大氣沉降中微量元素的變化特征及來(lái)源

趙玉林

摘 要：隨著近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，我國(guó)機(jī)動(dòng)車的數(shù)量也在不斷提升，這種現(xiàn)象在一定程度上增加了NOx和VOCs的排放量，加重了我國(guó)空氣污染的程度，如果灰霾現(xiàn)象持續(xù)的話，那么不僅會(huì)在一定程度上降低大氣的能見(jiàn)度，同時(shí)形成新型的災(zāi)害性天氣，如果空氣中細(xì)粒顆粒物的濃度增加的話，大氣就非常有可能會(huì)形成二次氣溶膠。本文就大氣沉降中微量元素的變化特征和來(lái)源進(jìn)行研究，希望能夠降低大氣沉降中微量元素對(duì)人們身體健康造成的影響。

關(guān)鍵詞：大氣沉降；微量元素；特征；來(lái)源

雖然現(xiàn)在我國(guó)大氣中微量元素并不是非常多，但是這些微量元素給周圍環(huán)境帶來(lái)的影響卻是不可忽視的，人們?cè)谶M(jìn)行生產(chǎn)和生活過(guò)程中都會(huì)向大氣中排放微量元素，這些微量元素一般都會(huì)在顆粒物上進(jìn)行附著，這些微量元素能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，對(duì)其周圍區(qū)域的空氣環(huán)境會(huì)造成非常大影響。在大氣中的微量元素也是可以利用云氣團(tuán)、降水和沉降的方式對(duì)其進(jìn)行溶解，這樣大氣中的微量元素才能得到降低。

1 大氣沉降微量元素的變化特征

大氣在進(jìn)行沉降的過(guò)程中，可以有效的將微量元素全部進(jìn)行附著沉降，這樣就能有效的緩解大氣污染的現(xiàn)象。在進(jìn)行微量元素沉降的過(guò)程中，可以選擇濕沉降和干沉降兩種方式。如果在對(duì)微量元素在進(jìn)行沉降的過(guò)程中，選擇干沉降的方式進(jìn)行沉降的話，大氣中的氣溶膠粒子與地面、重力的作用下或者與其他物體進(jìn)行碰撞之后，被去除或者出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，但是這種方式只能對(duì)氣溶膠中的顆粒比較大的顆粒物進(jìn)行去除，對(duì)顆粒相對(duì)來(lái)講比較小的物質(zhì)，這一方法并不是非常適用。

利用干沉降進(jìn)行有效清除顆粒物質(zhì)方式主要有兩種，一種是讓微量元素在重力的作用下自然降落到植物、建筑物、土壤和水體之中，這樣就能有效的將大氣中的微量元素進(jìn)行去除，微量元素的沉降與空氣粘滯系數(shù)、顆粒的粒徑以及密度有著非常的關(guān)系。還有一種是艾根核粒子，這種粒子本身的直徑就小于0.1μm，其在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，一般進(jìn)行的都是布朗運(yùn)動(dòng)，其在這種運(yùn)動(dòng)的作用下，顆粒之間會(huì)進(jìn)行互相碰撞和擴(kuò)散，在這個(gè)過(guò)程中艾根核顆粒就會(huì)被有效的消除，或者在地面進(jìn)行擴(kuò)散。

濕沉降又可分為雨除和沖刷兩種過(guò)程，雨除是指氣溶膠粒子中有相當(dāng)一部分細(xì)粒子特別是粒徑小于0.1μm的粒子可以作為云的凝結(jié)核，這些凝結(jié)核成為云滴的中心，通過(guò)凝結(jié)過(guò)程和碰撞過(guò)程，云滴不斷長(zhǎng)為雨滴。當(dāng)整個(gè)大氣層溫度都低于0°C時(shí)，云中的冰、水和水蒸氣還可生成雪晶。對(duì)于那些小于0.05μm的粒子，由于布朗運(yùn)動(dòng)可以使其黏附在云滴上或溶解于云滴中。一旦形成雨滴或雪晶，在適當(dāng)?shù)臍庀髼l件下就會(huì)形成雨或雪，降落在地面上，使大氣顆粒物也隨之去除。沖刷是指在降雨或降雪過(guò)程中，雨滴或雪晶、雪片不斷地將大氣中的微粒挾帶、溶解或沖刷下來(lái)，造成了降雨或降雪過(guò)程中大氣氣溶膠的粗、細(xì)粒子含量發(fā)生變化。通常，雨滴可兼并粒徑大于2μm的氣溶膠粒子。

2 大氣沉降中微量元素的來(lái)源

大氣沉降過(guò)程中的微量元素的來(lái)源主要分為混合源、人為源和天然源等來(lái)源，混合源主要是指在人為和自然力作用下，被排放到大氣中的顆粒物，其中的典型代表就是揚(yáng)塵。人為源主要包括工業(yè)在進(jìn)行加工和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的產(chǎn)品微粒；礦物質(zhì)燃料在燃燒時(shí)候產(chǎn)生各種煙塵等微量元素；機(jī)動(dòng)車在運(yùn)行過(guò)車中也會(huì)產(chǎn)生各種含鉛量非常大的化合物。在全球范圍內(nèi)由于各地區(qū)和各國(guó)之間能源使用、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生產(chǎn)方式等的不同，大氣顆粒物的污染也有著非常大的差距。交通運(yùn)輸、建筑施工、燃煤煙塵地面沙塵等都會(huì)對(duì)大氣造成非常大的污染。

