大氣重金屬污染監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

顧 微

（廣東省韶關(guān)環(huán)境監(jiān)測中心站 廣東韶關(guān) 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(fā)展，人類的進步，重工業(yè)化發(fā)展迅速，重工業(yè)化產(chǎn)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(huán)境。對大氣重金屬污染的監(jiān)控也愈發(fā)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(shù)來自重工業(yè)生產(chǎn)、燃燒煤炭產(chǎn)生的廢氣、汽車尾氣的排放、焚燒垃圾秸稈，火力發(fā)電，礦山開采等產(chǎn)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(yè)、電鍍機械行業(yè)、生產(chǎn)染料行業(yè)等。鎘污染主要來自采礦行業(yè)、化工企業(yè)、合金生產(chǎn)等。鎳污染主要來源于礦山開挖、重工業(yè)廢氣排放等。

1.2 大氣重金屬污染的特征

污染源產(chǎn)生的重金屬污染會隨著一些氣象條件進行遷移轉(zhuǎn)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(xù)時間長的特征，重金屬污染物一旦進入生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，就能成為潛在持續(xù)的污染物質(zhì)，在生態(tài)環(huán)境中能進行不同價態(tài)轉(zhuǎn)換，不能被生物鏈分解。還有一些重金屬物質(zhì)，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(chǎn)生。

各重金屬污染物有著自己獨特的特征，并有催化協(xié)同的作用。重金屬物質(zhì)在大氣中，經(jīng)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(zhì)，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(jīng)久不息，持續(xù)毒性強。

1.3 重金屬污染的危害

大氣中的重金屬污染，對環(huán)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(nèi)，當這些植物被人類或者動物食用后就會沉積在人體內(nèi)，對人體和動物造成長久性的危害。經(jīng)過調(diào)查研究，表明在重工業(yè)區(qū)中，人類血液中含有的重金屬物質(zhì)有明顯增加的現(xiàn)象。

2 大氣重金屬污染的檢測技術(shù)

2.1 大氣重金屬污染監(jiān)測的方法

對于大氣重金屬元素的監(jiān)測分析，目前國內(nèi)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(fā)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(jiān)測技術(shù)與儀器

在使用ICP-AES(等離子原子發(fā)射光譜法)時，日常環(huán)境污染監(jiān)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(jīng)過篩選得到合適的內(nèi)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(shù)均有價格低廉，測試元素種類多的優(yōu)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(shù)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(yōu)秀的方法，通過使用CES-LLC公司生產(chǎn)的XactTM620空氣重金屬污染監(jiān)測儀（AMM)能夠監(jiān)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(jù)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(shù)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(fā)展，一些新型的儀器和技術(shù)得到了使用和發(fā)展，例如粒度分級采樣器，表征技術(shù)，微波消解技術(shù)等。這些技術(shù)和儀器的投入使用對重金屬顆粒檢測和研究起到了至關(guān)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(jié)的變化，重金屬污染物的分布變化顯著，總體呈現(xiàn)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(qū)；另外，在城市中靠近工業(yè)區(qū)最為嚴重，郊區(qū)相對緩和。經(jīng)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(tài)往往種類比較多，往往不同的形態(tài)在不同的環(huán)境狀態(tài)下毒性也不盡相同。經(jīng)過研究報告表明，重金屬的化學活性，對環(huán)境的危害尤為嚴重，甚至比重金屬含量對環(huán)境的影響還要嚴重。因此了解污染物的重金屬化學形態(tài)對污染評價有著至關(guān)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(zhì)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(jù)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(shù)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(tài)環(huán)境中重金屬對生物的體內(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(shù)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(jié)表明，我國未來對大氣重金屬污染的研究應(yīng)該集中在以下幾個方面：加強對微量重金屬元素對大氣環(huán)境的影響的研究；展開對大氣中重金屬化學形態(tài)的分析研究；深入研究重金屬的結(jié)構(gòu)狀態(tài)與環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)系；建立完善的研究評價機構(gòu)和預(yù)警機構(gòu)；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(shù)；加大對大氣重金屬污染研究的投入經(jīng)費。

5 結(jié)語

根據(jù)我國在2012年發(fā)布的《中國環(huán)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(zhì)量數(shù)據(jù)，達到一級優(yōu)秀標準的城市只有11個，只占3.4%。可見我國空氣污染是的嚴重程度，再結(jié)合近期全國的每日空氣質(zhì)量報表，更加確認了改善空氣質(zhì)量，減少大氣重金屬污染的任務(wù)已經(jīng)達到了刻不容緩的程度。為了我國經(jīng)濟又好又快的發(fā)展，人民生活水平的提高，我們應(yīng)該結(jié)合具體國情，采用國內(nèi)先進技術(shù)，對污染的空氣進行標本兼治的凈化治理。

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