摘要 綜述了大氣顆粒物濃度與重金屬元素分析方面的研究進(jìn)展，闡述了大氣顆粒物的界定、來源和組成、途徑和危害、檢測(cè)儀器和方法、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，比較了國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)儀器等的發(fā)展情況，指出中國在法律法規(guī)、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量儀器開發(fā)等方面仍存在一定差距，開發(fā)自動(dòng)、在線、連續(xù)監(jiān)測(cè)大氣顆粒物的濃度及所含重金屬元素的種類、含量等一體化儀器是檢測(cè)儀器的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 大氣污染；大氣顆粒物；重金屬元素；環(huán)境治理

顆粒物污染是大氣環(huán)境污染的一種主要類型，許多城市空氣中的首要污染物就是顆粒物。顆粒物中含有酸性氧化物、重金屬、有害有機(jī)物、細(xì)菌和病菌等多種有毒有害成分，組分非常復(fù)雜，對(duì)大氣環(huán)境造成了諸多不良影響，并危及人體健康。在中國，隨著近年工業(yè)強(qiáng)市戰(zhàn)略實(shí)施和城市化進(jìn)程

加快，機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加，城市大氣污染日趨嚴(yán)重，特別是PM2.5和PM10成為最主要的污染物。PM2.5的粒徑小、比表面積大，更易于富集空氣中的有毒有害物質(zhì)，并具有更強(qiáng)的穿透力，可以隨著人的呼吸進(jìn)入體內(nèi)，甚至進(jìn)入肺泡和血液中，使致癌、致畸、致突變的機(jī)率明顯升高。近年來，中國對(duì)大氣顆粒物污染越來越重視，相應(yīng)研究也較多，尤其是京津冀（如北京[1]、天津[2]、河北[3]）、珠三角（如廣州[4]、深圳[5]、珠海[6]、佛山[7]、東莞[8]）、長三角（如上海[9]、南京[10]、無錫[11]、常州[12]、杭州[13]、寧波[14]）、關(guān)中（如西安[15]、寶雞[16]）等都有相當(dāng)數(shù)量的觀測(cè)結(jié)果發(fā)布。本文綜述大氣顆粒物濃度與重金屬元素分析方面的研究進(jìn)展。

1 大氣顆粒物概述

大氣顆粒物又稱飄塵，是大氣中的固體或液體顆粒狀物質(zhì)[17]。而氣溶膠是由固體或液體小質(zhì)點(diǎn)分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體[18]。顆粒物含液相和固相組分，氣溶膠不僅含液相和固相組分，還含有氣相組分。目前，顆粒物概念和氣溶膠概念有混用趨勢(shì)。廣義上，大氣顆粒物包含懸浮在大氣環(huán)境中各類不同粒徑尺寸的固相、液相、液固混合相等可見或不可見顆粒物。大氣顆粒物可分為一次顆粒物和二次顆粒物：各種天然或人為的污染源釋放到大氣中形成一次顆粒物，比如道路揚(yáng)塵、建筑施工揚(yáng)塵、工業(yè)粉塵、廚房煙氣、霧及漂浮在空氣中的花粉、真菌孢子、細(xì)菌等；二次顆粒物由大氣中的一次污染物如SO2、NOx 等在大氣中發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化而形成，如硫酸鹽顆粒物、硝酸鹽顆粒物及光化學(xué)煙霧等[19]。

由于顆粒物處處、時(shí)時(shí)影響著全球環(huán)境和人類生活，故研究顆粒物的文獻(xiàn)也較多。常見的相關(guān)名詞有：TSP，即懸浮在空氣中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤100 μm的顆粒物，又叫總懸浮顆粒物[20]。PM10，即懸浮在空氣中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤10 μm的顆粒物，又叫粗顆粒物、可吸入顆粒物[20]。

PM2.5，即懸浮在空氣中的空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5 μm的顆粒物，又叫細(xì)顆粒物、可吸入肺顆粒物[20]。從定義可知，TSP包含PM10和PM2.5，PM10包含PM2.5。大氣顆粒物的粒徑尺寸范圍[21]為0.01～200.00 μm，相對(duì)于PM10，PM2.5因?yàn)榫哂懈蟮谋缺砻娣e，更易成為化學(xué)物質(zhì)、

病毒、細(xì)菌等污染物的運(yùn)載體和反應(yīng)體[22]。比如香煙煙霧顆粒，其空氣動(dòng)力學(xué)直徑大多在0.1～1.0 μm，是典型的PM2.5顆粒物。不同粒徑大小的大氣顆粒物與人類頭發(fā)直徑進(jìn)行的直觀比較見圖1[23]。

2 來源和組成

大氣顆粒物的來源非常廣泛，既有源于自然的，也有人為的。自然來源包括揚(yáng)塵、火山灰、森林火災(zāi)植物灰、花粉、細(xì)菌等，人為排放的主要有汽車尾氣、廚房煙氣、工業(yè)粉塵、道路揚(yáng)塵、建筑施工揚(yáng)塵、垃圾焚燒等。人為來源中，工業(yè)源、電廠源、機(jī)動(dòng)車源等是大氣顆粒物的主要貢獻(xiàn)者[24]。大氣顆粒物不僅在空氣中長期存在，而且可以隨風(fēng)遷移很長一段距離，然后通過沉降、附著等方式落到地面、水中、植物葉子上，甚至混雜在食物中。

大氣顆粒物的組成成分非常復(fù)雜，主要成分是碳分子、有機(jī)碳化合物、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽，還包括各種金屬元素，例如鈉、鎂、鈣、鋁、鐵等地殼中含量豐富的元素，鉛、鋅、砷、鎘、銅等主要源自人類污染的重金屬元素。大氣顆粒物中重金屬元素的化學(xué)形態(tài)和粒徑大小是影響生物有效性的重要因素[25,27]，特別是人為污染來源的重金屬元素更容易在細(xì)顆粒物PM2.5中富集[26]。大氣顆粒物中的重金屬元素往往以多種化學(xué)形態(tài)存在，形態(tài)不同，重金屬的環(huán)境活性、生物有效性及毒性差異也較大[28]。根據(jù)其化學(xué)形態(tài)，常被分為可溶態(tài)與可交換態(tài)（F1），碳酸鹽態(tài)、氧態(tài)與還原態(tài)（F2），有機(jī)質(zhì)、氧化物與硫化物結(jié)合態(tài)（F3），殘?jiān)鼞B(tài)（F4）4種[29,30]。根據(jù)含量大小，大氣顆粒物中所含的重金屬元素可分為主要元素、次主要元素、微量元素3類[31]。主要元素有Al、Mg、Ca、Fe等，次主要元素有Ti、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Sb、Ba、Pb等，微量元素有Be、Sc、Co、Ga、Se、Zn、Mo、Ag、Cd、Sn、Tl等。其中，Hg、Cd、Pb、Cr、As不能被微生物降解，會(huì)在生物體內(nèi)不斷擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、分散、富集，對(duì)生物體的生物特性產(chǎn)生重大影響，故被稱為“五毒”元素。