大气沉降中微量元素的变化特征及来源

赵玉林

摘 要：随着近几年我国经济发展速度的不断加快，我国机动车的数量也在不断提升，这种现象在一定程度上增加了NOx和VOCs的排放量，加重了我国空气污染的程度，如果灰霾现象持续的话，那么不仅会在一定程度上降低大气的能见度，同时形成新型的灾害性天气，如果空气中细粒颗粒物的浓度增加的话，大气就非常有可能会形成二次气溶胶。本文就大气沉降中微量元素的变化特征和来源进行研究，希望能够降低大气沉降中微量元素对人们身体健康造成的影响。

关键词：大气沉降；微量元素；特征；来源

虽然现在我国大气中微量元素并不是非常多，但是这些微量元素给周围环境带来的影响却是不可忽视的，人们在进行生产和生活过程中都会向大气中排放微量元素，这些微量元素一般都会在颗粒物上进行附着，这些微量元素能够进行远距离传输，对其周围区域的空气环境会造成非常大影响。在大气中的微量元素也是可以利用云气团、降水和沉降的方式对其进行溶解，这样大气中的微量元素才能得到降低。

1 大气沉降微量元素的变化特征

大气在进行沉降的过程中，可以有效的将微量元素全部进行附着沉降，这样就能有效的缓解大气污染的现象。在进行微量元素沉降的过程中，可以选择湿沉降和干沉降两种方式。如果在对微量元素在进行沉降的过程中，选择干沉降的方式进行沉降的话，大气中的气溶胶粒子与地面、重力的作用下或者与其他物体进行碰撞之后，被去除或者出现沉降的现象，但是这种方式只能对气溶胶中的颗粒比较大的颗粒物进行去除，对颗粒相对来讲比较小的物质，这一方法并不是非常适用。

利用干沉降进行有效清除颗粒物质方式主要有两种，一种是让微量元素在重力的作用下自然降落到植物、建筑物、土壤和水体之中，这样就能有效的将大气中的微量元素进行去除，微量元素的沉降与空气粘滞系数、颗粒的粒径以及密度有着非常的关系。还有一种是艾根核粒子，这种粒子本身的直径就小于0.1μm，其在进行运动的时候，一般进行的都是布朗运动，其在这种运动的作用下，颗粒之间会进行互相碰撞和扩散，在这个过程中艾根核颗粒就会被有效的消除，或者在地面进行扩散。

湿沉降又可分为雨除和冲刷两种过程，雨除是指气溶胶粒子中有相当一部分细粒子特别是粒径小于0.1μm的粒子可以作为云的凝结核，这些凝结核成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程，云滴不断长为雨滴。当整个大气层温度都低于0°C时，云中的冰、水和水蒸气还可生成雪晶。对于那些小于0.05μm的粒子，由于布朗运动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，在适当的气象条件下就会形成雨或雪，降落在地面上，使大气颗粒物也随之去除。冲刷是指在降雨或降雪过程中，雨滴或雪晶、雪片不断地将大气中的微粒挟带、溶解或冲刷下来，造成了降雨或降雪过程中大气气溶胶的粗、细粒子含量发生变化。通常，雨滴可兼并粒径大于2μm的气溶胶粒子。

2 大气沉降中微量元素的来源

大气沉降过程中的微量元素的来源主要分为混合源、人为源和天然源等来源，混合源主要是指在人为和自然力作用下，被排放到大气中的颗粒物，其中的典型代表就是扬尘。人为源主要包括工业在进行加工和生产过程中产生的产品微粒；矿物质燃料在燃烧时候产生各种烟尘等微量元素；机动车在运行过车中也会产生各种含铅量非常大的化合物。在全球范围内由于各地区和各国之间能源使用、经济发展水平、生产方式等的不同，大气颗粒物的污染也有着非常大的差距。交通运输、建筑施工、燃煤烟尘地面沙尘等都会对大气造成非常大的污染。

