PM 10和PM 2.5中的Mg/Al

图16-3 北京冬季PM10和PM2.5中的Mg/Al

表16-3 北京不同季节中的Mg/Al和外来源的贡献量

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