嘉兴市嘉善生态环境监测站 浙江嘉兴 314100
摘要：随着工业化的飞速发展，各种化石燃料的燃烧加剧，机动车数量增加，导致工业粉尘和汽车尾气排放量增加，导致大量工业粉尘和汽车尾气大量排放。数量的有毒有害颗粒物，以及空气环境质量下降。空气中的重金属通过吸附或化学反应浓缩在颗粒物质中，该颗粒物质被用作转运蛋白进入人体，导致人体功能障碍，导致癌症，心脏病等疾病。之前发布的GB 3095-2012“环境空气质量标准”首次提出了环境空气中Cd，Hg，As，Cr（Ⅵ）的参考浓度限值，调整了年平均浓度限值和季节性平均Pb浓度极限，标志着重金属污染防治从宏观处理到具体数值控制。本文以环境空气颗粒物中重金属元素分布特征及检测方法进行初步分析。
关键词：环境空气；颗粒物；重金属；
引言
空气污染正变得日益严重，并已引起全世界的关注，已成为影响周围空气质量的主要污染物，并已成为用于环境定量风险评估的历史污染物。空气污染健康。大气颗粒物不仅对人体健康造成危害，而且对居住环境产生不利影响。大气颗粒物，例如气溶胶冷凝结节，可以将硫氧化物和氮氧化物吸收到空气中以形成雾滴，导致雨水的pH值下降，从而形成酸雨。大气颗粒对光的吸收和扩散将影响气候，降低土壤温度并提高海拔高度。大气颗粒物还会降低能见度并形成灰霆天气，这严重影响人类健康和生态环境。
颗粒所携带的大量碳组分，水溶性离子，重金属以及其他有毒有害物质对环境和人类健康的影响要大于颗粒本身。重金属是颗粒材料的重要组成部分。它们具有高毒性和高累积性。颗粒物质进入人体后，会对心脏等造成伤害。
1颗粒物中重金属元素的含量
表1提供了在不同采样站不同粒径的15种重金属的平均浓度值。从数据中可以得出，大气颗粒的三种粒径中Mn，Zn，Ba和Pb的含量大于其他金属元素，其中最高的Zn元素达到1.57ug/m3。锌和铅的主要来源是人类污染。主要来自汽车尾气，汽车橡胶轮胎的磨损，重金属的工业排放和煤炭燃烧。
表1 TSP，PM10，PM2.5中重金属元素含/ug/m3
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数据来源：新浪数据库（辽宁鞍山市大气颗粒物调查分析）
2重金属元素的粒径分布特征
分析不同粒径的空气中重金属元素的浓度变化，并利用全年不同粒径的每种重金属元素的浓度值，求出大气中不同粒径的重金属含量。示例：从图1中可以看出：TSP中重金属污染的主要元素是Zn，其浓度值高达0.7638ug/m3，其次是Pb和Mn，其浓度值为0.1841ug/m3。重金属的质量浓度顺序为：Zn>Pb>Mn>Ba>As>Sr>Cu>Cr>V>Ni>Sn> Cd>Sb>Hg>Co.PM2.5中的主要重金属元素为Zn，其浓度值为0.5004ug/m3，其次是Ba和Pb，浓度值为0.224ug/m3和0.1856ug/m3，其他含量12种重金属元素较低，在0.2ug/m3以下，PM2.5中重金属元素的浓度关系为：Zn>Ba>Pb>Mn>Cu>As>Sr>C r>Ni>V>Sn>Cd>Sb>Hg>Co。PM2.5中重金属的主要元素是Zn，其值超过0.7087ug/m3，其次是Pb，浓度为0.1568ug/m3。其他13种重金属元素均低于0.1ug/m3，各重金属含量均在PM2.5以下，元素浓度比为：Zn>Pb>Mn>Cu>As>Ba>Sr>Cr>Ni>V>Sn>Cd>Sb>Hg>Co。
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图1不同粒怪颗粒物中重金属元素浓度ug/m3
15种重金属元素在三种不同粒径下的浓度大小关系呈现以下五种情况：
（1）V，Mn，Co，Ni，As和S元素在TSP，PM10和PM2.5三种不同粒径下的大小关系均为TSP>PM10>PM2.5
（2）Cu，Cd，Ba，Sn，Sb和Pb元素在三种不同粒径下的浓度大小关系均为PM10>TSP>PM2.5。
（3）Zn元素在三种不同粒径下的浓度大小关系均为TSP >PM2.5>PM10
