多種超細礦物顆粒在模擬人體體液中溶解行為研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟和社會的飛速發(fā)展，大氣污染也作為發(fā)展的代價日益嚴重，并嚴重影響著人類的生活和工作環(huán)境，對人體健康造成巨大危害。霧霾天氣的頻發(fā)更是讓人們意識到了大氣顆粒物污染的嚴重性。大氣顆粒物可通過呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)進入人體，進而對人體造成傷害。
　　本論文以礦物粉塵（石英、方解石、納米SiO2、納米CaCO3）及自然降塵為研究對象，對其在不同模擬人體體液中的溶解特性進行研究。利用XRD、SEM及ICP等手段對反應(yīng)后固體的物相、形貌和濾液

2、中的溶出元素進行分析，此外，以石英和方解石為主要研究對像，分別探討了石英和方解石在模擬人體體液中的元素溶出情況，同時對西寧降塵在模擬人體體液中溶解前后的表面形貌、物相及元素溶出進行了實驗研究，以更好的理解礦物粉體被人體吸入后在人體體液內(nèi)的溶解行為。結(jié)合處理前后礦物特性的變化，探討大氣顆粒物與人體的作用機理。
　　幾種礦粉溶解在不同的模擬人體體液中，混合懸液的 pH在反應(yīng)初期變化最快，一般在初始4h的溶解過程中反應(yīng)液 pH值變化最快

3、。反應(yīng)1d后溶液 pH值變化不大，基本趨于穩(wěn)定，第6d至8d溶液酸度微略增加。在不同的礦粉/模擬人體體液體系中，作用8d后，溶液的pH基本都穩(wěn)定在8~8.5之間，緩和液偏堿性。較其他礦粉，納米SiO2所在的幾種不同溶液的 pH值較低，方解石和納米CaCO3溶解過程中，溶液pH變化十分相似。
　　SEM結(jié)果顯示，礦粉在模擬人體體液中作用8d后，表面和邊壁均出現(xiàn)了不同程度的凹蝕、表面剝離現(xiàn)象。溶解主要發(fā)生在礦物的表面和邊壁，并仍有大面

4、積未被腐蝕的區(qū)域，且占主要部分。多數(shù)礦物顆粒溶解后邊緣更加光滑，部分顆粒邊緣鋸齒現(xiàn)象較明顯。經(jīng)反應(yīng)液流體的不斷碰撞、溶蝕，出現(xiàn)了更多的細小顆粒，大部分塊狀石英顆粒反應(yīng)后厚度減薄，并且呈現(xiàn)出層層解理的溶解趨勢，大大加大了礦物粉體與溶液的接觸面積。
　　礦粉自身的結(jié)構(gòu)對溶解起到?jīng)Q定性的作用，一般條件下，碳酸鹽礦物較硅酸鹽礦物易于溶解。溶液的酸度對礦物溶解存在很大的影響，酸性條件一般可促進方解石及納米 CaCO3的溶解而對石英及納米 S

5、iO2存在一定程度的溶解抑制，這和前人的研究結(jié)果一致。在降塵的溶解過程中，方解石很快的與模擬人體體液反應(yīng)并溶解，而石英、長石、云母的溶解非常緩慢。大氣顆粒物與人體接觸后，隨著顆粒物組分的溶解，接觸溶液 pH迅速升高，而這恰好促進礦物中Si的溶出。因此，當(dāng)降塵與人體酸環(huán)境接觸不僅會對接觸部位的液體環(huán)境造成影響，而且還將促進有毒有害的 Si的溶出，進一步加重了大氣顆粒物對人體的危害。
　　通過對礦粉溶解前后進行 FTIR紅外光譜分析，

6、礦粉在溶解前后其紅外特征吸收峰并未發(fā)生明顯變化，即8d的溶解作用并未對礦物表面官能團造成很大的影響。較明顯的是，方解石和石英經(jīng)模擬人體體液作用8d后，可以發(fā)現(xiàn)個別特征吸收峰的峰位發(fā)生一定的波數(shù)移動，吸收峰的相對峰強發(fā)生一定程度的改變。石英紅外吸收光譜中特征峰峰位有一定的偏移，相對峰強變化較明顯，但總體而言溶解對石英表面官能團無顯著影響。
　　由于石英、納米 SiO2、方解石及納米 CaCO3結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，作用8d后礦粉并沒有新的物