中国北方地区大气降尘磁性物质与重金属来源分析
摘要
本次研究所采集的大气降尘样品,其磁学参数在全年内的季节变化特征并不明显,但很大程度上受到气象条件等因素的影响。降尘样品和邻近土壤样品在磁性特征方面的差异,说明大气降尘并不完全来自自然源,更多的来自人类活动。测定了Na,Mg,A1,K,Ca,Fe,V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Ba,Pb等15种元素的含量。运用富集因子和因子分析方法对这些元素进行分析,知地壳中的常量元素Ca,Fe,K,A1,Mg,Na是大气降尘中金属元素的主要组成部分,建筑扬尘、生物质燃烧和土壤风沙尘是重要的贡献;重金属Zn,Ba,Pb浓度较高,局地的工业污染是重要的来源;而V,Cr,Co,Ni,Cu,Mn的主要来源为自然源。为了便于从大量的磁性参数和重金属含量数据中提取有关磁性物质和重金属来源信息,利用主成分分析(Principal component analysis, PCA)方法对大气降尘磁性参数和重金属含量数据进行分析。在主成分空间中,元素Zn,Cu,Pb与X距离较近,同时与SIRM ,ARM ,SRIM/X ,ARM/X这些参数的距离也比较近。它们之间的密切关系表明大气降尘中的亚铁磁性颗粒与Zn,Cu,Pb元素具有同样的来源,且与工业活动和道路交通有关。聚类分析的结果也显示,元素Fe,Zn,Cu,Pb与X之间的距离小于5,表明两者之间的相关性较高。同时,X与这些元素的相关系数均大于0.73,反映了磁性矿物与元素Fe,Zn,Cu,Pb在来源上的本质联系,表明磁化率可以作为上述重金属含量的替代指标。因此,通过快速、灵敏的大气降尘的磁化率扫描,并结合磁化率和重金属的线性回归技术,可以准确建立某些重金属元素含量和磁参数联系的区域性经验模型,用以分析研究周围大气环境污染的时空规律。