大气重金属污染监测技术现状

顾 微

（广东省韶关环境监测中心站 广东韶关 512000）

空气是维持生命的三要素之一，每天人类吸入的空气体积约为12m3~15m3之间，重约20kg。随着科技的发展，人类的进步，重工业化发展迅速，重工业化产生的废气排放越来越严重。对大气造成的重金属污染也随之加重，严重危害人类的健康和环境。对大气重金属污染的监控也愈发重要。

1 大气重金属污染来源和特征与危害

1.1 大气重金属污染的来源

我国大气重金属污染大多数来自重工业生产、燃烧煤炭产生的废气、汽车尾气的排放、焚烧垃圾秸秆，火力发电，矿山开采等产生的有害气体和粉尘。这些细微颗粒物悬浮于空气中，其中包括一些重金属元素如Cd、Zn、Pb、Cu等，对人体健康造成很大的危害。铅污染主要来自各种废旧电池、冶金行业、电镀机械行业、生产染料行业等。镉污染主要来自采矿行业、化工企业、合金生产等。鎳污染主要来源于矿山开挖、重工业废气排放等。

1.2 大气重金属污染的特征

污染源产生的重金属污染会随着一些气象条件进行迁移转换。这些重金属污染物，一般不能进行降解，有着生物富集，毒性持续时间长的特征，重金属污染物一旦进入生态环境系统，就能成为潜在持续的污染物质，在生态环境中能进行不同价态转换，不能被生物链分解。还有一些重金属物质，严重的威胁人类的健康，如果摄入量过多会导致人类各种严重疾病的产生。

各重金属污染物有着自己独特的特征，并有催化协同的作用。重金属物质在大气中，经过降水作用，氧化作用等之后，可能会催化出众多其他有害物质，污染物随着降雨流入土地，并被动植物吸收，又随着动物的排泄物再次进入土壤，经久不息，持续毒性强。

1.3 重金属污染的危害

大气中的重金属污染，对环境和人类动植物会造成很大的危害。污染物通过降水，沉淀在地表土壤，有的污染物会渗入地下水，造成污染。重金属被植物吸收后不会被分解，而是残留在植物体内，当这些植物被人类或者动物食用后就会沉积在人体内，对人体和动物造成长久性的危害。经过调查研究，表明在重工业区中，人类血液中含有的重金属物质有明显增加的现象。

2 大气重金属污染的检测技术

2.1 大气重金属污染监测的方法

对于大气重金属元素的监测分析，目前国内外流行的方法有原子吸收光谱法、X射线光谱分析法、等离子原子发射光谱法、电化学分析法、原子荧光法、中子活化分析法等方法。

2.2 大气重金属污染物监测技术与仪器

在使用ICP-AES(等离子原子发射光谱法)时，日常环境污染监测中会采用TPS采样器并叠加过氯乙烯膜进行过滤采样，通过硫酸—灰化处理后得到污染样品，再经过筛选得到合适的内标元素从而检测具体含量。或者，还可以采用硝酸—次氯酸消解法直接消解空气采集样品，再通过石英滤膜直接测定大气重金属污染物。

这两种技术均有价格低廉，测试元素种类多的优点，但也存在着测试耗时长，劳动强度较大，线性范围不广的问题。

在使用AFS（原子荧光法）时，会将高锰酸钾水溶剂注入空气样本，使氧化汞聚集后，采用原子荧光法测定汞在空气中的含量。该技术灵敏度高，谱线非常明显，但测试的种类有限制。

XRF（X射线光谱分析法）是一种使用广泛的较为优秀的方法，通过使用CES-LLC公司生产的XactTM620空气重金属污染监测仪（AMM)能够监测空气固体重金属颗粒物Fe、As、Ag、Br、Cr、Cu、Co、Hg、Ni、Mn、Pb、Se、Sn、Sb、Tl、Zn等的含量。该方法具有检测速度快，处理方式简单，灵敏度较高的特点。

