大氣沉降中微量元素的變化特征及來源

趙玉林

摘 要：隨著近幾年我國經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，我國機動車的數(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，加重了我國空氣污染的程度，如果灰霾現(xiàn)象持續(xù)的話，那么不僅會在一定程度上降低大氣的能見度，同時形成新型的災(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源進行研究，希望能夠降低大氣沉降中微量元素對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；來源

雖然現(xiàn)在我國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)境帶來的影響卻是不可忽視的，人們在進行生產(chǎn)和生活過程中都會向大氣中排放微量元素，這些微量元素一般都會在顆粒物上進行附著，這些微量元素能夠進行遠(yuǎn)距離傳輸，對其周圍區(qū)域的空氣環(huán)境會造成非常大影響。在大氣中的微量元素也是可以利用云氣團、降水和沉降的方式對其進行溶解，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

大氣在進行沉降的過程中，可以有效的將微量元素全部進行附著沉降，這樣就能有效的緩解大氣污染的現(xiàn)象。在進行微量元素沉降的過程中，可以選擇濕沉降和干沉降兩種方式。如果在對微量元素在進行沉降的過程中，選擇干沉降的方式進行沉降的話，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氣溶膠中的顆粒比較大的顆粒物進行去除，對顆粒相對來講比較小的物質(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，其在進行運動的時候，一般進行的都是布朗運動，其在這種運動的作用下，顆粒之間會進行互相碰撞和擴散，在這個過程中艾根核顆粒就會被有效的消除，或者在地面進行擴散。

濕沉降又可分為雨除和沖刷兩種過程，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，通過凝結(jié)過程和碰撞過程，云滴不斷長為雨滴。當(dāng)整個大氣層溫度都低于0°C時，云中的冰、水和水蒸氣還可生成雪晶。對于那些小于0.05μm的粒子，由于布朗運動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，造成了降雨或降雪過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源

大氣沉降過程中的微量元素的來源主要分為混合源、人為源和天然源等來源，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塵。人為源主要包括工業(yè)在進行加工和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的產(chǎn)品微粒；礦物質(zhì)燃料在燃燒時候產(chǎn)生各種煙塵等微量元素；機動車在運行過車中也會產(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)和各國之間能源使用、經(jīng)濟發(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。交通運輸、建筑施工、燃煤煙塵地面沙塵等都會對大氣造成非常大的污染。

機動車尾氣排放、建筑施工、交通運輸、冶金工業(yè)對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)過光合作用的話，就非常有可能會轉(zhuǎn)化成二次污染物。在對污染物進行定義的時候，由污染源直接排放出來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，就會產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的能夠?qū)Υ髿?、環(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）揚塵

揚塵是指地表松散物質(zhì)在自然力或人力作用下進入到環(huán)境空氣中形成的大氣顆粒物，其主要包括土壤風(fēng)沙塵、道路揚塵、建筑水泥塵等。土壤風(fēng)沙塵直接來源于裸露地表的顆粒物，對于某城市而言，除了本地及周邊地區(qū)的風(fēng)沙塵外，還包括長距離傳輸?shù)纳硥m。道路揚塵是道路上的積塵在一定的動力條件的作用下，一次或多次揚起并混合，進入環(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所和施工過程中產(chǎn)生的大氣顆粒物。揚塵源的化學(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，而道路揚塵中會存在更多的有機物。由于道路揚塵的最主要來源是土壤風(fēng)沙，兩者有很強的共線性問題，有時會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，不完全燃燒過程將產(chǎn)生煤煙塵、CO和揮發(fā)性有機物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，都會通過燃燒過程釋放到空氣中，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)過程種類繁多，生產(chǎn)過程都會產(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)組成被用來識別相應(yīng)的顆粒物來源，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，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。

3 總結(jié)

在綜上所述，微量元素本身就有著長期存在、持續(xù)時間非常長的特點，其在在自然環(huán)境中是無法進行自然降解的，一旦微量元素被釋放出來，那么微量元素就會一直跟隨物質(zhì)進行長期循環(huán)，這種現(xiàn)象對我國環(huán)境造成的影響非常嚴(yán)重。在微量元素中對人們身體健康和環(huán)境造成污染最嚴(yán)重的就是重金屬元素，其會對生態(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)和生活都會釋放微量元素，空氣中的微量元素始終在不斷增加。

參考文獻

[1]李艷俠.大氣沉降中微量元素的變化特征及來源[D].2016.

[2]李鵬志，李茜，石金輝，etal.夏季青島大氣粗細(xì)粒子中微量元素的濃度、溶解度及干沉降通量[J].環(huán)境科學(xué)，2018（7）.

[3]趙良成，姜云軍，郭秀平，etal.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法/質(zhì)譜法檢測地衣樣品中主次微量元素的方法優(yōu)化[J].光譜學(xué)與光譜分析，2016，36（10）：3320-3325.

[4]王婕.淮河中游（安徽段）微量元素的環(huán)境地球化學(xué)研究[D].2017.