大气颗粒物重金属监测研究进展

李月林 罗芳 李波

摘 要：针对重金属元素极易富集在大气颗粒中，给暴露人群身体健康带来巨大危害，但大气颗粒物中重金属测定技术与方法不完备的问题，通过对重金属监测方法技术的汇总，探讨在颗粒物重金属分析监测中需要注意并遵循的技术规范和方法要求。并结合前人研究资料，提出以消解处理，ICP-MS测试技术为主的重金属研究发展方向。完善大气颗粒物重金属元素监测体系，可为大气环境防治提供方法依据，为我国环境治理及监控提供科学依据。

关键词：大气颗粒物；重金属；环境监测

1.前言

2013年，我国成为工业产品出口量最大的世界工业强国，与此同时，环境污染（如废气排放、土壤沙漠化、水资源污染等）问题日趋严重，灰霾大气事件常有发生（Wang等，2014）。重金属元素极易富集在细颗粒物中，给人体带来巨大危害（张霖林等，2015）。大气颗粒物主要为分散在空气中以气溶胶形式存在的固态和液态颗粒物。其中的重金属元素（Pb、As、Cd等）组要来自与人类活动（李万伟，2011）。富集在细颗粒物中的重金属，对人体呼吸健康、心血管、癌症等疾病具有十分重要的影响（Chen等，2010；杨欣等，2014）。因此，建立和完善大气颗粒物中重金属的监测技术方法体系，有利于大气重金属污染的防治（姚琳等，2012）。通过将大气颗粒物中重金属元素的监测技术与方法进行归纳分析，为大气环境监测提供技术支持和科学依据。

2.颗粒物采样方法

2.1采样仪器

根据采样目的不同，可采样大、中流量的TSP采样器，或用大、中、小流量的PM10、PM2.5采样器（陈建华等，2005；朱晓华等，2014；徐兰等，2014；黄丽坤等，2014；张勇等，2014）。采样器入口一般离地面1.5m（张霖林等，2015）。

2.2滤膜

重金属元素的物化性质不同于硫氧化物、氮氧化物、有机污染物等其它大气污染物。而普通玻璃纤维除了硅铝酸盐作为主要成分外，还含有其它金属杂质。并且在预处理中，玻璃纤维滤膜易形成糊状难分解，其灰分含量也较较高。因此，一般不宜采用玻璃纤维滤膜采样。使用有机滤膜（聚氯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维、过氯乙烯等）效果较好。

3.样品处理方法

3.1全消解方法

全消解方法分为碱熔法和酸溶法。碱熔法的消解体系主要为NaOH、Na2O2-NaOH、Na2O2-Na2CO3、KHSO4-K2S2O7等。此方法适用于Al、Ca、Mg、K、Fe、Na、Ti等重金属的ICP-AES法分析。该方法有试剂试剂用量大，空白高，碱金属元素易造成背景干扰的特点，因此不适用于ICP-MS等仪器分析（张霖林等，2015）。

酸消解法自90年代开始进行了较全面的研究，结果表明高压消解的操作简便、空白值低、消解完全、准确度较高的特点（李振声等，1990）。其中，HNO3-HCIO4消解法比其它几种方法操作更简便、金属溶出率更高、空白值低，各重金属元素的回收率在90%以上（王泽俊等，2002）。微波消解可以抑制挥发元素的损失（史庭安等，1996；朱奕等，2013）。目前，环保部已规定ICP-MS法为测定大气颗粒物重金属元素的标准方法。

4.样品分析测试

颗粒物重金属的测试方法主要采用无机测定的方法，主要有：中子活化法（INAA）、X射线荧光光谱法（XRF）、电子微探计、原子吸收法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。其中，ICP-MS具有多元素同时分析的优点。其发展方向为更加痕量、更加便捷、涉及元素更加广泛。

5.结论

随着今年突发大气事件频发，源解析工作的迫切需要，快速便捷的大气环境测测方法已成为环境学领域研究的重点方向。在重金属元素监测中，微波消解法，ICP-MS、ICP-AES多元素同时分析等先进方法值得进一步研究和广泛使用。（作者单位：1.成都理工大学地球科学学院；2.成都理工大学管理科学学院）

参考文献：

[1] WANG H L，ZHUANG Y H，WANG Y，et al.，2008.Long-term monitoring and source apportionment of PM2.5/PM10 in Beijing，China[J].Journal of Environment Sciences，20：1323-1327.

[2] WANG Y G，QI Y，HU J L，et al.2014.Spatial and temporal variations of six criteria air pollutants in 31 provincial capital cities in China during 2013–2014[J].Environment International，73：413-422.

[3] CHEN X，XIA X H ZHAO Y，et al.2010.Heavy metal concentrations in roadside soils and correlation with urban traffic in Beijing，China[J].Journal of Hazardous Materials，181：640-646.

[4] SHI T A，CHEN R Y，WU J X et al.，1996.Airtight microwave digestion and ICP-MS test Be and Pb of TSP[J].Chemistry world.2：95-97.

[5] 李万伟，李晓红，徐东群.大气颗粒物中币金属分布特征和来源的研究进展[Jl.环境与健康，2011，28（7）：654-657.

[6] 杨欣，陈义珍，刘厚凤，等.北京2013年1月连续强霆过程的污染特征及成因分析[Jl.中国环境利一学，2014，34（2）：282-288.

[7] 張霖林，薛荔陈，滕恩江等.中国大气颗粒物中重金属监测技术与方法综述[J].生态环境学报，2015，24（3）：533-538.

[8] 谭吉华，段菁春.中国大气颗粒物重金属污染、来源及控制建议[J].中国科学院研究生院学报，2013，20（2）.

[9] 韩玉丽，尔发，王亚飞，等.北京市土壤和TSP中重金属分布特征及相关性研究[J].生态环境学报.2015，24（1）：146-155.

[10] 王菲，方凤满.源解析模型在中国大气颗粒物重金属来源分析中的应用研究[J].石家庄学院学报.2015，17（3）.

[11] 庞梦舟，帕丽达·牙合甫，张良绘.乌鲁木齐采暖期前期与后期TSP，PM10，PM5，PM2.5中重金属分布特征研究[J].大气污染防治，2014（4）：75-81.