大气气溶胶中重金属元素的环境监测与分析研究进展综述

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1、大气气溶胶中秉金属元素的监测与分析研究进展综述薛丹(北京大学深圳研宂生院环境与能源学院10级硕士1001213258)摘要：巾于大气气溶胶中的金属元素对环境污染严重、对人体健康威胁极大，因此在环境监测与分析领域也越来越受到研宄者的重视。在综述了气溶胶重金属元素的来源、分布特征以及迁移转化特征的相关内容与分析方法之后，又对其采样、前处理以及浓度测呈仪器方法进行了归纳总结，最后对大气气溶胶中重金属元素的研宄方向进行了展望。关键词：气溶胶；重金属元素；来源；分布；迁移转化；检测方法1.引言大气颗粒物是大气环境中组成最复杂、危害最大的污染物之一，

2、而其中的痕量金属则是最大的污染源之一。重金属一旦进入环境体系就成为永久性潜在污染物质，其在环境屮的转化通常只涉及不同价态间的转变，不能被微生物分解，只会在生物体内富集，并通过食物链危害人类健康。Uj而且，重金属污染物所具有的不可降解性和长期存性也会对环境构成极大的潜在威胁。在城市中，大气污染主要来源于土壤扬尘、燃煤排放、工业粉尘、汽车尾气等，它们分散并悬浮在大气中，对人体危害极大。因此研究大气颗粒物的化学组成，特别是重金属元素的组成、含量、迁移转化与分布特征，对研究大气污染气洛胶与人体健康的关系以及气-海物质循环交换［＜］具有重要的基础意

3、义。此外，重金属元素通常都有其独特的来源，可以作为气溶胶颗粒的示踪元素，揭示气溶胶颗粒的来源［51。2.大气气溶胶中重金属元素的来源分析大气气溶胶中重金属元素的来源主要分为两种，一种是自然源，一种是人为源，而来源分析方法一般有聚类分析(HCA)、化学质量平衡(CMB)、因子分析(FA)、多重线性冋归分析(MLR)、富集因子法(EF)等，其中聚类分析和富集因子法是常用的重金属来源研究的分析手段［6:。元素的富集因子是双重归一化数据处理的结果，常用来进行大气中痕量金属来源的判定，其计算公式为：Ef=(Ci/Cr)a/(Ci/Cr)b其中Cr是

4、选定的参比元素浓度，Ci是样品屮元素浓度，a代表气溶胶颗粒中元素浓，b代表地壳中元素浓度。［7］目前己有不少对于气溶胶屮重金属元素的来源研究，如Chan等［8］的研究汄为最好以当地土壤而非地壳平均物质为参考物质计算富集因子；杨建军等［9:对太原市大气颗粒物中金属元素的富集特征的研究表明，对人体危害较大的金属元素主要富集在直径$2.0pm的细颗粒中，Pb、Cu、Zn、Se、As等主要来自人为污染,Al、Fe、Ca等主要来自自然来源；吉玉碧等［1°］选用地壳中普遍存在，人为污染源较小，化学稳定性好II易挥发的Al、Fe、Mn作参比元素来计算贵

5、阳市气溶胶屮金属元素的富集因子，结果表明：Cu、Pb、Zn为富集元素，Pb可高达100倍，这与人为排放源有密切关系，而A1对Fe、Mn，Fe对Al、MmMn对Al、Fe基本上不富集，是由自然过程输入。徐宏辉等［7］选取地壳风化元素A1作为参比元素，计算出北京市气溶胶中Ca、Fe、Al、Mg、Ba、Sr和Zr主要分布在粗粒子中，土壤风沙尘和建筑尘是重要的排放源。K、Pb、As、Cd主要分布在细粒子屮，生物质燃烧和燃煤等是重要的排放源。李犇等:11:对北极考察沿线气溶胶中金属元素富集因子进行了计算，结果表明，楚科奇海、日本海和白令海等海域元素

6、的富集因子很接近。Fe、Co、Ni、As、Sb、W、Mo、Mn和Ca与地表的风化关系密切，为地壳源元素；Ca、Mg总体为海洋源元素，主要来自海洋;Pb、Zn、Cd、V和Cr相对地壳和海洋均为富集元素，主要可能来自矿产冶炼、工业排放、燃煤和燃汕等人为污染源。此外，还有学者利用主成分分析法(聚类分析法中的一种)来对大连市区大气颗粒物中重金属的来源进行了判定，得出了Fc、Mn、Pb主要来源于土壤扬尘，Ni、Cu主要来源于燃煤排放的结论［12］。1.大气气溶胶中重金属元素的分布特征分析3.1季节、时间分布大气环境屮的金属元素在不同时期（夏季与冬季

7、）的浓度水平有较大的差异。大多数重金属元素的浓度冬季明显高于夏季，符合一般规律（当然也有一些元素例外），这说明了大气颗粒物的污染水平明显受气象条件的支配U3’14］。杨复沫等:15］对北京大气细颗粒物中金属元素的含量按季节分别进行了研究，认为各元素的富集因子均在春季最低，反映了其主要排放源的季节性变化。大连市区各监测点大气颗粒物屮各种重金属成分的浓度可以看山，无论冬季和夏季，颗粒物中各种重金属的含量有固定的高低顺序且各测点Fe、Mn、Pb、Ni浓度俏.在冬季要明显岛于夏季的测值，但大部分测点Cu的浓度和Cd的浓度则是夏季岛于冬季112］。

8、金川等［16］对北黄海四个季节的气溶胶中金属元素浓度的研究也表明了其分布的季节性：地壳元素A1、Fe浓度较岛，季节分布相同，皆为春季＞秋季＞冬季＞夏季；K•余5种金属浓度明显低于铁和铝，Cu、