中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

应用纤维素示踪北京市PM2.5天然植被排放来源的研究

丁毅, 张烃, 董树屏, 刘咸德, 梁汉东. 应用纤维素示踪北京市PM2.5天然植被排放来源的研究[J]. 岩矿测试, 2013, 32(5): 738-746.
引用本文: 丁毅, 张烃, 董树屏, 刘咸德, 梁汉东. 应用纤维素示踪北京市PM2.5天然植被排放来源的研究[J]. 岩矿测试, 2013, 32(5): 738-746.
Yi DING, Ting ZHANG, Shu-ping DONG, Xian-de LIU, Han-dong LIANG. Study on the Vegetative Detritus Contribution to Beijing Urban PM2.5 Using Cellulose as a Marker[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(5): 738-746.
Citation: Yi DING, Ting ZHANG, Shu-ping DONG, Xian-de LIU, Han-dong LIANG. Study on the Vegetative Detritus Contribution to Beijing Urban PM2.5 Using Cellulose as a Marker[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(5): 738-746.

应用纤维素示踪北京市PM2.5天然植被排放来源的研究

  • 基金项目:
    国家自然科学基金面上项目(21077134)
详细信息
    作者简介: 丁毅,硕士研究生,环境科学专业。E-mail: maxwell198702@sina.com
    通讯作者: 张烃,研究员,主要从事环境有机质谱研究,主要研究方向为大气颗粒物有机组分分析技术和来源识别、环境持久性有机污染物分析技术和环境行为研究。E-mail: tzhang@cneac.com
  • 中图分类号: X502

Study on the Vegetative Detritus Contribution to Beijing Urban PM2.5 Using Cellulose as a Marker

More Information
  • 大气细粒子(PM2.5)污染是全球尤其是我国许多城市的重要环境问题。利用示踪物质识别和估算大气颗粒物来源是公认的可靠技术,纤维素可以作为示踪物质表征一次颗粒物的天然植被排放来源。本文针对大气细粒子中纤维素含量低、全程序空白相对较高等难点,优化建立了纤维素酶水解、GOD-苯酚-四氨基安替比林测糖法,在我国首次应用于测定大气PM2.5中纤维素的含量,估算天然植被排放源的贡献。方法检出限为0.26 μg/m3(纤维素),可以满足大气PM2.5纤维素测定要求;而且有效地降低了空白,全程序空白值(36.5 μg葡萄糖)低于文献方法空白值(53.8 μg葡萄糖),使之更适合于PM2.5的测定。使用本方法对2012年5月至6月采集的北京市大气PM2.5样品进行分析,纤维素检出率为96%,纤维素的平均含量为(0.573±0.17) μg/m3,折合为天然植被排放量占PM2.5质量浓度的1.37%±0.65%;天然植被排放源对有机碳的平均贡献率为4.4%,最大达到9.2%,反映出天然植被排放是北京市PM2.5的重要来源之一。本研究方法为我国城市大气颗粒物(包括总悬浮颗粒物、PM10、PM2.5等)来源识别提供了新的手段。
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  • 图 1  纤维素二维结构图

    Figure 1. 

    图 2  纤维素三维结构图

    Figure 2. 

    图 3  葡萄糖测定标准曲线

    Figure 3. 

    图 4  纤维素水解率测定结果

    Figure 4. 

    图 5  2012年5月至6月采集北京市PM2.5样品质量浓度和纤维素测定结果

    Figure 5. 

    表 1  PM2.5样品在不同温度下去木质素实验结果

    Table 1.  Delignification efficiency for PM2.5 samples at different temperatures

    温度纤维素含量平均值
    m/μg(n=6)
    相对标准偏差
    RSD/%
    70℃100.88011.5
    室温(25℃)97.9108.8
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    表 2  反应温度、pH值、纤维素酶加入量和反应时间对酶解反应产率的影响

    Table 2.  Effects of temperature,pH value,amount of celluclast and reaction time on enzymatic hydrolysis productivity

    反应温度水解率/%
    40℃37.7±2.1
    45℃39.9±4.2
    50℃41.7±3.4
    55℃23.2±1.7
    反应pH值水解率/%
    4.541.7±4.0
    5.036.3±3.2
    5.522.2±4.8
    纤维素酶用量水解率/%
    100 μL酶使用液
    (原液稀释10倍)
    39.3±3.3
    200 μL酶使用液41.7±4.1
    500 μL酶使用液43.4±2.7
    100 μL酶原液47.2±7.2
    200 μL酶原液53.2±5.5
    酶解反应时间水解率/%
    24 h41.7±5.6
    48 h45.4±6.2
    72 h48.8±6.5
    96 h51.3±4.8
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    表 3  方法全程序空白、检出限和重现性

    Table 3.  Procedure blank,detection limit and reproducibility of the method

    技术指标本研究文献来源
    第一次第二次第三次Puxbaum等[14]Cerqueira等[16]
    全程序空白
    (葡萄糖,μg)
    34.839.235.7--
    平均值
    (μg)
    -36.5-53.8-
    标准偏差
    (SD,μg)
    -2.3-1.51-
    3SD
    (纤维素,μg)
    -15.0-5.70-
    检出限
    (纤维素,μg/m3)
    -0.26-0.110.10
    重现性
    (RSD/%)
    -3.8---
    注: 重现性RSD由6个1000 μg纤维素标样测定值计算相对标准偏差得出。
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    表 4  2012年5月~6月北京市大气PM2.5纤维素测定结果及与文献值的比较

    Table 4.  Cellulose in PM2.5 collected on May to June,2012 in Beijing and comparison with literatures


    研究地点
    样品粒径
    /μm
    采样时段纤维素含量ρ/
    (μg·m-3)
    天然植被
    排放对颗粒
    物质量浓度
    贡献/%
    天然植被排放
    对有机碳
    贡献/%
    Vienna,Austria< 1.61994~19950.0391.6-
    Azores,Portugal< 2.52002~20040.032-4.6
    Sonnblick,Astria< 2.52002~20040.046-7.8
    本研究< 2.520120.571.44.4
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出版历程
收稿日期:  2013-05-09
录用日期:  2013-06-11

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