大气气溶胶中重金属元素的环境监测与分析研究进展综述
《2024年北京大气干沉降及PM2.5中重金属和有机物污染及来源研究》范文

《北京大气干沉降及PM2.5中重金属和有机物污染及来源研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,大气污染问题日益突出,尤其是以北京为代表的大城市。
大气干沉降及PM2.5中的重金属和有机物污染成为当前环境科学研究的重要领域。
本研究以北京地区为研究对象,旨在深入探讨其大气干沉降特性以及PM2.5中重金属和有机物的污染程度和来源,为大气污染治理提供科学依据。
二、研究背景与意义北京作为我国的政治、文化中心,其大气环境质量关系到数百万市民的健康和生活质量。
近年来,PM2.5问题备受关注,其携带的重金属和有机物污染物对环境和人体健康造成严重威胁。
因此,对北京地区大气干沉降及PM2.5中重金属和有机物污染的研究,不仅有助于了解区域大气环境质量现状,还能为制定有效的污染控制措施提供科学依据。
三、研究方法本研究采用现场观测、实验室分析和模型模拟相结合的方法。
首先,在北京市内设置多个观测点,收集大气干沉降样品及PM2.5样品;其次,利用先进的检测仪器对样品中的重金属和有机物进行定量分析;最后,结合气象数据和模型模拟,分析污染物的来源和传输路径。
四、北京大气干沉降特性分析北京地区的大气干沉降主要包括颗粒物和气态污染物的沉降。
通过对观测数据的分析,发现干沉降中重金属元素如铅、锌、镉等有较高的浓度,而有机物主要来自工业排放、汽车尾气等。
干沉降的速率受气象条件、地形等因素影响,呈现出季节性和空间分布的不均匀性。
五、PM2.5中重金属和有机物污染分析PM2.5中的重金属和有机物主要来源于工业排放、交通尾气、燃煤等。
这些污染物经过复杂的大气化学反应后,以气溶胶的形式存在于空气中,对环境和人体健康造成危害。
通过实验室分析发现,北京地区PM2.5中的重金属和有机物浓度较高,尤其是某些重金属如铅、镉等超过了国家规定的标准。
六、污染来源解析通过模型模拟和数据分析,我们发现北京地区PM2.5中重金属和有机物的来源主要包括工业排放、交通尾气、燃煤等。
杭州地区大气气溶胶中重金属含量特征研究

G i n , hnJ ge uAj C e i f u n n
( . h ms yadC e cl n er gsho f ins ec esU ie i f eh ooy hn zo 1 0 1 C ia 1 C e ir n h m a E 百nei col aguT ahr nvr t o cn lg ,C agh u2 3 0 , h ; t i n oJ sy T n
杭 州 地 区大 气 气 溶 胶 中重 金 属 含 量 特 征 研 究
顾 爱军 陈静峰 ,
(. 1江苏技术师范学院 化学化工学院, 江苏 常州 230 ;. 1012 宁波出入境检验检疫局 , 浙江 宁波 351) 102
摘
要 : 20 对 04年 8月 ~ 05年 5月 间在 杭 州 城 区采 集 的 大 气 气 溶胶 样 品 进 行 了 7种 重 金 属 元 素 组 成 、 态 20 形
s a o s h v e ro n dfe e t e t r ,al n al p i g a d a t mn > S ime n n e .T r p r o f p c a o o t r e n a e t i w i rn au e l i l,s r n u u s h f n U l ra d wi t r hep o o t n o e i t n s r a e T i s i
中国大气颗粒物中重金属监测技术与方法综述

大气颗粒物重金属污染的来源分 析
大气颗粒物重金属污染的来源分析
1、工业排放:中国工业发展迅速,尤其是重工业和化工企业的大量排放,是 导致大气颗粒物重金属污染的主要因素之一。
大气颗粒物重金属污染的来源分析