机动车尾气排放、建筑施工、交通運输、冶金工业对大气污染造成的污染非常大，并且这些污染本身就可以直接转化为悬浮的颗粒物，一般这种悬浮的颗粒物都是一次性的污染物。如果这种污染物经过光合作用的话，就非常有可能会转化成二次污染物。在对污染物进行定义的时候，由污染源直接排放出来的污染物一般都被称之为一次污染物，当这些污染物有被排放到大气中之后，就会产生一系列的化学反应，产生新的能够对大气、环境造成污染的污染物，这种污染物一般主要被称之为二次污染物。

（1）扬尘

扬尘是指地表松散物质在自然力或人力作用下进入到环境空气中形成的大气颗粒物，其主要包括土壤风沙尘、道路扬尘、建筑水泥尘等。土壤风沙尘直接来源于裸露地表的颗粒物，对于某城市而言，除了本地及周边地区的风沙尘外，还包括长距离传输的沙尘。道路扬尘是道路上的积尘在一定的动力条件的作用下，一次或多次扬起并混合，进入环境空气中的大气颗粒物。建筑水泥尘指在城市市政建设、建筑物建造与拆迁、设备安装工程及装修工程等施工场所和施工过程中产生的大气颗粒物。扬尘源的化学组分含量与尘源和地域有密切的关系。总体来讲，Si、Al、Ca等地壳元素在三种源中含量都很高，其中建筑水泥尘的Ca元素比例显著高于其他两种源，而道路扬尘中会存在更多的有机物。由于道路扬尘的最主要来源是土壤风沙，两者有很强的共线性问题，有时会将两者视为一种源考虑。

（2）煤、石油等化石燃料的燃烧

煤和石油作为重要的能源燃料和工业原料，在全世界范围内消耗量巨大。煤完全燃烧的产物主要是二氧化碳和水蒸气。然而，不完全燃烧过程将产生煤烟尘、CO和挥发性有机物VOCs等不完全氧化产物。煤烟尘的化学组成随燃烧状态以及煤炭质量的不同差异很大，主要包括有机物、碳黑以及锗、镓、铀、钒、硫、磷、硼、福、汞、硒、铬等元素，这些元素如果不加控制措施，都会通过燃烧过程释放到空气中，燃煤排放物中最受关注的就是SO2和As等对人体和环境有极大危害的物质。

（3）工业排放

工业生产过程种类繁多，生产过程都会产生种类不同的大气颗粒物，多数集中在细和超细颗粒物。对于不同的工业类型，污染源排放的颗粒物的特征组分也不尽相同。工业源中某些特征元素或化学组成被用来识别相应的颗粒物来源，例如，钢铁行业排放的颗粒物中富含Fe、Ca、Si等元素，并以Fe、Mn元素为识别钢铁行业排放的特征组分；有色冶金行业的颗粒物排放则以相应有色微量元素（如Zn、Cu、Al）为源的特征组分自工业革命以来，环境中重微量元素的浓度明显高于工业革命之前，且浓度仍在持续增长。

3 总结

在综上所述，微量元素本身就有着长期存在、持续时间非常长的特点，其在在自然环境中是无法进行自然降解的，一旦微量元素被释放出来，那么微量元素就会一直跟随物质进行长期循环，这种现象对我国环境造成的影响非常严重。在微量元素中对人们身体健康和环境造成污染最严重的就是重金属元素，其会对生态环境、人类和生物体造成非常严重的危害。人们的生产和生活都会释放微量元素，空气中的微量元素始终在不断增加。

参考文献

[1]李艳侠.大气沉降中微量元素的变化特征及来源[D].2016.

[2]李鹏志，李茜，石金辉，etal.夏季青岛大气粗细粒子中微量元素的浓度、溶解度及干沉降通量[J].环境科学，2018（7）.

[3]赵良成，姜云军，郭秀平，etal.电感耦合等离子体发射光谱法/质谱法检测地衣样品中主次微量元素的方法优化[J].光谱学与光谱分析，2016，36（10）：3320-3325.

[4]王婕.淮河中游（安徽段）微量元素的环境地球化学研究[D].2017.