定义与起源

计算

判断

案例

定义与起源

元素富集因子又称富集因子法，是用以表示大气颗粒物中元素的富集程度，判断和评价颗粒物中元素来源（自然来源和人为来源）的方法。此法郭顿（C.E.Gordn）于1974年首先用于大气颗粒物的研究。 1975年Duce等在研究大西洋以北30°高空中的物质组成时，也用到了Zoller等提出的富集因子计算方法，得到了较好的研究成果。因此，研究大气颗粒物中元素的富集程度，以分析、判断人为源与自然源对颗粒物中元素含量的贡献水平，表征颗粒物的来源，是气溶胶解析元素来源的有效手段之一。

计算

元素的富集因子是以定量评价污染程度与污染来源的重要指标，它选择满足一定条件的元素作为参考元素（或称标准化元素），样品中污染元素浓度与参考元素浓度的比值与背景区中二者浓度比值的比率即为富集因子，计算公式为：公式中Ci为元素i的浓度，Cr为被选定的参考元素的浓度。对于大气，则(Ci/Cr)颗粒为颗粒中Ci元素的相对浓度；同样，(Ci/Cr)背景为地壳中相应元素的相对浓度。然后，把这两种浓度相除，即为Ci元素的富集因子值，用EF表示。

富集因子法是一种双重归一化的计算方法，它能消除大气颗粒物采样、分析、风速、风向及离污染源远近等引起的各种不定因素的影响；所以，它比通常所得浓度（即为绝对浓度）进行比较的结果更为可靠而确切。参比元素的选择，一般选用地壳中普遍存在的而人为污染来源较少、化学稳定性好、分析结果精确度高的低挥发性元素。国际上多用Fe、Al、Si、Ti、Sc等。上述地壳中元素含量（即地壳的元素丰度）可用地球化学上的数据，如选用梅森（B.Mason,1966）的，也有采用泰勒（S.R.Taylor）的。

判断

EF值越大，富集程度就越高。近年来人们发现仅仅根据富集因子的大小，往往对污染问题不容易作出正确的判断，因为影响富集因子的因素很多，而有人提出富集因子相对地壳物质来说大于10才可认为该元素是富集了。即当EF>10时，表明样品中该元素相对于参考物质被富集或稀释，是由人为活动造成的，当EF≈1时，则该元素主要来源于地壳或土壤。当某一元素的EF值显著大于1时，可表明与地壳平均组份对比，该元素在大气中已被富集.如果EF值小于1，则表明该元素在气溶胶中贫乏，或表明所用参比物质不属于气溶胶的直接来源.考虑到自然界有许多因素会影响大气中元素的浓度。

由于难以得到土壤的平均组份方面的资料，而在计算富集因子时只好用地壳的平均元素丰度作参比体系。气溶胶的组份与当地的土壤组份有直接的密切关系，而当地的土壤组份往往与地壳的平均组份有相当可观的差异，因而也就对EF值有相当的影响，在判断某元素的富集及其富集来源时需要考虑这一因素。

案例

用此法可判别美国印地安纳的大气颗粒物主要来源于工厂的排放物，而旧金山的大气颗粒物多数来源于扬尘。我国北京、天津地区用此法所得结果表明，铅、硫、硒、铬、钒等元素在颗粒物中富集较高，它们大多由人为活动而来。Ni、Pb、Zn是与人类活动密切相关的元素，Ni主要是由燃煤、冶炼和柴油车废弃所致，Zn主要是由轮胎的磨损、镀锌材料和橡胶产品中锌化合物的使用所贡献的，Pb是燃煤或燃油飞灰中的典型元素。北京大气颗粒物中平均约有50%（按重量计）来源于土壤或风沙。

已经发现有29种元素在边远清洁大气中具有很高的EF值，其值自7直到4000(以Al作参比元素）这些元素按其EF值分组排列如下:7一70，Cr、Cs、V、W、B、Ni、Ge;70一400，H、In、Cu、Mo、Bi、Zn、As;400一4000，I、Hg、S、CI、Au、Ag、Sn、Sb、pb、Br、Cd、Te、Se、C、N。这种现象首先在加拿大北部发现，后在南美洲，以至南极也曾发现.对于这些元素的反常富集过程尚未研究清楚。各种自然过程都有可能造成某些元素的反常富集，例如天然岩石矿物的挥发、自然燃烧、火山活动、海面水滴微粒的形成、生物排放以及其他地面物理、化学和生物的作用.各种人类活动当然也有可能造成某些元素的反常富集，例如工业污染物和大规模爆炸试验等污染物的长距离传输等.至于城市大气中某些元素的富集可能主要来源于人类活动，但是自然因素的影响也要具体分析考虑，轻易作出判断往往会得出错误结论。