2、交通尾气:城市交通拥堵和机动车数量的不断增加,使得交通尾气排放成 为大气颗粒物重金属污染的另一个重要来源。
大气颗粒物重金属污染的来源分析
3、农业活动:农药和化肥的过度使用,以及污水灌溉等不规范农业行为,也 会导致大气中重金属颗粒物的排放。
大气颗粒物重金属污染的来源分析
4、生活垃圾:生活垃圾焚烧和处理过程中,部分重金属元素会以颗粒物的形 式释放到大气中。
4、生活垃圾:生活垃圾焚烧和 处理过程中,部分重金属元素会 以颗粒物的形式释放到大气中。
参考内容
中国大气颗粒物重金属污染:来 源及控制建议
中国大气颗粒物重金属污染:来源及控制建议
随着工业化和城市化的快速发展,中国面临着日益严重的大气污染问题。其 中,大气颗粒物重金属污染尤为突出,给人们的健康和生活质量带来了巨大威胁。 为了有效控制大气颗粒物重金属污染,我们需要对其来源进行深入分析,并采取 切实可行的控制建议。
一、采样技术
一、采样技术
大气颗粒物中的重金属主要来源于工业排放、汽车尾气等。为了获取具有代 表性的样品,需要采用合适的采样技术。目前,常用的采样技术包括滤膜捕集法 和惯性撞击法等。滤膜捕集法适用于采集PM2.5和PM10等细颗粒物,而惯性撞击 法适用于采集PM10和PM5等粗颗粒物。在实际应用中,应根据监测需求选择合适 的采样技术。
中国大气颗粒物重金属污染的现 状和影响
中国大气颗粒物重金属污染的现状和影响
大气颗粒物是指空气中悬浮的固体或液体颗粒物质,其来源复杂,包括工业 排放、交通尾气、农业活动和生活垃圾等。重金属是指密度大于5g/cm3的金属元 素,如铜、锌、铅、镍等。这些重金属颗粒物在大气中难以降解,会对人体健康 和生态环境造成严重危害。
大气气溶胶监测与分析方法概述

大气气溶胶监测与分析方法概述气溶胶是指分散在大气中的固体或液体微粒,包括尘埃、烟雾、雾霾中的颗粒物等。
它们对大气环境、气候变化和人类健康等方面产生重要影响。
因此,了解和监测气溶胶的分布和组成成为环境科学研究的一项重要任务。
本文将对大气气溶胶的监测与分析方法进行概述。
一、大气气溶胶的监测方法目前常用的大气气溶胶监测方法主要包括主动式监测和被动式监测。
主动式监测是指通过主动采集样品并进行实验室分析的方式。
常用的主动式监测方法包括高体积采样、大气颗粒物降落采样、气溶胶冷却捕集等。
高体积采样是一种常用的监测方法,可以获取大量样品进行后续分析。
它通常利用体积流量控制器将大气中的气溶胶引入收集器,收集器上有一滤膜用于过滤气溶胶颗粒,然后对滤膜进行分析。
大气颗粒物降落采样可以通过在适宜的位置设置采样器,利用大气中颗粒物的沉降速度收集样品。
这种方法适用于长期监测颗粒物的时空分布。
气溶胶冷却捕集方法是通过降低气溶胶颗粒的温度,使其凝结成为冷凝物,然后进行采样。
这种方法可以得到不同粒径的气溶胶样品,对于研究气溶胶的成分分布具有重要意义。
被动式监测是指利用传感器或监测站点记录环境中的气溶胶数据的方法。
常用的被动式监测方法包括激光雷达、遥感技术等。
激光雷达是一种使用激光束扫描大气中的气溶胶,并通过接收散射返回信号来获得气溶胶分布信息的方法。
它可以实时高效地获取气溶胶的垂直分布和粒径分布等信息。
遥感技术是通过卫星或无人机等遥感平台获取大范围气溶胶数据的方法。
它可以提供大气气溶胶的时空分布,但对于气溶胶的组成分析相对有限。
二、大气气溶胶的分析方法大气气溶胶的分析方法主要包括化学分析、物理分析和光学分析等。
化学分析是通过实验室分析方法对气溶胶样品进行成分分析。
常用的化学分析方法包括元素分析、离子分析、有机物分析等。
元素分析是指对气溶胶样品中的元素进行定量或定性分析的方法。
常用的元素分析方法包括X射线荧光光谱分析、电感耦合等离子体质谱分析等。
《2024年北京大气干沉降及PM2.5中重金属和有机物污染及来源研究》范文

《北京大气干沉降及PM2.5中重金属和有机物污染及来源研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,大气污染问题日益突出,尤其是以北京为代表的大城市。
