基本信息
- 项目名称：
- 乌鲁木齐市道路环境土壤PGEs累积规律及影响机制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 论文以PGEs为研究对象，分析和探讨了乌鲁木齐市道路环境土壤PGEs累积规律及影响机制。用王水消解法消解样品，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤中PGEs的含量.PGEs含量均表现出明显的季节变化； PGEs含量与车流量、车辆驱动状态、VECs的发展历史相关.
- 详细介绍：
- 铂族元素（the platinum group metals，即PGEs）是由贵金属Pt（platinum）、Pd（palladium）、Rh（rhodium）、Ru（ruthenium）、Ir（iridium）、Os（osmium）组成。PGEs一直被认为是表生条件下的惰性元素,不发生明显的化学迁移。为了治理汽车尾气污染，世界各国都在采取安装汽车尾气催化转化器（Vehicle Exhaust Catalysts，即VECs）等措施，由于PGEs特殊的接触反应性能，Pt、Pd、Rh被作为催化剂广泛用于VECs装置。虽然VECs在净化空气方面功不可没,但在净化尾气的同时，由于高温、化学反应、机械摩擦等原因产生的含铂颗粒物随尾气排放出来，可能成为一种新的环境污染物。通过对乌鲁木齐市主要道路的考察，选择不同类型的道路，从5条道路各选择一个路段进行研究，它们分别是友好南路（西虹西路至红山转盘，代号YH）、河滩路（人民路立交桥处,代号HT）、温泉西路（七道湾南路路口至温泉西路南一巷路口,代号WQL）、乌奎高速公路（头屯河收费站处,代号TTH）及七道湾路(苏州东路路口至沿河路路口,代号QDW)。每条路设一采样点都靠近十字路口。土壤样品用聚乙烯铲采集距地面0-10cm的部分。采样前聚乙烯铲用稀硝酸清洗过，保证每次采样工具无污染。将采集的土壤除去大块沙石和树叶枝条等，在自然状态下风干恒重（85ºC，4h），将恒重后的样品过200目筛，过筛后的样品装入聚乙烯袋中干燥保存。经过预处理的样品，经王水消解后用ICP-MS测定。 结果表明（1）土壤Rh平均含量为秋季3.81（1.67—8.02）ng/g、冬季3.22（2.56—4.26）ng/g、春季5.51 (2.14—12.40）ng/g、夏季8.11（4.65—13.45）ng/g；土壤Pd平均含量为秋季30.01（21.55—49.19）ng/g、冬季26.28（14.85—44.83）ng/g、春季44.42（13.59—109.40）ng/g、夏季30.47（13.24—70.87）ng/g；（2）乌鲁木齐道路土壤PGEs含量与交通流量、车辆驱动状态、VECs的发展历史相关。（3）乌鲁木齐道路土壤PGEs含量均表现出明显的季节变化：Rh、Pd含量表现为春夏季节高，冬季含量最低。（4）冬季积雪被堆积在路边土壤上，积雪隔断了土壤中PGEs输送来源，冬季PGEs含量降低。春季气温升高使积雪消融，雪中PGEs在较短的时间内全部迁移至土壤中，使土壤PGEs含量迅速升高。夏季降水相对增多，但以小雨为主的降雨类型最终使土壤PGEs总量有所增长。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 机动车PGEs排放带来的环境问题尚未引起国内学术界足够重视。本文选择乌鲁木齐市为研究区，探究乌鲁木齐市道路环境PGEs在土壤中时间、空间累积规律及其影响机制。
科学性、先进性及独特之处
- VECs排放出的PGEs颗粒物是一种新型的环境污染物，国内学术界的相关报道较少。本文选择探究乌鲁木齐市道路环境土壤PGEs累积规律及影响机制，分析了干旱区气候对PGEs排放的影响，具有明显的创新点。
应用价值和现实意义
- 本研究的开展，不仅对丰富城市环境生物地球化学研究内容、深化道路环境PGEs研究具有重要的理论意义，而且对乌鲁木齐市交通污染防治和生态环境保护也具有重要的科学指导价值。
学术论文摘要
- 为了研究乌鲁木齐市道路环境土壤PGEs的累积规律及影响机制，论文选择了5条道路进行土壤样品的采集。采样时间为2009年11月至2010年7月。用王水消解法消解样品，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤中PGEs的含量。研究结果表明PGEs在土壤中的平均含量分别为 Rh：秋季3.81（1.67—8.02）ng/g、冬季3.22（2.56—4.26）ng/g、春季5.51 (2.14—12.40）ng/g、夏季8.11（4.65—13.45）ng/g；Pd：秋季30.01（21.55—49.19）ng/g、冬季26.28（14.85—44.83）ng/g、春季44.42（13.59—109.40）ng/g、夏季30.47（13.24—70.87）ng/g。