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扫描电镜下的雾霾颗粒
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+ \) m: a2 l- _0 ]硫酸盐颗粒 富钛合包壳颗粒 烟尘集合体颗粒 铁氧化物颗粒 未知颗粒 附着的超细颗粒 铁氧化物颗粒群 含铬、铅颗粒
: |: T* z& H. r( l7 |& O% A 星球?胶囊?果冻?不,都不对,这些其实是扫描电子显微镜下的雾霾颗粒。昨日,西安交通大学师生将收集的西安雾霾颗粒,放大数十万倍呈现在记者眼前,复杂的形貌和成分令人震惊。% `" g: @/ I- G# j, T( R
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4 j6 v- |$ l( `4 \ 好奇雾霾到底是什么师生研究了两个月 s( a* G2 p% I) X
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' [0 K* m! P9 y2 W0 E( e- @4 \" x “很多人都知道雾霾,但雾霾到底是什么?”今年春季雾霾困扰时,西安交大微纳中心执行主任单智伟教授提出了这个问题,但周围没人能回答他。
8 s* i8 N) }$ G2 o/ p “雾霾是什么成分?长什么样?”在单智伟指导下,研究生丁明帅和同学开始了一项特殊研究。他们3月至4月连续两个月,每天用硅片收集空气中沉降的颗粒物,然后通过扫描电子显微镜放大数万至数十万倍。
* s- A) F, y! U3 i- J 丁明帅说,他们从中选取了1081个颗粒分析,其中PM2.5颗粒494个。显微镜下的雾霾颗粒令他大开眼界。& p6 ], r* i& v9 T; e* v* G1 N
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分析扬尘颗粒占比最高主要是汽车尾气0 _- E3 Z/ x' D! L
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根据形貌和成分,他们把空气颗粒分为七大类。占比最高的是扬尘颗粒,达到33.4%,主要成分是硅铝酸盐、富钙颗粒,形状极不规则。
% G! F$ r& g+ s& J 其次是含硫颗粒,占14.8%。外形有的像盐粒,有的像绒球。“主要来源是汽车尾气。其中的硫酸物一旦进入空气中和水蒸气结合,易生成弱酸性物质,有腐蚀作用。”单智伟说。
! }, [, U5 K. ]! U1 [% R 燃煤飞灰和烟尘集合体的比例,分别占9.5%、6.1%。燃煤飞灰的形貌大多是规则的球形。他们认为,这两种成分应与煤炭和天然气燃烧有关。: e% N, Q8 R9 k T7 S
还有一些成分来源很难确定,如硅氧化物、铁氧化物。
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0 q- d; J0 {; h2 r$ k; Q* a) o 惊叹外貌好奇特含锌颗粒像一串葡萄
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& b# @9 w; L. Q8 j& d# _ 含微量元素颗粒最为奇特。其中含钛颗粒是半透明的球体,内部装满了钛氧化物微粒;含碲颗粒像长满枝杈的竹子,来源不明;含锌颗粒则像一串葡萄。
3 V. F: P5 K. g9 X8 D$ W) N' M8 ~ 最让单智伟担心的是含铅、铬颗粒。“这种颗粒多次观察到。铅本身比重比较大,但与其他物质结合后,就像坐了小飞机,悬浮在空气中到处传播,对健康的危害尤其严重。”
* _+ U' x6 E( }+ n 他们还测试了一些颗粒的力学性能,发现部分颗粒硬度达到钢铁的5~10倍。颗粒内部也很奇特,把燃煤飞灰颗粒切开,内部全是泡状。8 d& r; Q6 t$ i! G- |5 h) d
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建议锁定雾霾来源采取措施降低危害8 R/ o$ N/ r4 H' u7 R" g7 ^
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“明白了雾霾成分,就便于锁定来源,有针对性采取措施。”单智伟说。
5 U+ C, a3 m4 w9 q4 C; k 他建议,对于扬尘颗粒,要通过立法规范建设行为;对于汽车尾气,可以加装装置进行有效过滤;对于燃煤飞灰和烟尘集合体,可采取新技术和调整能源结构加以解决。
3 g6 B! G* Z/ p; b 单智伟还提醒,在关注健康危害的同时,也不要忽视PM2.5对工业的影响。“高硬度的颗粒可能给高精度机械设备带来损害,造成损失。要改进封装工艺、封装环境,降低雾霾对工业的影响。”' g- R1 v2 e1 n# D" u% G
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