機(jī)動(dòng)車尾氣排放、建筑施工、交通運(yùn)輸、冶金工業(yè)對(duì)大氣污染造成的污染非常大，并且這些污染本身就可以直接轉(zhuǎn)化為懸浮的顆粒物，一般這種懸浮的顆粒物都是一次性的污染物。如果這種污染物經(jīng)過(guò)光合作用的話，就非常有可能會(huì)轉(zhuǎn)化成二次污染物。在對(duì)污染物進(jìn)行定義的時(shí)候，由污染源直接排放出來(lái)的污染物一般都被稱之為一次污染物，當(dāng)這些污染物有被排放到大氣中之后，就會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的能夠?qū)Υ髿狻h(huán)境造成污染的污染物，這種污染物一般主要被稱之為二次污染物。

（1）揚(yáng)塵

揚(yáng)塵是指地表松散物質(zhì)在自然力或人力作用下進(jìn)入到環(huán)境空氣中形成的大氣顆粒物，其主要包括土壤風(fēng)沙塵、道路揚(yáng)塵、建筑水泥塵等。土壤風(fēng)沙塵直接來(lái)源于裸露地表的顆粒物，對(duì)于某城市而言，除了本地及周邊地區(qū)的風(fēng)沙塵外，還包括長(zhǎng)距離傳輸?shù)纳硥m。道路揚(yáng)塵是道路上的積塵在一定的動(dòng)力條件的作用下，一次或多次揚(yáng)起并混合，進(jìn)入環(huán)境空氣中的大氣顆粒物。建筑水泥塵指在城市市政建設(shè)、建筑物建造與拆遷、設(shè)備安裝工程及裝修工程等施工場(chǎng)所和施工過(guò)程中產(chǎn)生的大氣顆粒物。揚(yáng)塵源的化學(xué)組分含量與塵源和地域有密切的關(guān)系。總體來(lái)講，Si、Al、Ca等地殼元素在三種源中含量都很高，其中建筑水泥塵的Ca元素比例顯著高于其他兩種源，而道路揚(yáng)塵中會(huì)存在更多的有機(jī)物。由于道路揚(yáng)塵的最主要來(lái)源是土壤風(fēng)沙，兩者有很強(qiáng)的共線性問(wèn)題，有時(shí)會(huì)將兩者視為一種源考慮。

（2）煤、石油等化石燃料的燃燒

煤和石油作為重要的能源燃料和工業(yè)原料，在全世界范圍內(nèi)消耗量巨大。煤完全燃燒的產(chǎn)物主要是二氧化碳和水蒸氣。然而，不完全燃燒過(guò)程將產(chǎn)生煤煙塵、CO和揮發(fā)性有機(jī)物VOCs等不完全氧化產(chǎn)物。煤煙塵的化學(xué)組成隨燃燒狀態(tài)以及煤炭質(zhì)量的不同差異很大，主要包括有機(jī)物、碳黑以及鍺、鎵、鈾、釩、硫、磷、硼、福、汞、硒、鉻等元素，這些元素如果不加控制措施，都會(huì)通過(guò)燃燒過(guò)程釋放到空氣中，燃煤排放物中最受關(guān)注的就是SO2和As等對(duì)人體和環(huán)境有極大危害的物質(zhì)。

（3）工業(yè)排放

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程種類繁多，生產(chǎn)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生種類不同的大氣顆粒物，多數(shù)集中在細(xì)和超細(xì)顆粒物。對(duì)于不同的工業(yè)類型，污染源排放的顆粒物的特征組分也不盡相同。工業(yè)源中某些特征元素或化學(xué)組成被用來(lái)識(shí)別相應(yīng)的顆粒物來(lái)源，例如，鋼鐵行業(yè)排放的顆粒物中富含F(xiàn)e、Ca、Si等元素，并以Fe、Mn元素為識(shí)別鋼鐵行業(yè)排放的特征組分；有色冶金行業(yè)的顆粒物排放則以相應(yīng)有色微量元素（如Zn、Cu、Al）為源的特征組分自工業(yè)革命以來(lái)，環(huán)境中重微量元素的濃度明顯高于工業(yè)革命之前，且濃度仍在持續(xù)增長(zhǎng)。

3 總結(jié)

在綜上所述，微量元素本身就有著長(zhǎng)期存在、持續(xù)時(shí)間非常長(zhǎng)的特點(diǎn)，其在在自然環(huán)境中是無(wú)法進(jìn)行自然降解的，一旦微量元素被釋放出來(lái)，那么微量元素就會(huì)一直跟隨物質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)期循環(huán)，這種現(xiàn)象對(duì)我國(guó)環(huán)境造成的影響非常嚴(yán)重。在微量元素中對(duì)人們身體健康和環(huán)境造成污染最嚴(yán)重的就是重金屬元素，其會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境、人類和生物體造成非常嚴(yán)重的危害。人們的生產(chǎn)和生活都會(huì)釋放微量元素，空氣中的微量元素始終在不斷增加。

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