放大数万倍 一睹真容

 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,放大数万倍呈现在记者眼前,复杂的形貌和成分令人震惊。

 

硫酸盐颗粒                                  富钛合包壳颗粒

好奇:雾霾到底是什么 师生研究了两个月

“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。

“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。

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。

分析:扬尘颗粒占比最高 主要是建筑尘

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。其中富钙颗粒主要来源于建筑活动。

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和含硫煤的燃烧。其中的含硫气体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。

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,燃煤飞灰与燃煤相关,而烟尘集合体则与煤炭等矿物燃料的燃烧相关。

还有一些成分来源目前还未确定,如硅氧化物、铁氧化物。

  

 烟尘集合体颗粒                           铁氧化物颗粒 

惊叹:外貌好奇特 含锌颗粒像一串葡萄

含微量元素颗粒最为奇特。其中含钛颗粒在电子显微镜下是半透明的球体,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。

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。”

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,内部还存在一些气泡。

 

未知颗粒                                 附着的超细颗粒

 

建议:锁定雾霾来源 采取措施降低危害

“明白了雾霾成分与形貌,就便于锁定来源,有针对性采取措施。”单智伟说。

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。

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。”