PM2.5重金属研分布规律研究

摘 要：PM2.5是空气污染物的最重要的组成部分。它也是国内外最密切关注的焦点之一。基于它的体积小，成分复杂，和强烈的环境活动，它可以作为一个载体附着化学物质，重金属，细菌，毒素和致癌物进入人体。导致的结果是它会影响人体健康。重金属是PM2.5的重要组成部分，在PM2.5中重金属长期积累对人类健康和环境构成了巨大的威胁。本文综述了来源、分配方法、化学形态，检测方法，处理的方式，PM2.5中重金属的分布研究。并为今后的深入研究提供了参考依据。

关键词：PM2.5；重金属；分布规律

一、简介

PM2.5指的是颗粒物的空气动力学当量直径小于或等于2.5μm的微小颗粒物（世界卫生组织）称之为颗粒物可直接进入肺泡。由于其粒径小，比PM10（其空气动力学当量直径小于或等于10微米的颗粒物）和其它大颗粒，其表面积越大，活动区域大环境能力强。它很容易作为某些化学物质，重金属，细菌，有毒物质和致癌物的载体。

二、PM2.5中重金属的影响

A.PM2.5中重金属对人体的影响

PM2.5难以被鼻子和喉咙所截获，因此可以通过呼吸系统直接进入肺泡，甚至可以通过肺进入其他器官，引起如哮喘、支气管炎和心血管疾病。大量的实验结果和流行病学学调查资料显示，证实在各方面，PM2.5毒性比PM10更强。对人体健康有害的重金属附着在PM2.5上，包括铅、锌、铬、钛、铜、钒、锰等 。研究认为，大约75% ～ 90%重金属分布在PM10，且粒径越小，原子质量越重的金属在PM2.5上对人体的危害更大。

B.环境中PM2.5的影响

PM2.5会吸收和散射太阳辐射能量。它改变了云的厚度和反照率，影响了地表大气系统的能量交换。它直接或间接地影响了全球气候变化。同时，可入肺颗粒物重金属也会通过空气冷凝沉降或雨和雪落在地上，它会对土壤、建筑等进行二次污染。因此，分析PM2.5可入肺颗粒物的成分和重金属特征迫在眉睫。

三、PM2.5中重金属的来源

随着工业化和城市化的进程，大量的人口迁移到城市，城市住房建设和汽车数量的不断增加，市民的消费提高保暖和活动频繁，造成大量的烟尘，增加粉煤灰、粉尘、废气等，导致在PM2.5中重金属含量很高。

在大气颗粒物中重金属的研究中，有一些重要的国内外方法包括化学质量平衡（CMB）、因子分析（FA）、聚类分析（HCA）分析、多元线性回归（MLR）、富集因子（EF）等聚类分析和富集因子法常见的分析方法。

聚类分析是一种多元统计方法，也称为群分析，聚类分析。聚类分析方法是根据亲疏不同样本之间关系的观察量被分为不同的类型，并最终成为有序的分类系统。元春环等采用富集因子法研究哈尔滨大气颗粒物重金属，发现重金属如镉、铅、锌、铜、镍、铬、钒、等，主要来自于车辆排放等，和重金属如锰、铁、钴，主要来自于自然因素等研究 西安南郊PM2.5中重金属分布规律，发现PM2.5重金属污染在西安南郊是显而易见的，Cr、Pb、As和Hg主要来自人类活动的污染，其中Cr有一部分来源人类活动的，但主要还是来源于自然因素。

四、PM2.5中重金属的分布

（一）可入肺颗粒物重金属空间分布特征

在北方城市，冬季取暖煤的燃烧是铅的重要来源，如天津，铅在冬季PM10浓度高达741.3 。研究表明汽油共振后，其他来源的贡献率也会上升。因此，减少铅、工业废气的排放是降低颗粒物铅含量的重要措施之一。王文全以乌鲁木齐市五个功能区可入肺颗粒物样品（农业、工业区、交通区、居住区、商业交通混合区）进行分析，并对Pb、Cu、Cd、Ni、Mn含量等分析。结果表明，在不同季节大气可入肺颗粒物重金属含量在不同质量浓度水平。采暖的重金属元素（铅、铜、镉、锰）的平均质量浓度高于非采暖期，采暖期重金属镍的平均质量浓度也要高于非采暖期。王菁等研究了近地面PM10 可入肺颗粒物和贵阳市重金属污染。研究发现，PM10可入肺颗粒物，Pb和Zn的含量最高，其他元素的含量相对较低。这表明，铅仍是在表面的颗粒主要的重金属污染物，以及铅和钍毒性比其他元素更为严重；重金属附着在可入肺颗粒物浓度比PM10的高很多，这证明了微小的颗粒，对人体健康具有更大的潜在危害。可入肺颗粒物可以进入人体呼吸道，在肺部沉积，甚至通过肺泡进入血液流。它对人体，特别是对正在生长期儿童的肺功能具有非常严重损害。

