秦俑遗址坑大气污染物理化解析及其文物劣化影响研究

发布时间：2020-07-01 12:27

【摘要】：本文通过对陕西西安秦始皇帝陵博物院一号坑遗址区进行为期两年的腐蚀性气体(SO2、NOx、O3和NH3)、PM2.5、降尘的综合监测,探究PM2.5和降尘化学组成(有机碳与元素碳、离子组分、元素组分)的时空变化,通过降尘颗粒的显微形貌、粒径分布、颗粒种类等物化性质,分析了室内不同类型颗粒的来源和分布规律及其与游客数量的关系,并将其与历史监测记录进行比较,探讨其源和汇,进而研究其对文物的潜在威胁;获得主要结论如下:2010~2011监测年度,室内、外PM2.5质量浓度的年均值分别为88.5±53.8μg·m-3和118.2±73.1μg·m-3,室内季节均值分别为:春季69.4±50.1μg·m-3、夏季65.7±31.1μg·m-3、秋季113.8±61.6μg·m-3和冬季106.5±58.2μg·m-3;室内、外年均值较2006-2007监测年度分别降低了25.1%μg·m-3和18.4%,各季节则依次降低:春季27.7%,夏季32.2%,秋季18.6%,冬季28.2%;较2004-2005监测年度的夏季降低了39.4%,冬季降低了56.0%。俑坑内、外的PM2.5的质量浓度均持续降低,也与西安市PM2.5的质量浓度的逐年降低趋势相一致。俑坑PM2.5的主要物质组成依次为有机物(28.7%)、硫酸盐(24.8%)、地壳源矿物(20.6%)、硝酸盐(12.9%)、铵盐(7.0%)和元素碳(4.7%)等。俑坑降尘的主要物质组成则为地壳源矿物(54.1%)、有机物(13.3%)、硫酸盐(4.4%)、硝酸盐(2.9%)、元素碳(1.7%)和铵盐(0.1%)。对比大气悬浮细粒子(PM2.5)和降尘的质量物质组成,可溶盐二次粒子占PM2.5质量的44.6%,地壳源矿物仅占约1/5。而降尘中硫酸盐、硝酸盐二者合占7.3%,氨盐未检出,地源矿物超过1/2。表明气溶胶中的某些可溶盐组分在沉降前已经发生了转化,或以更小的粒子形式存在,长期悬浮于空气中。因此,短期内(数天至数月)能够沉降至文物表面的大部分为地壳源矿物,对文物带来的潜在危害是物理遮盖、污损和磨蚀等作用,而化学腐蚀不是主要影响。文献显示长期降尘(超过10年)中含硫粒子明显多于短期降尘,因而,在更长的时间尺度上,文物还将面临酸蚀和盐蚀等化学威胁。本论文工作首次在我国的博物馆室内环境研究领域对PM2.5和降尘进行综合研究,对降尘使用石英滤膜和聚碳酸酯膜同步监测,将基于数量浓度的单颗粒微分析技术和基于质量浓度的化学全组成分析有效结合,同步获得降尘的质量浓度、化学组成、单颗粒显微形貌。研究的结果为文物的预防性保护提供基础数据,为文物保存环境切实有效的改善提供理论依据。研究所采用的实验方法和分析技术,亦可应用于其它室内颗粒污染物的研究中。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(地球环境研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：K879.3;X513
【图文】：

示意图,采样点位,示意图,气溶胶

2 样品分析1）气溶胶理化分析IC 分析:共分析了 120 个 PM2.5气溶胶（Q120）样品，38 个降尘（石英膜 38样品，和 220 个有害气体样品。XRF 分析：对 120 个 PM2.5气溶胶（T120）样品进行分析。SEM-EDX 分析：共分析了 38 个降尘（聚碳酸酯膜 38 个）样品，共分析单 30000 余个，图像软件处理电镜显微图像 3,00 余幅，EDX 单颗粒元素2）重量分析：对 240 个 PM2.5气溶胶样品，76 个降尘样品，共计 316 张滤的大气悬浮颗粒物进行了质量浓度分析。

平面图,秦始皇帝陵,博物院,平面图

-2 秦始皇帝陵博物院平面图-2）文物类别有陶器、青铜器、铁器建馆的遗址区共 6 个，其中 5 个已对要包括一号坑、二号坑、三号坑、6 个区域，遗址区文物直接存放于俑触，基本处于一种开放的保存模式，

【参考文献】