大氣重金屬污染監測技術現狀

顧 微

（廣東省韶關環境監測中心站 廣東韶關 512000）

空氣是維持生命的三要素之一，每天人類吸入的空氣體積約為12m3~15m3之間，重約20kg。隨著科技的發展，人類的進步，重工業化發展迅速，重工業化產生的廢氣排放越來越嚴重。對大氣造成的重金屬污染也隨之加重，嚴重危害人類的健康和環境。對大氣重金屬污染的監控也愈發重要。

1 大氣重金屬污染來源和特征與危害

1.1 大氣重金屬污染的來源

我國大氣重金屬污染大多數來自重工業生產、燃燒煤炭產生的廢氣、汽車尾氣的排放、焚燒垃圾秸稈，火力發電，礦山開采等產生的有害氣體和粉塵。這些細微顆粒物懸浮于空氣中，其中包括一些重金屬元素如Cd、Zn、Pb、Cu等，對人體健康造成很大的危害。鉛污染主要來自各種廢舊電池、冶金行業、電鍍機械行業、生產染料行業等。鎘污染主要來自采礦行業、化工企業、合金生產等。鎳污染主要來源于礦山開挖、重工業廢氣排放等。

1.2 大氣重金屬污染的特征

污染源產生的重金屬污染會隨著一些氣象條件進行遷移轉換。這些重金屬污染物，一般不能進行降解，有著生物富集，毒性持續時間長的特征，重金屬污染物一旦進入生態環境系統，就能成為潛在持續的污染物質，在生態環境中能進行不同價態轉換，不能被生物鏈分解。還有一些重金屬物質，嚴重的威脅人類的健康，如果攝入量過多會導致人類各種嚴重疾病的產生。

各重金屬污染物有著自己獨特的特征，并有催化協同的作用。重金屬物質在大氣中，經過降水作用，氧化作用等之后，可能會催化出眾多其他有害物質，污染物隨著降雨流入土地，并被動植物吸收，又隨著動物的排泄物再次進入土壤，經久不息，持續毒性強。

1.3 重金屬污染的危害

大氣中的重金屬污染，對環境和人類動植物會造成很大的危害。污染物通過降水，沉淀在地表土壤，有的污染物會滲入地下水，造成污染。重金屬被植物吸收后不會被分解，而是殘留在植物體內，當這些植物被人類或者動物食用后就會沉積在人體內，對人體和動物造成長久性的危害。經過調查研究，表明在重工業區中，人類血液中含有的重金屬物質有明顯增加的現象。

2 大氣重金屬污染的檢測技術

2.1 大氣重金屬污染監測的方法

對于大氣重金屬元素的監測分析，目前國內外流行的方法有原子吸收光譜法、X射線光譜分析法、等離子原子發射光譜法、電化學分析法、原子熒光法、中子活化分析法等方法。

2.2 大氣重金屬污染物監測技術與儀器

在使用ICP-AES(等離子原子發射光譜法)時，日常環境污染監測中會采用TPS采樣器并疊加過氯乙烯膜進行過濾采樣，通過硫酸—灰化處理后得到污染樣品，再經過篩選得到合適的內標元素從而檢測具體含量?；蛘撸€可以采用硝酸—次氯酸消解法直接消解空氣采集樣品，再通過石英濾膜直接測定大氣重金屬污染物。

這兩種技術均有價格低廉，測試元素種類多的優點，但也存在著測試耗時長，勞動強度較大，線性范圍不廣的問題。

在使用AFS（原子熒光法）時，會將高錳酸鉀水溶劑注入空氣樣本，使氧化汞聚集后，采用原子熒光法測定汞在空氣中的含量。該技術靈敏度高，譜線非常明顯，但測試的種類有限制。

XRF（X射線光譜分析法）是一種使用廣泛的較為優秀的方法，通過使用CES-LLC公司生產的XactTM620空氣重金屬污染監測儀（AMM)能夠監測空氣固體重金屬顆粒物Fe、As、Ag、Br、Cr、Cu、Co、Hg、Ni、Mn、Pb、Se、Sn、Sb、Tl、Zn等的含量。該方法具有檢測速度快，處理方式簡單，靈敏度較高的特點。