大气干沉降及PM2.5中的重金属和有机物污染成为当前环境科学研究的热点。
本文旨在探讨北京地区大气干沉降现象及其对PM2.5中重金属和有机物污染的影响,以及污染来源的分析。
二、大气干沉降现象及其影响1. 干沉降定义与过程大气干沉降是指气态和颗粒态物质在不经过降水过程而直接沉积到地面的现象。
在北京地区,由于气候特点和人为活动的影响,干沉降现象尤为显著。
2. 干沉降对PM2.5中污染成分的影响干沉降是PM2.5中重金属和有机物等污染物的重要来源之一。
这些污染物通过干沉降过程直接沉积到地面,对环境和人体健康造成危害。
三、PM2.5中重金属和有机物污染现状1. 重金属污染现状北京地区PM2.5中的重金属主要来自工业排放、交通尾气、建筑施工等。
这些重金属在空气中长期累积,通过干沉降过程进入土壤和水体,对生态环境造成严重影响。
2. 有机物污染现状PM2.5中的有机物主要来源于化石燃料燃烧、生物质燃烧、溶剂使用等。
这些有机物不仅对空气质量造成影响,还可能转化为二次污染物,进一步加剧大气污染。
四、污染来源分析1. 工业排放工业生产过程中的粉尘、废气等是PM2.5中重金属和有机物的重要来源。
通过对工业区的排放进行监测和管理,可以有效减少污染物排放。
2. 交通尾气机动车尾气排放是PM2.5中重金属和有机物的主要来源之一。
通过提高车辆排放标准、推广新能源汽车等措施,可以降低交通尾气对大气污染的贡献。
3. 建筑施工建筑施工过程中产生的扬尘也是PM2.5中污染物的重要来源。
通过加强工地管理、使用抑尘剂等措施,可以减少建筑施工对大气污染的影响。
五、研究方法与数据分析1. 研究方法本研究采用现场观测、实验室分析和数值模拟等方法,对北京地区大气干沉降及PM2.5中重金属和有机物污染进行综合研究。
大气气溶胶中铊污染问题的研究进展

[ 关键 词 ] 铊; 气溶胶颗 粒 物 ; P M1 0 ; P M2 . 5
中 图分 类 号 : X 5 1 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 4 — 4 3 4 5 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 7 9 — 0 3
[ 摘 要 ] 铊( T 1 ) 是典 型 的毒 害重金 属元 素之 一, 也 是我 国《 重金 属 污染综合 防治 “ 十二 五 ” 规 划》 兼顾 防 治 的 重金属 污 染物之 一 。 铊对 生物体 的毒 性 大于铅 、 镉 和汞 等元 素。 大 多数铊 化合 物 的熔点 、 沸点较 低. 在含 铊硫 化 物 矿 高温焙 烧过程 中 易挥发 , 容 易以 气溶胶 的形 式通过 炉 气进入 大 气环 境 中 本 文对近 年来 大 气气溶胶 中
第 4卷 第3 3期
有 色 冶 金 设 计 与 研 究
2 0 1 3 6 月
大气气溶胶中铊污染问题的研究进展
刘 娟 , 王 津 , 陈永 亨 , 黄 颖 , 王萌萌 , 苏龙晓 , 叶航 洲 ・ , 王春霖 2
( 1 . 广州 I 大 学省 部共建 珠 江三角 洲水质 安 全与保 护重 点实验 室 广 州 市环境 污染控 制与 同位 素应用 技术 重点 实验 室, 广 东 广y I ' 1 5 1 0 0 0 6 ; 2 . 广 东省环 境科学研 究 院 环 境科学 研 究中心 . 广东广 州 5 1 0 0 4 5 )