3 我国对于大气重金属污染的研究

我国很多城市大气重金属污染十分严重，我国对这几个重点城市如北京、上海、广州、深圳、郑州等城市开展了重金属污染的研究。根据报告显示，我国大气重金属研究主要集中在以下几个方面：

3.1 大气重金属污染物检测分析方法研究，要研究大气重金属污染物，通常我们需要对大气污染物进行采样，大气污染物样品大多数情况只有几十毫克，这让我们检测重金属含量变得十分困难。近些年来随着科技的进步，各种采集方法分析方法得到了飞速的发展，一些新型的仪器和技术得到了使用和发展，例如粒度分级采样器，表征技术，微波消解技术等。这些技术和仪器的投入使用对重金属颗粒检测和研究起到了至关重要的作用，在检测的灵敏度上也有很大的提升。

3.2 我国北方城市和南方城市的生活习惯大不相同，从而导致污染的严重程度也不相同，从研究看来，我国污染重金属元素主要有Fe、Ca、Mg、Si、Cu、As、Zn、Hg等污染元素，其中，对人体能造成严重危害的Cu、As、Hg、Pb等元素尤为污染严重。而且随着季节的变化，重金属污染物的分布变化显著，总体呈现出冬季因为取暖燃烧大量煤炭最为严重，然后是秋季春季较小，夏季最小的特点，从空间分布来看，是因为北方冬季比较寒冷，群众取暖时所燃烧的煤炭多于南方地区；另外，在城市中靠近工业区最为严重，郊区相对缓和。经过研究，大气污染物的粒径越小，所含的重金属成分越高，对人体危害也相对比较大。

3.3 大气污染物中的重金属的化学形态往往种类比较多，往往不同的形态在不同的环境状态下毒性也不尽相同。经过研究报告表明，重金属的化学活性，对环境的危害尤为严重，甚至比重金属含量对环境的影响还要严重。因此了解污染物的重金属化学形态对污染评价有着至关重要的意义。

3.4 大气重金属污染的来源跟形成因素都不相同，因其在物理化学性质上的差异导致了其毒性特征的差别。目前来源解析方法大致有两种：其一，根据污染物中重金属化学组分跟外貌特征进行辨别；另一种方法是，通过建立数学模型完成对污染源的定性和定量计算，其中分析方法有显微分析法、元素追踪法等。

3.5 通过在生态环境中重金属对生物的体内吸收与累积的研究，可以大体的指导重金属对人体的影响程度。主要研究方法有人体和动物的实验，但是目前国内对重金属对生物的有效性研究比较少，更多的史研究土壤和沉积物中的重金属，很少使用试验的手段。

4 我国大气重金属污染的研究现状和趋势

我国目前对大气重金属污染的研究刚刚在起步阶段，有些技术不是很成熟，而且研究方向主要集中在土壤中的重金属研究，一些微量的重金属研究还没有开始。通过总结表明，我国未来对大气重金属污染的研究应该集中在以下几个方面：加强对微量重金属元素对大气环境的影响的研究；展开对大气中重金属化学形态的分析研究；深入研究重金属的结构状态与环境系统的关系；建立完善的研究评价机构和预警机构；研究气候的变化对大气中重金属含量变化的影响；研究根治，修复污染的技术；加大对大气重金属污染研究的投入经费。

5 结语

根据我国在2012年发布的《中国环境状况公报》，显示全国325个有地级市及113个重点城市的空气质量数据，达到一级优秀标准的城市只有11个，只占3.4%。可见我国空气污染是的严重程度，再结合近期全国的每日空气质量报表，更加确认了改善空气质量，减少大气重金属污染的任务已经达到了刻不容缓的程度。为了我国经济又好又快的发展，人民生活水平的提高，我们应该结合具体国情，采用国内先进技术，对污染的空气进行标本兼治的净化治理。

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