（4）Hg元素在三种不同粒径下的浓度大小关系均PM2.5>PM10>TSP
（5）Cr元素在三种不同粒径下的浓度大小关系均为PM10>PM2.5>TSP
综上来看，V，Mn，Co，Ni，As，Sr和Zn这7种重金属主要分布在TSP中，Cu，Cd，Ba，Sn，Sb，Pb和Cr七种重金属主要分布在PM10中，Hg则主要分布在PM2.5中。
3重金属元素的季节分布特征
要比较不同采样站（加热季节，风沙季节和非加热季节）的重金属变化，请使用比率法来计算加热季节/风沙季节，加热季节/非加热季节如果沙尘暴季节/非加热季节中三个浓度的比值大于1，则可以判断在不同粒径下不同季节中重金属元素的浓度变化。
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图2重金属元秦在TSP中不同季节的浓度比值
（1）V
V元素在TSP粒径下采暖季/风沙季<1，表明V元素在风沙季浓度值大于其采暖季浓度值；采暖季月卜采暖季<1，表明V元素在非采暖季浓度值大于采暖季浓度值；风沙季/非采暖>>1，表明V元素在风沙季浓度值大于非采暖季浓度值。这样V元素在TSP中的浓度变化规律为风沙季浓度值最大，非采暖季浓度次之，采暖季浓度值最小。同理可以得知V在PM10粒径下风沙季的浓度最大，采暖季的浓度其次，而非采暖季的浓度最小。在PM2.5粒径下V元素主要是分布在风沙季，而在采暖季浓度最小。
（2）Cr
Cr在TSP和PM2.5粒径下采暖/风沙季均小于1，因此Cr主要是分布在风沙季，采暖季/非采暖季均大于1，风沙季啡采暖季也大于1，其次是采暖季，最后是非采暖季；在PM10粒径下采暖季枫沙季小于1，采暖季/非采暖季小于1，风沙季/非采暖季大于1，C：在PM10中主要分布在风沙季，其次是非采暖季，最后是采暖季。
（3）Mn
Mn在TSP和PM10两种粒径下采暖季讽沙季小于1，采暖季/非采暖季大于1，风沙季/非采暖季大于1，因此主要是分布在风沙季，其次是采暖季，最后是非采暖季；在P地：粒径下采暖季讽沙季大于1，采暖季啡采暖季大于1，风沙季月卜采暖季大于1，因此在PM2.5：中主要分布在采暖季，其次是风沙季，最后是非采暖季。
（4）Co
Co元素在TSP和PM2.5两种粒径下采暖季讽沙季大于1，采暖季/非采暖季大于1，风沙季/非采暖季小于1，因此Co元素主要分布在采暖季，其次在非采暖季，最后是风沙季；在PM10粒径下采暖季讽沙季小于1，采暖季/非采暖季大于1，风沙季/非采暖季大于1，主要分布在风沙季，其次是采暖季，最后是非采暖季。
（5）Ni
Ni元素在TSP和PM2.5两种粒径下都是采暖季/风沙季小于1，采暖季月卜采暖季大于1，风沙季啡采暖季也大于1，因此主要分布在风沙季，其次是采暖季，最后是非采暖季；在PM10粒径下采暖季/风沙季大于1，采暖季日卜采暖季大于1，在风沙季/非采暖季也大于1，因此主要分布在采暖季，其次是风沙季，最后是非采暖季。
（6）Cu
Cu元素在TSP和PM2.5两种粒径下都是采暖季枫沙季小于1，采暖季非采暖季小于1，风沙季/非采暖季小于1，因此主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季；同理在PM10粒径下主要分布在非采暖季，其次是采暖季，最后是风沙季。
（7）Zn
Zn元素在TSP中主要分布在风沙季，其次是采暖季，最后是非采暖季；在PM10粒径下主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季：在PM2.5粒径下主要是分布在采暖季，其次是非采暖季，最后是风沙季。
（8）As
As元素在TSP粒径下主要是分布在风沙季，其次是采暖季，最后是非采暖季；在PM10和PM2.5两种粒径下均主要分布在风沙季，其次是非采暖季，最后是采暖季。
（9）Sr
Sr元素在TSP粒径下主要分布在采暖季，其次是风沙季，最后是非采暖季；在PM10和PM2.5两种粒径下均主要分布在采暖季，其次是非采暖季，最后是风沙季。
