细颗粒是一类常见的环境污染物 细颗粒的 溯源 对于其污染控制和毒理学研究都极为 重要。 然而， 细颗粒 理化性质活泼， 很容易在水、土壤 和 大气 等 不同 环境 介质间 迁移； 同时，环境基质非常复杂， 进入环境 的细颗粒 很容易发生物理化学转化 。 这 使 环境中细颗粒的来源 甄别 面临 较 大的分析瓶颈 。
本文 基于 多接受 器 电感耦合等离子体 质谱仪 MC-ICP MS 的 同位素分析技术 提出 了基于 非传统 稳定同位素分馏 的 细颗粒溯源方法 并 对环境 介质 及 人体中 典型的细颗粒 污染物 银纳米颗粒 、大气细颗粒 等 的来源及赋存状态 展开研究 。 论文主要 包括 以下几部分内容:
      第一部分,总结了 细颗粒 的分类 、环境赋存 、环境 行为 、 生物安全性 、常见的分析 表征 方法； 重点介绍了细颗粒 来源 甄别 的研究手段 稳定 同位素 分馏理论及分析技术，提出 了本课题 的 研究 目的 、 研究意义 及 总体的研究思路。
       第二部分,研究了 水环境 中 银纳米颗粒 AgNPs 与银离子 相互转化过程中的银同位素分馏 并基于银同位素分馏对 AgNPs及 Ag+相关 转化机制展开研究。 通过 MC-ICP MS对实验室 模拟条件下腐殖酸诱导 Ag+生成 AgNPs过程、 腐殖酸对 Ag+吸附 过程和 AgNPs释放 Ag+的过程 中银同位素分馏 行为的 分析， 发现腐殖酸对 Ag+的吸附过程可能是 造成 AgNPs自然生成 过程中银同位素分馏的重要原因 。而 AgNPs在光照和黑暗条件下释放 Ag+过程中不同的同位素分馏行为暗示其存在不同的离子释放机制。 特别的是， 天然来源的 AgNPs在 光照下 释放 Ag+过程 中很可能伴随着 Ag+的二次 还原 ，从而导致其与人为来源的AgNPs在该过程中发生了 相反的同位素分馏现象。 这一现象初步揭示了银同位素分馏在 AgNPs来源甄别中的应用潜力。
      第三部分,将 稳定 同位素分馏应用到 当前我国面临的 严峻 环境 问题 大气细颗粒（ PM2.5 污染的 溯源 研究中 。 本文基于 MC-ICP MS对 2003年和 2013年 北京地 区 PM2.5及 其 7类 潜在排放源中 Si的同位素 指纹信息 分析 发现 其 存在显著 的同位素组成 差异 。 在重度污染天气时 （（> 200 μg/m3 PM2.5中 Si同位素比率 δ30Si 低于 - 揭示 煤燃烧 是北京地区 春冬季 PM2.5污染加剧 的 重要影响因素 。此外 Si同位素 指纹信息 不仅可以 用于 长时间段 内 PM2.5的 源解析研究， 也可以 指示 单个 污染 事件 的形成机制及来 源 变化 ，说明 Si同位素指纹 是PM2.5来源解析 的有效指示物 。
      第四部分,基于 Si同位素 的质量平衡原 理 建立了北京地区 2013年 PM2.5天然源和人为源贡献率定量评估新方法，揭示了 2013年北京地区 PM2.5污染中人为源排放占主导地位 （贡献率高达 (63 。此外， 结合 Si同位素指纹信息和 特征元素 比值 信息 Si/Al、 La/Ce、 Ni/V、 As/V、 Zn/Pb和 Cu/Sb 建立 了多元线性回归 模型 并 对 PM2.5的 一次 的 排放源 贡献率 进行 定量评估 ，发现 2013年北京地区 PM2.5污染中人为源贡献率为 70.8%。同时， 2013与 2003年 相比， PM2.5天然排放源（如 土壤尘 的贡献率有所下降 但是人 为 排放源（ 如煤燃烧、 工业排放及 汽车尾气 等） 的 贡献率 出现 上升 。
      第五部分，进一步对 PM2.5中 NH4+、 NO3-、 SO42-、 OC和 EC分析，验证了北京地区 PM2.5污染 伴随着显著 的 二次 颗粒 生成现象 。 本 文也基于二次细颗粒生成过程中 Si丰度的稀释效应 建立 了 PM2.5中 二次颗粒 贡献率定量评估 的新 方法 计算 了 2013年 北京地区 PM2.5中 二次 细 颗粒 贡献率 为 79.2 26.1 这与通过传统 方法得出 的 68.8 9.7））%结果 高度 吻合。进一步通过对 PM2.5中 Si同位素指纹特征与二次细颗粒的主要成分和重要前体物进行统计学分析，甄别出PM2.5中二次组 分的来源 主要 与煤燃烧和工业排放有关。
      第六部分,本文基于铁（ Fe 和铜 Cu）稳定同位素 分馏 对 人体 胸腔积液 中颗粒 物 的来源进行了研究。研究发现人体内胸腔积液 中 存在大量的颗粒物，其形貌和元素组成复杂。从形貌 和 元素组成上 分析 ，发现 胸腔积液中颗粒物与血液循环中血清内的 颗粒 物 很可能具有同源性。 大多数人的 胸腔 积液 中 颗粒 物 的 Fe和 Cu的同位素 指纹信息与 体液内的同位素指纹信息存在显著差异，结合 生物 矿化过程中 同位素的分馏规律，可以推断 出 人 体内胸腔积液 中 的颗粒 物 存在外源暴露的可能性。
      总之，本文基于 MC-ICP MS建立了 Ag、 Si、 Fe和 Cu同位素比率的高精准分析方法，并开展了水环境中 AgNPs的溯源与转化机制研究、大气 PM2.5的溯源研究和人 体 内胸腔积液中颗粒 物 的来源甄别研究。相关研究结果证实了非传统稳定同位素分馏是细颗粒溯源研究的有力手段。本 文 研究也 为科学评估细颗粒的生态健康风险 及有效地 管控 颗粒污染 提供了 新 的方法 学 支撑 。