y e a r — p l a n s c h e me . T h e t o x i c i t y o f T 1 t o t h e b i o t a i s h i g h e r t h a n P b ,C d a n d Hg .Mo s t o f t h a l l i u m c o mp o u n d s b e a r l o w me l t i n g a n d b o i l i n g p o i n t ,r e s u l t i n g i n e a s y e v a p o r a t i o n d u i r n g t h e s me h i n g a n d r o a s t i n g p r o c e s s e s a t h i g h t e mp e r a t u r e s a n d e n t e s r t h e a mb i e n t a t mo s p h e r e t h r o u g h t h e f u r n a c e f u me .Th i s p a p e r s u mma r i z e s t h e r e s e a r c h p r o g r e s s a n d a d v a n c e o n t h a l l i u m p o l l u t i o n i n a e r o s o l
大气环境中重金属元素的生物富集与风险评估

大气环境中重金属元素的生物富集与风险评估随着工业化的高速发展和人类经济活动的增加,大气环境中的污染物含量也日益增多。
其中,重金属元素是一类具有较高毒性和广泛存在于环境中的污染物。
由于其在生物体内的生物富集性,重金属元素对人类健康和生态环境带来了巨大的潜在风险。
因此,对大气环境中重金属元素的生物富集与风险评估进行深入研究,具有重要的现实意义和科学价值。
首先,大气环境中重金属元素的来源多样,包括燃煤排放、工业废气、交通尾气等。
这些重金属元素经由大气携带和扩散到达地表,进入土壤、水体以及食物链中,并最终富集于人体和生物体内。
研究表明,重金属元素的生物富集与大气沉降有密切关系。
大气中的重金属元素以颗粒物或溶解态形式存在,随着降水和气溶胶的沉降,重金属元素进入土壤和水体中,从而影响到生物系统。
在土壤中,重金属元素可以与土壤颗粒结合形成固体态,也可以以可溶性形式被植物吸收,进而进入食物链。
其次,大气环境中重金属元素对生物体的富集具有较高的生物可利用性。
由于重金属元素与许多生物体生理代谢过程有关,并且可以维持其生命活性,它们往往以有机盐或金属离子的形式存在于生物体中。
与此同时,重金属元素在生物体内的生物转化过程也增加了其富集效应,从而使其在食物链中逐级富集。
这种生物富集过程对于高等生物,如鸟类和哺乳动物等,往往造成了较大的潜在毒害风险。
另外,人类通过食物链摄入大气中重金属元素,也容易导致慢性中毒和健康问题。
为了评估大气环境中重金属元素对生物体的风险,已经发展了一系列的评估方法和指标。
常见的风险评估方法包括生物监测、生态学风险评估和健康风险评估等。
生物监测通过采集和分析生物体中重金属元素的含量来评估其受污染程度和风险水平。
生态学风险评估则主要关注于重金属元素对生态系统的影响和生物多样性的保护。
而健康风险评估则着重于分析重金属元素对人体健康的潜在威胁,其中包括慢性中毒、癌症和生殖健康等方面。
最后,为了减少大气环境中重金属元素的生物富集和潜在风险,需要采取一系列的环境保护措施和管理策略。
大气气溶胶中重金属元素的环境监测与分析研究进展综述

大气气溶胶中重金属元素的监测与分析研究进展综述薛丹(北京大学深圳研究生院环境与能源学院10级硕士1001213258)摘要:由于大气气溶胶中的金属元素对环境污染严重、对人体健康威胁极大,因此在环境监测与分析领域也越来越受到研究者的重视。
在综述了气溶胶重金属元素的来源、分布特征以及迁移转化特征的相关内容与分析方法之后,又对其采样、前处理以及浓度测量仪器方法进行了归纳总结,最后对大气气溶胶中重金属元素的研究方向进行了展望。
关键词:气溶胶;重金属元素;来源;分布;迁移转化;检测方法1. 引言大气颗粒物是大气环境中组成最复杂、危害最大的污染物之一,而其中的痕量金属则是最大的污染源之一。
重金属一旦进入环境体系就成为永久性潜在污染物质,其在环境中的转化通常只涉及不同价态间的转变,不能被微生物分解,只会在生物体内富集,并通过食物链危害人类健康。