PGEs含量均表现出明显的季节变化。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 刘玉燕，刘敏，程书波.上海市道路灰尘中铂族元素( PGEs)富集特征[J].环境化学，2009,28(6):918-923 [2]Kalavrouziotis I K, Koukoulakis P H. 2009. The Environmental Impact of the Platinum Group Elements (Pt, Pd, Rh) Emitted by the Automobile Catalyst Converters[J]. Water Air Soil Pollut , 196:393-402. [3] 张澍,李晓林,宋伟民.汽车尾气中含铂颗粒物对健康的影响[J]. 国外医学卫生学分册,2005,32(4):207-209 [4] Charlesworth S, Miguel E D, Ordonez A. 2011. A review of the distribution of particulate trace elements in urban terrestrial environments and its application to considerations of risk[J]. Environ Geochem Health , 33(2): 103-123. [5] 刘玉燕 , 刘敏, 程书波.道路环境PGEs 多介质累积规律[J].环境科学，2009,30(10):3050-3054 [6]刘玉燕.城市道路灰尘PGEs 累积特征及影响机制[D] .上海：华东师范大学 2009. [7] 施燕支,贺闰娟,王娟,等. 敞口消解ICP-MS同时测定北京地区环境尘土样品中痕量铂、铑、钯的研究[J]. 光谱学与光谱分析,2006,26(4):741-746. [8] 李晓林，毛雪瑛.大气气溶胶中痕量贵金属元素Pt 的仪器中子活化分析初步研究[J]. 核技术,2007,30(4):371-372. [9] 刘玉燕，刘敏，程书波. 道路灰尘PGEs含量的短期变化过程分析[J].环境科学学报，2009，29(9)：1864—1870.
同类课题研究水平概述
- 1、PGEs的来源与应用铂族金属被大量的用作工业催化剂、珠宝制造、石油化工、玻璃制造、制药业及补齿合金制造等。医药方面，已开始将铂的某些络合物作为抗癌物质；在核工业部门，铂的用处也越来越多。 2、环境介质中的PGEs 德国在1991-1992年的研究发现, 城区大气中Pt的总量范围为0.02-5.1 pg/m3,沿公路范围，Pt含量则达到了30 pg/m3。Zereini等发现，十年期间（1988-1998年），大气中的Pt含量增加了46倍，Ru的含量增加了27倍。暴露于交通密集区的土壤、灰尘和植物中PGEs的含量水平要远高于自然背景值。 3、PGEs对环境及人体健康的影响 1984年，瑞典开始进行铂族金属对城市环境影响的研究，发现城市环境中的铂族金属主要是来源于汽车尾气净化装置中铂、钯、铑的排放。流行病学证据表明，造成过敏反应的Pt化合物主要是卤代化合物。有些Pt的络合物被用作抗肿瘤药物，但他们本身具有诱导有机体突变的物质，被怀疑是致癌物质。作为抗癌药物的顺铂可导致过敏反应，对有些病人会引发速发过敏性皮炎。许多研究揭示：与Pt药物密切接触的护士，其尿致突变性、染色体畸变、姐妹染色单体互换发生的概率会增加，同样，脱发、自然流产、后代畸形的概率也会大大增加。目前，尚未发现其他PGEs的致敏潜力会高于Pt盐，但金属态的Pt和Pd的致敏潜力存在显著差异，金属态Pt被认为是惰性的,不会引起过敏症状，但金属态Pd却会引起接触性皮炎。Bergman et al (1995)等则报道了关于Ir盐的职业暴露引起的接触性过敏案例。 4、铂族元素的分析与测试 PGEs一般以痕量或超痕量存在于各种环境介质中,测试技术的精度极大地制约了对铂族元素的进一步研究。铂、铑、钯的测定分析方法主要有光度法、电化学法、原子吸收法、中子活化法、电感耦合等离子体与原子发射光谱、质谱联用技术等。电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS) 是20 世纪80 年代中期发展起来的一种新的痕量或超痕量仪器分析技术,它具有低的检测限,快速的多元素分析能力,质谱图相对简单,获取元素同位素比值的资料较容易等优点。朱若华等利用ICP-MS测定各种环境介质中的PGEs,效果良好。国外大多用这种方法进行铂的测定,检测限达到pg/g ,甚至fg/g。