3 我國對于大氣重金屬污染的研究

我國很多城市大氣重金屬污染十分嚴重，我國對這幾個重點城市如北京、上海、廣州、深圳、鄭州等城市開展了重金屬污染的研究。根據報告顯示，我國大氣重金屬研究主要集中在以下幾個方面：

3.1 大氣重金屬污染物檢測分析方法研究，要研究大氣重金屬污染物，通常我們需要對大氣污染物進行采樣，大氣污染物樣品大多數情況只有幾十毫克，這讓我們檢測重金屬含量變得十分困難。近些年來隨著科技的進步，各種采集方法分析方法得到了飛速的發展，一些新型的儀器和技術得到了使用和發展，例如粒度分級采樣器，表征技術，微波消解技術等。這些技術和儀器的投入使用對重金屬顆粒檢測和研究起到了至關重要的作用，在檢測的靈敏度上也有很大的提升。

3.2 我國北方城市和南方城市的生活習慣大不相同，從而導致污染的嚴重程度也不相同，從研究看來，我國污染重金屬元素主要有Fe、Ca、Mg、Si、Cu、As、Zn、Hg等污染元素，其中，對人體能造成嚴重危害的Cu、As、Hg、Pb等元素尤為污染嚴重。而且隨著季節的變化，重金屬污染物的分布變化顯著，總體呈現出冬季因為取暖燃燒大量煤炭最為嚴重，然后是秋季春季較小，夏季最小的特點，從空間分布來看，是因為北方冬季比較寒冷，群眾取暖時所燃燒的煤炭多于南方地區；另外，在城市中靠近工業區最為嚴重，郊區相對緩和。經過研究，大氣污染物的粒徑越小，所含的重金屬成分越高，對人體危害也相對比較大。

3.3 大氣污染物中的重金屬的化學形態往往種類比較多，往往不同的形態在不同的環境狀態下毒性也不盡相同。經過研究報告表明，重金屬的化學活性，對環境的危害尤為嚴重，甚至比重金屬含量對環境的影響還要嚴重。因此了解污染物的重金屬化學形態對污染評價有著至關重要的意義。

3.4 大氣重金屬污染的來源跟形成因素都不相同，因其在物理化學性質上的差異導致了其毒性特征的差別。目前來源解析方法大致有兩種：其一，根據污染物中重金屬化學組分跟外貌特征進行辨別；另一種方法是，通過建立數學模型完成對污染源的定性和定量計算，其中分析方法有顯微分析法、元素追蹤法等。

3.5 通過在生態環境中重金屬對生物的體內吸收與累積的研究，可以大體的指導重金屬對人體的影響程度。主要研究方法有人體和動物的實驗，但是目前國內對重金屬對生物的有效性研究比較少，更多的史研究土壤和沉積物中的重金屬，很少使用試驗的手段。

4 我國大氣重金屬污染的研究現狀和趨勢

我國目前對大氣重金屬污染的研究剛剛在起步階段，有些技術不是很成熟，而且研究方向主要集中在土壤中的重金屬研究，一些微量的重金屬研究還沒有開始。通過總結表明，我國未來對大氣重金屬污染的研究應該集中在以下幾個方面：加強對微量重金屬元素對大氣環境的影響的研究；展開對大氣中重金屬化學形態的分析研究；深入研究重金屬的結構狀態與環境系統的關系；建立完善的研究評價機構和預警機構；研究氣候的變化對大氣中重金屬含量變化的影響；研究根治，修復污染的技術；加大對大氣重金屬污染研究的投入經費。

5 結語

根據我國在2012年發布的《中國環境狀況公報》，顯示全國325個有地級市及113個重點城市的空氣質量數據，達到一級優秀標準的城市只有11個，只占3.4%?？梢娢覈諝馕廴臼堑膰乐爻潭?，再結合近期全國的每日空氣質量報表，更加確認了改善空氣質量，減少大氣重金屬污染的任務已經達到了刻不容緩的程度。為了我國經濟又好又快的發展，人民生活水平的提高，我們應該結合具體國情，采用國內先進技術，對污染的空氣進行標本兼治的凈化治理。

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