[1]而且,重金属污染物所具有的不可降解性和长期存性也会对环境构成极大的潜在威胁。
[2]在城市中,大气污染主要来源于土壤扬尘、燃煤排放、工业粉尘、汽车尾气等,它们分散并悬浮在大气中,对人体危害极大。
因此研究大气颗粒物的化学组成,特别是重金属元素的组成、含量、迁移转化与分布特征,对研究大气污染[3]、气溶胶与人体健康的关系以及气-海物质循环交换[4]具有重要的基础意义。
此外,重金属元素通常都有其独特的来源,可以作为气溶胶颗粒的示踪元素,揭示气溶胶颗粒的来源[5]。
2. 大气气溶胶中重金属元素的来源分析大气气溶胶中重金属元素的来源主要分为两种,一种是自然源,一种是人为源,而来源分析方法一般有聚类分析(HCA)、化学质量平衡(CMB)、因子分析(FA)、多重线性回归分析(MLR)、富集因子法(EF)等,其中聚类分析和富集因子法是常用的重金属来源研究的分析手段[6]。
元素的富集因子是双重归一化数据处理的结果,常用来进行大气中痕量金属来源的判定,其计算公式为:E f = (C i / C r) a /(C i / C r) b其中Cr是选定的参比元素浓度,Ci是样品中元素浓度,a代表气溶胶颗粒中元素浓,b代表地壳中元素浓度。
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大气气溶胶中重金属元素的监测与分析研究进展综述薛丹(北京大学深圳研究生院环境与能源学院10级硕士1001213258)摘要:由于大气气溶胶中的金属元素对环境污染严重、对人体健康威胁极大,因此在环境监测与分析领域也越来越受到研究者的重视。
在综述了气溶胶重金属元素的来源、分布特征以及迁移转化特征的相关内容与分析方法之后,又对其采样、前处理以及浓度测量仪器方法进行了归纳总结,最后对大气气溶胶中重金属元素的研究方向进行了展望。
关键词:气溶胶;重金属元素;来源;分布;迁移转化;检测方法1. 引言大气颗粒物是大气环境中组成最复杂、危害最大的污染物之一,而其中的痕量金属则是最大的污染源之一。
重金属一旦进入环境体系就成为永久性潜在污染物质,其在环境中的转化通常只涉及不同价态间的转变,不能被微生物分解,只会在生物体内富集,并通过食物链危害人类健康。
[1]而且,重金属污染物所具有的不可降解性和长期存性也会对环境构成极大的潜在威胁。
[2]在城市中,大气污染主要来源于土壤扬尘、燃煤排放、工业粉尘、汽车尾气等,它们分散并悬浮在大气中,对人体危害极大。
因此研究大气颗粒物的化学组成,特别是重金属元素的组成、含量、迁移转化与分布特征,对研究大气污染[3]、气溶胶与人体健康的关系以及气-海物质循环交换[4]具有重要的基础意义。
此外,重金属元素通常都有其独特的来源,可以作为气溶胶颗粒的示踪元素,揭示气溶胶颗粒的来源[5]。
2. 大气气溶胶中重金属元素的来源分析大气气溶胶中重金属元素的来源主要分为两种,一种是自然源,一种是人为源,而来源分析方法一般有聚类分析(HCA)、化学质量平衡(CMB)、因子分析(FA)、多重线性回归分析(MLR)、富集因子法(EF)等,其中聚类分析和富集因子法是常用的重金属来源研究的分析手段[6]。
元素的富集因子是双重归一化数据处理的结果,常用来进行大气中痕量金属来源的判定,其计算公式为:E f = (C i / C r) a /(C i / C r) b其中Cr是选定的参比元素浓度,Ci是样品中元素浓度,a代表气溶胶颗粒中元素浓,b代表地壳中元素浓度。
[7]目前已有不少对于气溶胶中重金属元素的来源研究,如Chan等[8]的研究认为最好以当地土壤而非地壳平均物质为参考物质计算富集因子;杨建军等[9]对太原市大气颗粒物中金属元素的富集特征的研究表明,对人体危害较大的金属元素主要富集在直径≤2.0μm的细颗粒中,Pb、Cu、Zn、Se、As等主要来自人为污染,Al、Fe、Ca等主要来自自然来源;吉玉碧等[10]选用地壳中普遍存在,人为污染源较小,化学稳定性好且易挥发的Al、Fe、Mn作参比元素来计算贵阳市气溶胶中金属元素的富集因子,结果表明:Cu、Pb、Zn为富集元素,Pb可高达100倍,这与人为排放源有密切关系,而Al对Fe、Mn,Fe对Al、Mn,Mn对Al、Fe基本上不富集,是由自然过程输入。