（二）可入肺颗粒物重金属分布特征

在上海市可入肺颗粒物主要重金属污染元素的质量浓度的情况如下，冬季>春季>夏季；在西安市，长春市，佛山市南郊冬季可入肺颗粒物重金属含量高，深圳市冬季可入肺颗粒物重金属含量明显大于其他季节。大气颗粒物中重金属的时空分布具有明显的季节变化和变化规律，主要涉及气象因子和源排放量。志刚对鞍山市大气颗粒物中重金属进行的研究。研究发现大气颗粒物中重金属含量与季节变化密切相关，冬季颗粒物中重金属含量比其他三个季节变化更高。这一现象的原因可能是逆温天气出现在中国北方城市有相关。同时，它可以要求冬季供暖的人有关，結果在一个很大的增长大部分地区的煤炭燃烧，与空气污染加重。最终，它使金属在冬季颗粒物质含量高于其他三季。刘教授等对图们、吉林大气颗粒物中重金属进行了的研究图们、吉林。研究发现，不仅不同季节的重金属含量不同，而且重金属含量在白天也有变化。冬季重金属含量较其他季节高。在上午的重金属高于下午和晚上，它可以通过大量的冬季燃煤引起，在早上出现温度反演。Mmunirh、Shah等研究了重金属含量在伊斯兰堡，巴基斯坦大气颗粒物。研究表明，冬季大气颗粒物中重金属含量明显高于夏季，且有明显的季节变化。Zhang等对北京大气颗粒物的研究发现，由于弹簧的灰尘影响重金属的研究，在春季沙尘天气可入肺颗粒物重金属元素的平均含量约为非沙尘天气的四倍，而且由于冬季相对较高的污染比其他三个季节，在冬天在可入肺颗粒物重金属元素的平均含量高于夏季 。

（三）在可入肺颗粒物重金属化学形态分析

近年来，国内外学者热衷于与形式的可入肺颗粒物重金属的量的研究，通过对总结果的研究，分析了重金属的效果，在一定程度上空气污染。基于不同的化学形态、生物有效性、毒性和在可入肺颗粒物重金属环境活性并不相同，因此分析方法及在可入肺颗粒物描述重金属化学形态是不同的。

最广泛使用的分析方法中重金属化学形态可入肺颗粒物是Tessier等，它采用多级连续提取（萃取，SEP）。这种方法是将不同的金属元素中的吸附在不同的基板成各种化学形式，如交换态，碳酸盐有界形式，铁锰氧化态，有机结合态和残留状态。它使用的选择性和活性增加萃取剂的特异性不同金属的物理和化学形态分布特征，研究各种有效的状态一步一步。这种方法使用几种典型的萃取剂，以取代在自然界中的化合物的数目，并模拟在自然条件下，金属和周围环境的各种反应。它将简化复杂的问题。因此，它被广泛应用于诸如环境各个领域；张美秀等[利用tseeier连续提取法测定Cu、Zn、Gd、长春市大气可入肺颗粒物铅，并分析了在酸溶态各元素的分布特点、铁锰氧化物结合模式、有机结合态和残渣态。结果表明，四种元素的质量浓度被布置为锌>铅>镉>铜。铜、锌主要分布于酸溶态，镉主要分布于酸溶态和铁锰氧化物结合态，铅主要分布于酸溶态、铁锰氧化物结合态和残留态。有人用SMT（欧洲共同体的标准测量型砂试验程序）的分类方法，把现有研究重金属为七种形式，如水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合模式、有机物、硫化物结合态和残渣态；冯素萍等对济南研究TSP提取不同样品中的研究。结果表明，这些提取物可分为水溶态（B0），醋酸提取态（B1），还原态（B2），氧化态和残渣态（B3）（B4）；李现房等用连续提取法将铅总量为3种形式，如环境迁移状态，碳酸盐和物质的氧化态、有机物和残渣态；冯continuousextraction黔单等方法将重金属微粒进入F1（可溶性和可交换态）、F2（碳酸盐态、氧化态、reductionstate）、F3（有机物、氧化物和硫化物结合态）、F4（残余形式）；F1形成的重金属主要是吸附在苏在一个相对较弱的静电相互作用的微粒物质的晶格面。这是很容易通过离子交换作用进入环境才能被植物吸收和人体；F2和F3形成重金属相对稳定。

