摘要 综述了大气颗粒物浓度与重金属元素分析方面的研究进展，阐述了大气颗粒物的界定、来源和组成、途径和危害、检测仪器和方法、相关技术标准等，比较了国内外相关标准、检测仪器等的发展情况，指出中国在法律法规、监测标准、测量仪器开发等方面仍存在一定差距，开发自动、在线、连续监测大气颗粒物的浓度及所含重金属元素的种类、含量等一体化仪器是检测仪器的发展方向。

关键词 大气污染；大气颗粒物；重金属元素；环境治理

颗粒物污染是大气环境污染的一种主要类型，许多城市空气中的首要污染物就是颗粒物。颗粒物中含有酸性氧化物、重金属、有害有机物、细菌和病菌等多种有毒有害成分，组分非常复杂，对大气环境造成了诸多不良影响，并危及人体健康。在中国，随着近年工业强市战略实施和城市化进程

加快，机动车保有量急剧增加，城市大气污染日趋严重，特别是PM2.5和PM10成为最主要的污染物。PM2.5的粒径小、比表面积大，更易于富集空气中的有毒有害物质，并具有更强的穿透力，可以随着人的呼吸进入体内，甚至进入肺泡和血液中，使致癌、致畸、致突变的机率明显升高。近年来，中国对大气颗粒物污染越来越重视，相应研究也较多，尤其是京津冀（如北京[1]、天津[2]、河北[3]）、珠三角（如广州[4]、深圳[5]、珠海[6]、佛山[7]、东莞[8]）、长三角（如上海[9]、南京[10]、无锡[11]、常州[12]、杭州[13]、宁波[14]）、关中（如西安[15]、宝鸡[16]）等都有相当数量的观测结果发布。本文综述大气颗粒物浓度与重金属元素分析方面的研究进展。

1 大气颗粒物概述

大气颗粒物又称飘尘，是大气中的固体或液体颗粒状物质[17]。而气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体[18]。颗粒物含液相和固相组分，气溶胶不仅含液相和固相组分，还含有气相组分。目前，颗粒物概念和气溶胶概念有混用趋势。广义上，大气颗粒物包含悬浮在大气环境中各类不同粒径尺寸的固相、液相、液固混合相等可见或不可见颗粒物。大气颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物：各种天然或人为的污染源释放到大气中形成一次颗粒物，比如道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气、雾及漂浮在空气中的花粉、真菌孢子、细菌等；二次颗粒物由大气中的一次污染物如SO2、NOx 等在大气中发生物理化学反应转化而形成，如硫酸盐颗粒物、硝酸盐颗粒物及光化学烟雾等[19]。

由于颗粒物处处、时时影响着全球环境和人类生活，故研究颗粒物的文献也较多。常见的相关名词有：TSP，即悬浮在空气中的空气动力学直径≤100 μm的颗粒物，又叫总悬浮颗粒物[20]。PM10，即悬浮在空气中的空气动力学直径≤10 μm的颗粒物，又叫粗颗粒物、可吸入颗粒物[20]。

PM2.5，即悬浮在空气中的空气动力学直径≤2.5 μm的颗粒物，又叫细颗粒物、可吸入肺颗粒物[20]。从定义可知，TSP包含PM10和PM2.5，PM10包含PM2.5。大气颗粒物的粒径尺寸范围[21]为0.01～200.00 μm，相对于PM10，PM2.5因为具有更大的比表面积，更易成为化学物质、

病毒、细菌等污染物的运载体和反应体[22]。比如香烟烟雾颗粒，其空气动力学直径大多在0.1～1.0 μm，是典型的PM2.5颗粒物。不同粒径大小的大气颗粒物与人类头发直径进行的直观比较见图1[23]。

2 来源和组成

大气颗粒物的来源非常广泛，既有源于自然的，也有人为的。自然来源包括扬尘、火山灰、森林火灾植物灰、花粉、细菌等，人为排放的主要有汽车尾气、厨房烟气、工业粉尘、道路扬尘、建筑施工扬尘、垃圾焚烧等。人为来源中，工业源、电厂源、机动车源等是大气颗粒物的主要贡献者[24]。大气颗粒物不仅在空气中长期存在，而且可以随风迁移很长一段距离，然后通过沉降、附着等方式落到地面、水中、植物叶子上，甚至混杂在食物中。

大气颗粒物的组成成分非常复杂，主要成分是碳分子、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐，还包括各种金属元素，例如钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素，铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。大气颗粒物中重金属元素的化学形态和粒径大小是影响生物有效性的重要因素[25,27]，特别是人为污染来源的重金属元素更容易在细颗粒物PM2.5中富集[26]。大气颗粒物中的重金属元素往往以多种化学形态存在，形态不同，重金属的环境活性、生物有效性及毒性差异也较大[28]。根据其化学形态，常被分为可溶态与可交换态（F1），碳酸盐态、氧态与还原态（F2），有机质、氧化物与硫化物结合态（F3），残渣态（F4）4种[29,30]。根据含量大小，大气颗粒物中所含的重金属元素可分为主要元素、次主要元素、微量元素3类[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，会在生物体内不断扩散、转移、分散、富集，对生物体的生物特性产生重大影响，故被称为“五毒”元素。