تحديد بعض العناصر النزرة وتوزعها في دقائق الغبار المعلق في الهواء الجوي باستخدام تقانات طيفية متعددة

Abstract

أصبحت ذريرات دقائق الهواء الجوي في المدن الصناعية مزيجاً لمجموعة محتملة من المركبات السامة، تتطلب وجود مراقبة دائمة من أجل تقييم سويات التلوث. وتعد نزر العناصر المعدنية جزءاً من هذه الملوثات، يمكن من خلال معرفة تراكيزها الكلية في الهواء وكذلك توزعها في دقائق الهواء المختلفة الحجوم تقييم خطر التلوث اعتماداً على سويات تواجدها الأعظمية من جهة واستكشاف المدة الزمنية لتواجدها من جهة أخرى. تركزت الدراسة في هذا البحث على تحديد تراكيز نزر أكثر من20 عنصراً من العناصر المعدنية وشبه المعدنية في دقائق الغبار المختلفة الأقطار و في دقائق الغبار الكلية أيضاً وذلك تحت شروط جوية مختلفة، حيث تم تجميع دقائق غبار الهواء المعلق خلال أشهر تشرين الثاني1998، أيار، أب وأيلول1999 وقسمت إلى خمس مراحل تبعاً لأقطار حركتها الديناميكية في الهواء باستخدام حاضن (Low Pressure Impactor , LPI 80/ 0.05) وذلك من المنطقة المحيطة بمركز أبحاث البيئة في مدينة ) لا يبزغ – ألمانيا(. اعتمدنا في هذه الدراسة على طريقة التهضيم (Digestion Method) بحمض الآزوت المركز %65 العالي النقاوة وذلك باستخدام فرن الأمواج الدقيقة(microwave) يعمل على ثلاث مراحل مختلفة من الضغط ودرجة الحرارة من أجل تحضير العينات المدروسة، ثم على مطيافيةالأصدار الذرية للبلازما المقرونة حثياً والمربوطة مع مطيافية الكتلة(ICP – MS) من أجل التحديد الكمي لتراكيز نزر معظم العناصر (ng/m3 ) المدروسة، وعلى مطيافية أشعة رونتجن (RFA) من أجل تحديد المحتوى الكمي (ng/cm2 ) لتوزع العناصر المدروسة ضمن دقائق الغبار المختلفة الحجوم، بالإضافة إلى تقانات طيفية أخرى هي مطيافية الإصدار الذرية للبلازما المقرونة حثياً (ICP-AES) من أجل تحديد عنصرالكبريت ومطيافية الامتصاص الذرية بالتذرية الكهروحرارية (ETA-AAS) من أجل تحديد عنصر الكادميوم ومطيافية الامتصاص الذرية وفق تقانة الهدرجة (Hydride-AAS) من أجل تحديد عنصري AsوSb. أظهرت النتائج ارتفاعاً في تراكيز العناصر الممتزة على سطوح دقائق أقطارها μm 1 ذات مصدر محلي، حيث أبدت العناصر ضمن الدقائق المنقولة ارتفاعاً في تراكيزها خلال المرحلتين الرابعة والخامسة في الحاضن، في حين أبدت العناصر ضمن الدقائق المترسبة ارتفاعاً في تراكيزها خلال المراحل الثلاثة الأولى في الحاضن. The atmospheric particulate matters of industrialized cities had become a mixture of potentially toxic substances whose concentrations must be mentioned to assess the pollution levels. Trace metals and elements are part of these pollutants and the knowledge of their total concentrations in the air as well as their quantitative distribution in different air particle sizes are necessary to evaluate the pollution risk in terms of maximum levels and long term explore. In the present work, a preliminary part of a study initiated for monitoring the trace element concentration levels present in the atmospheric particulate of the surrounding region of the Center for Environmental Research in Leipzig – Halle – Germany. More than 20 metallic and metalloid elements have been determined in atmospheric suspended dust particles in the environment of Leipzig city, along a period of four months in different weather conditions including November 1998 and May, August & September 1999, whereas these air-dust particles of different diameters were collected in a low pressure impactor, LPI 80/0,05 according to their aerodynamic diameter. In addition, this impactor consists of filter, which distributed to five impaction stages. Using pure nitric acid (65%) in a microwave oven consisting of three different stages of pressure and temperature digested the samples in this study. Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) was used for quantitative determination of the great part of the elements in ng/m3, Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GF-AAS) has been employed for the determination of Cd, Hydride-AAS for the determination of Sb, As and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) for the determination of sulfur. In addition, Roentgen Fluorescence Analysis (RFA) was used for quantitative distribution of the studied elements in ng/cm2. Results revealed high concentrations of the elements absorbed on the surface of the particles (diameter >2mm) were transported from outside surroundings. On the other hand, we observed high concentrations of the elements absorbed on the surface of the deposited urbane particles (diameter<1mm). The element concentrations in the transported air particles collected during the fourth and fifth stages of the impactor were high, whereas the high element concentrations in the deposited particles were collected during the first three stages of the impactor.