但是，当外部条件发生变化时，（如pH值较低的氧化还原条件的变化），F2和F3形成重金属容易变换，其活性增加，从而增加了重金属的生物有效性；F4形成重金属很稳定，不易发生迁移和转化沉淀到表面后，不影响周围的空气。戴个联用化学连续浸提取法分析。研究表明，铅元素主要存在于残余形式和铁mncombination状态。水溶态，在矿物质的形式存在，可交换态和有机结合态。研究表明，重金属的粒径越小，环境活性越大。

（四）在可入肺颗粒物重金属的生物效应

在可入肺颗粒物重金属的生物效应是指度被吸收的重金属积累和毒性。化学形态和粒径是影响重金属生物效应的重要因素。在化学组成、重金属inpm2.5的生物学效应主要是由两种形式的影响，一个是F1（水溶态和交换态）和其他F2（碳酸盐态、氧化态、还原态）。通常情况下，其效果可以通过计算生物有效性系数来评价。这样，冯小丹等[ 3 ]发现广州空气中可入肺颗粒物中重金属的生物有效性为：镉锌铅铜>锰钼镍钴>铝铁。在这，我们可以得出结论，Cd、Zn、Pb等元素，都可以使用生物而Mn、Cu、Mo、Co、Ni、Cr元素的潜在生物有效Fe、Al元素生物无效。Hu等有注意到在对南京地区空气中可入肺颗粒物重金属的溶解度进行对比表面积的方法可入肺颗粒物空气中重金属的生物效应的研究。研究结果表明，南京市的锌、锰、铅具有较高的生物效应。对生物影响的粒径在可入肺颗粒物重金属、牛等进行了研究生物效应的渥太华纳米细微量元素显示区域的微量元素的生物效应随粒径减小而高生物效应的纳米颗粒有Mn、Cu颗粒，锌有较小的变化趋势。毒理学试验结果表明，重金属在环境和生物中的溶解和吸收很大程度上取决于它的生物效应，主要依赖于其溶解性（尤其是其在水中的溶解度）。研究人员通常对土壤中重金属的生物效应进行评价，其可交换形态、碳酸盐有界形态和全量之比。

五、总结

可入肺颗粒物在大气颗粒物已成为一个热点问题，与世界各国对人类和环境的可入肺颗粒物重金属的影响和困难尤其令人担忧。

1）鼓励植树造林，绿色出行，促进无污染或少污染运输的使用。促进步行，骑自行车，公共汽车等。

2）处理施工现场所产生的粉尘，并积极使用符合环保标准的材料。及时清理道路上的灰尘，并在恐惧中喷雾，以风的大规模污染。利用现代电子设备，为了及时获得污染信息减少时间暴露于环境污染。

3）减少污染源。促进环境友好产品的使用。利用政府补贴的形式促进和鼓励环保产品的使用。团结政府和人民，互相监督、互相鼓励，共同发展。

4）政府部门应结合惩赏，好的公司谁不符合当地的环境标准，减少高能耗和变换的高污染的行业，如水泥、制造业、钢铁等行业。定期培养人学习先进的技术，走出这个国家。制定总体规划，综合考虑科学、经济、环境保护等各个方面的因素，提高员工的环境保护意识。加强改善汽车尾气排放的能力。试着提高油的纯度。监督环境，鼓励企业采取绿色生产。大力发展风能、太阳能、生物质能等新型环保产业，给一些企业和个人贡献一些奖项。

5）地方政府着力转变经济发展方式，及时调整产业结构和能源结构，加强对排放源的治理。同时，完善国家法律和政策，加强刚性约束，切实到位相关规划，建立和完善责任制。各级政府的支持和当地环保部门合作，建立在可入肺颗粒物重金属监测，维护和加强把可入肺颗粒物评估结果为党领导的绩效评价指标。通过现代技术的通信设备的可入肺颗粒物重金属控制公众的现状与评价结果建立相应的激励机制，努力实现一个美好的明天，与政府和群众之间的良好互动，公开披露的信息，互相鼓励。

參考文献：

[1] GB/T 1690-2010 Rubber vulcanized or thermoplastic-resistance test method of liquid[S].

[2] Zhu Gao，Xinbiao Guo.Comparison of the health effects of PM10 and PM2.5 in air[J].Chinese Sanitary Engineering，2006，5（1）：52-55.

[3] Yanping Guo .aerosol and human health [J]. Journal of Zhoukou Normal University， 2006，23（5）：97-100.

作者简介：

蔡庆用（1983-）男，汉族，浙江平阳人，在职研究生，研究方向：煤化工。