（10）Cd
Cd元素在TSP，PM10和PM2.5三种粒径下的采暖季/风沙季、采暖季/非采暖季和风沙季/非采暖季都小于1，因此Cd元素在三种粒径下的分布规律是一致的，都是主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季。
（11）Sn
Sn元素在TSP和PM2.5两种粒径下，均主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季：在PM10粒径下主要是分布在非采暖季，其次是采暖季，最后是风沙季。
（12）Sb
Sb元素在TSP和PM2.5两种粒径下，均主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季；在PM10粒径下主要是分布在非采暖季，其次是采暖季，最后是风沙季。
（13）Ba
Ba元素在TSP粒径下，主要分布在采暖季，其次是风沙季，最后是非采暖季；在PM10粒径下主要分布在风沙季，其次是采暖季，最后是非采暖季；在PM2.5粒径下主要是分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季。
（14）Hg
Hg元素在不TSP和PM10两种粒径下均主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季。在PM2.5粒径下主要是分布在风沙季，其次是非采暖季，最后是采暖季。
（15）Pb
Pb元素在TSP，PM10和PM2.5三种粒径下的采暖季/风沙季、采暖季同卜采暖季和风沙季/非采暖季都小于1，因此Pb元素在该三种粒径下分布规律是一致的，均主要分布在非采暖季，其次是风沙季，最后是采暖季。
通过以上15种重金属在不同粒径下不同季节的分布情况，取各种重金属元素在每种粒径下季节分布特征及其主要分布的季节，将巧种重金属季节分布及其相对应的季节归类得到表2和3。
表2不同粒径下不同季节分布的元素汇总表
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表3不同粒径下主要分布在各季节的元素汇总表
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从前两个表中可以看出，季节分布特征是非供暖季>风季>供暖季。加热季节中重金属的最大出现次数（包括不同粒径元素的重复出现次数）为9倍，风沙季节为17倍，不加热季节为19倍，可以看出，重金属污染主要分布在未加热季节，其次是沙尘暴季节，最后是供暖季节，因此未加热季节的重金属污染最为严重。
结论
（1）分析三种不同粒径的TSP，PM10和PM2.5的空气中重金属元素的浓度时，TP中的主要污染重金属元素为Zn，其值浓度高达0.7638ug/m3，且每种重金属的质量浓度大小顺序为：Zn>Pb>Mn>Ba>As>Sr >Cu>Cr>V>Ni>Sn>Cd>Sb>Hg>Co。PM10中的主要重金属元素为Zn，每种重金属元素的浓度比为：Zn>Ba>Pb>Mn>Cu>As>Sr>Cr>N i>V>。Sn>Cd>Sb>Hg>Co。PM2.5中的主要重金属元素为Zn，每种重金属元素的浓度比为：Zn>Pb>Mn>Cu>As>Ba>Sr>Cr >Ni>V>Sn>Cd>Sb>Hg>Co。七种重金属V，Mn，Co，Ni，As，Sr和Zn主要分布在TSP中，七种重金属Cu，Cd，Ba，Sn，Sb，Pb和Cr主要分布在PM10中，而Hg为它主要体现于PM2.5。（2）通过分析供暖季节，风力季节和非供暖季节三个季节中重金属元素的浓度，可以看出重金属元素的污染受天气季节的影响很大，非加热季节的重金属分布最大，污染最大。严重，随后是沙尘暴季节，重金属在供暖季节中排在最后，但即使在最后一个供暖季节，重金属污染也不容忽视。
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