随着经济和社会的飞速发展,大气污染也作为发展的代价日益严重,并严重影响着人类的生活和工作环境,对人体健康造成巨大危害。雾霾天气的频发更是让人们意识到了大气颗粒物污染的严重性。大气颗粒物可通过呼吸系统和消化系统进入人体,进而对人体造成伤害。本论文以矿物粉尘(石英、方解石、纳米Si O2、纳米Ca CO3)及自然降尘为研究对象,对其在不同模拟人体体液中的溶解特性进行研究。利用XRD、SEM及ICP等手段对反应后固体的物相、形貌和滤液中的溶出元素进行分析,此外,以石英和方解石为主要研究对像,分别探讨了石英和方解石在模拟人体体液中的元素溶出情况,同时对西宁降尘在模拟人体体液中溶解前后的表面形貌、物相及元素溶出进行了实验研究,以更好的理解矿物粉体被人体吸入后在人体体液内的溶解行为。结合处理前后矿物特性的变化,探讨大气颗粒物与人体的作用机理。几种矿粉溶解在不同的模拟人体体液中,混合悬液的p H在反应初期变化最快,一般在初始4h的溶解过程中反应液p H值变化最快。反应1d后溶液p H值变化不大,基本趋于稳定,第6d至8d溶液酸度微略增加。在不同的矿粉/模拟人体体液体系中,作用8d后,溶液的p H基本都稳定在8~8.5之间,缓和液偏碱性。较其他矿粉,纳米Si O2所在的几种不同溶液的p H值较低,方解石和纳米Ca CO3溶解过程中,溶液p H变化十分相似。SEM结果显示,矿粉在模拟人体体液中作用8d后,表面和边壁均出现了不同程度的凹蚀、表面剥离现象。溶解主要发生在矿物的表面和边壁,并仍有大面积未被腐蚀的区域,且占主要部分。多数矿物颗粒溶解后边缘更加光滑,部分颗粒边缘锯齿现象较明显。经反应液流体的不断碰撞、溶蚀,出现了更多的细小颗粒,大部分块状石英颗粒反应后厚度减薄,并且呈现出层层解理的溶解趋势,大大加大了矿物粉体与溶液的接触面积。矿粉自身的结构对溶解起到决定性的作用,一般条件下,碳酸盐矿物较硅酸盐矿物易于溶解。溶液的酸度对矿物溶解存在很大的影响,酸性条件一般可促进方解石及纳米Ca CO3的溶解而对石英及纳米Si O2存在一定程度的溶解抑制,这和前人的研究结果一致。在降尘的溶解过程中,方解石很快的与模拟人体体液反应并溶解,而石英、长石、云母的溶解非常缓慢。大气颗粒物与人体接触后,随着颗粒物组分的溶解,接触溶液p H迅速升高,而这恰好促进矿物中Si的溶出。因此,当降尘与人体酸环境接触不仅会对接触部位的液体环境造成影响,而且还将促进有毒有害的Si的溶出,进一步加重了大气颗粒物对人体的危害。通过对矿粉溶解前后进行FTIR红外光谱分析,矿粉在溶解前后其红外特征吸收峰并未发生明显变化,即8d的溶解作用并未对矿物表面官能团造成很大的影响。较明显的是,方解石和石英经模拟人体体液作用8d后,可以发现个别特征吸收峰的峰位发生一定的波数移动,吸收峰的相对峰强发生一定程度的改变。石英红外吸收光谱中特征峰峰位有一定的偏移,相对峰强变化较明显,但总体而言溶解对石英表面官能团无显著影响。由于石英、纳米Si O2、方解石及纳米Ca CO3结构的稳定性,作用8d后矿粉并没有新的物相生成。矿粉表面官能团及物相并未发生明显变化,溶解并未引起整个颗粒晶体结构的崩塌,颗粒结构保持完整。可见在模拟人体体液环境下,矿粉的溶解发生在表层,溶解是十分缓慢的过程。