徐宏辉等[7]选取地壳风化元素Al作为参比元素,计算出北京市气溶胶中Ca、Fe、Al、Mg、Ba、Sr和Zr主要分布在粗粒子中,土壤风沙尘和建筑尘是重要的排放源。
K、Pb、As、Cd主要分布在细粒子中,生物质燃烧和燃煤等是重要的排放源。
李犇等[11]对北极考察沿线气溶胶中金属元素富集因子进行了计算,结果表明,楚科奇海、日本海和白令海等海域元素的富集因子很接近。
Fe、Co、Ni、As、Sb、W、Mo、Mn和Ca与地表的风化关系密切,为地壳源元素;Ca、Mg总体为海洋源元素,主要来自海洋;Pb、Zn、Cd、V和Cr相对地壳和海洋均为富集元素,主要可能来自矿产冶炼、工业排放、燃煤和燃油等人为污染源。
此外,还有学者利用主成分分析法(聚类分析法中的一种)来对大连市区大气颗粒物中重金属的来源进行了判定,得出了Fe、Mn、Pb主要来源于土壤扬尘,Ni、Cu主要来源于燃煤排放的结论[12]。
3. 大气气溶胶中重金属元素的分布特征分析3.1季节、时间分布大气环境中的金属元素在不同时期(夏季与冬季)的浓度水平有较大的差异。
大多数重金属元素的浓度冬季明显高于夏季,符合一般规律(当然也有一些元素例外),这说明了大气颗粒物的污染水平明显受气象条件的支配[13, 14]。
杨复沫等[15]对北京大气细颗粒物中金属元素的含量按季节分别进行了研究,认为各元素的富集因子均在春季最低,反映了其主要排放源的季节性变化。
大连市区各监测点大气颗粒物中各种重金属成分的浓度可以看出,无论冬季和夏季,颗粒物中各种重金属的含量有固定的高低顺序且各测点Fe、Mn、Pb、Ni浓度值在冬季要明显高于夏季的测值,但大部分测点Cu的浓度和Cd的浓度则是夏季高于冬季[12]。
金川等[16]对北黄海四个季节的气溶胶中金属元素浓度的研究也表明了其分布的季节性:地壳元素Al、Fe浓度较高,季节分布相同,皆为春季>秋季>冬季>夏季;其余5种金属浓度明显低于铁和铝,Cu、Zn、Pb分布特征与Fe、Al的季节分布一致;V和Cd的季节分布特征与铁、铝不同,分别为夏季>春季>冬季>秋季和冬季>秋季>春季>夏季。
此外,多数重金属元素含量冬季高于秋季,在一天之内早晨的重金属浓度也往往高于晚上和中午,说明大气颗粒物的来源包括天然源和人为源[17]。
3.2粒径分布研究气溶胶中金属元素的粒径分布特征,能够揭示气溶胶的来源、形成以及输送等的规律[7]。
对北京气溶胶中金属元素的粒径分析,是把空气动力学直径2.1μm作为粗、细粒子的分界,分别计算出了16中不同金属元素的出现浓度峰值的粒径范围[7]。
谢华林等[13]对粒径分布研究得出的主要结论是:(1) Ca、Fe、Mg、Al元素主要富集在粗颗粒中,其主要来自风砂、土壤等自然来源,属于亲石元素;(2)Zn、Pb、Cu、V元素主要富集在细颗粒中,其主要来自人为污染,属于亲气元素,其中大部分对人体健康有害;(3) Mn、Co元素在粗细颗粒中基本分布均匀,自然来源和人为污染共同作用的结果。
杨勇杰等[18]对泰山日观峰进行了大气气溶胶采样和分析,同样也得出不同金属元素出现浓度单峰或双峰的粒径范围。
张雅萍等[5]研究上海大气重金属Zn和Cu的污染时使用飞行时间质谱仪(ATOFMS)测量不同粒径颗粒物的金属成分组成,并指出粒径最小的是含有元素碳的颗粒物,粒径分布最大值在0.4μm,其次是含有有机碳-硫酸盐、硝酸盐、氯的颗粒物,粒径分布最大值在0.5~0.6μm,粒径较大的是多种金属组合的颗粒物,最大值在1μm左右。
Moffet R C等[19]同样使用ATOFMS测量墨西哥大气中含Zn和Pb的气溶胶粒径及组成成分。
3.3形态分布判断重金属对环境的危害,不仅需要知道这些粒子中金属元素的含量,更为重要的是应该了解这些元素的化学形态分布[6],重金属污染物与其它无机、有机污染物的最大区别是不可降解,只会发生形态的转化。
环境中物质的化学形态不仅决定其生物活性和毒性,而且也影响其在生物体内、生态环境中的迁移转化过程。
因此,形态分析能提供更多的有用信息,在生命科学、环境生物学、环境地学、环境工程学等研究中具有重要意义[2]。
谢华林等[13]根据大气颗粒物中重金属元素的地球化学和环境化学特性,并参照土壤中微量金属元素存在形态的分组方法,将颗粒物中重金属元素的存在形态分为交换态、碳酸盐结合态、氧化结合态、有机结合态、不溶物5种形态,并比较了不同提取剂的提取效果,建立了颗粒物中金属元素形态分布的逐级提取方法。
冯素萍等[20]探讨了济南市TSP中重金属的分布形态,在TSP样品各分级提取中,分别将重金属元素归为醋酸可提取态、可氧化态、可还原态和残渣态。
顾爱军等[4]将杭州地区气溶胶重金属元素的形态分为四种:交换态、氧化态、有机结合态和残余态,并具体阐述了用何种方法来提取这四种不同的形态。
以及Moloi K等[21]将大气颗粒物中的金属分为环境可迁移态、碳酸盐和氧化物态、有机结合态和硅酸盐结合态。
由于目前缺乏快速可靠的分析手段来确定所有形态元素的浓度,在实际应用中,大多根据其不同行为特征进行形态分析。
另外,形态分析目前基本侧重于物理形态分析,难度较大,且本身具有局限性,如通常获取的大气颗粒物样品较少,预处理难度大等[2]。
4. 大气气溶胶中重金属元素的迁移转化迁移是空间位置的变化,而转化则是化学形态的改变。
大气重金属物质主要借助风力作用进行迁移,干湿沉降作用使得重金属物质进入土壤和水体中,并且通过生物食物链的传递与富集作用危害人类健康,因此,大气重金属是向生态系统中输入与富集重金属最重要的外源因子之一[1]。
4.1气溶胶中重金属元素的转化有研究表明,重金属对环境的危害首先取决于其化学活性,其次才取决于其含量。
其主要原因是在生态系统中,生物只能利用以离子形式存在的重金属元素,而重金属含量的高低与它们在样品中存在形式之间没有直接的相关关系。
有时含量可能会很高,但如果活性(可转化性)很差的话,动植物就不能直接吸收和利用这些重金属元素,它们也不可能富集到动植物体内去[22]。
在大气气溶胶中,重金属的酸可提取态最为活跃,在环境pH值降低时,最容易被释放出来,或者在其它条件改变的时候最易转变为其它形态,对环境危害最大;不溶态相对于酸可提取态在环境中比较稳定,不易转化,因此对环境危害较小[14]。
所以越容易转化的重金属在组成形态中所占比例越大,对环境的危害也越大。
目前在国内外的研究中,对气溶胶重金属元素的迁移研究较多而转化方面的研究还相对较少,但已经得到了广泛重视。
因此重金属的活性与其化学形态是未来研究的一个必要方向。
4.2气溶胶中重金属元素的迁移对于气溶胶中重金属元素的迁移的研究,主要集中在探讨干湿沉降以及对陆地、河流和海洋的沉降通量方面。
例如,陈兴茂[23]采用代表面活直接测定了空气湿润(2001.7)天气条件下和沙尘暴及浮尘(2002.3)天气条件下各元素的干沉降通量及干沉降速率。
陈兴茂等[24]认为研究中国近海大气气溶胶的入海通量对评价陆源气溶胶全球入海通量和研究中国近海地壳元素的生物化学循环有着重要意义。
刘孟兰等[25]在珠江口大万山海洋环境监测站采集了120多个大气气溶胶样品,分析讨论了其中所含金属元素入海通量的月变化和年平均值。
张远辉等[26]比较和分析了台湾海峡海域微量金属的大气与河流输入。
以及潘岳鹏等[27]为了解其在京津冀区域的污染程度和沉降规律,在区域内布设10个站点同步采集大气颗粒物干沉降,测定分析其中20余种金属元素的沉降规律。
以上研究中对总沉降通量的估算均采用海洋污染科学问题专家组(GESAMP)提供的国际推荐值[28]和公式进行计算。
5. 大气气溶胶中重金属元素的检测方法5.1样品采集采集大气气溶胶的的方法有很多,但一般都是使用采样器和微孔膜(滤膜)进行采样。