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大氣顆粒物通過(guò)吸收和散射太陽(yáng)輻射能、改變?cè)茖雍穸群头凑章剩绊懙乇?大氣系統(tǒng)的能量交換，間接或直接影響氣候變化。同時(shí)，通過(guò)影響大氣能見(jiàn)度及酸沉降分布，PM10和PM2.5對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。大氣顆粒物濃度越高、成分越復(fù)雜，城市大氣能見(jiàn)度越低，空氣質(zhì)量也越差，而生態(tài)環(huán)境也會(huì)不同程度遭受污染。

顆粒物的粒徑越小，巨大的比表面積越可能吸附更多的有害物質(zhì)，而且其化學(xué)成分越復(fù)雜，毒性越大，并且有更高的反應(yīng)和溶解速度。而流行病學(xué)資料顯示，呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病的發(fā)病率及死亡率與PM2.5密切相關(guān)。一般情況下，大氣顆粒物主要通過(guò)呼吸系統(tǒng)和胃腸道系統(tǒng)對(duì)生物機(jī)體產(chǎn)生影響，其進(jìn)入人體的途徑主要有呼吸作用、吞食作用、皮膚接觸3種方式。通過(guò)呼吸作用或者皮膚接觸，重金屬元素進(jìn)入并富集在人體內(nèi)；而重金屬元素還會(huì)隨著顆粒物的沉降作用進(jìn)入水體及植物生態(tài)系統(tǒng)，并在食物鏈中逐漸富集，人類(lèi)通過(guò)吞食作用使得部分大氣顆粒物中的重金屬zui終進(jìn)入人體，危害人體器官。不同粒徑的大氣顆粒物在人體呼吸道不同部位的對(duì)應(yīng)沉積和阻留位置見(jiàn)圖5。

顆粒物中的重金屬對(duì)人體健康的危害首先取決于其化學(xué)活性，其次才取決于其含量大小，所以顆粒物中不同種類(lèi)、不同含量的重金屬對(duì)人體的作用部位和危害程度也不同。以顆粒物中的重金屬元素為例，Pb通過(guò)呼吸、攝取、皮膚接觸及胎盤(pán)傳輸?shù)确绞礁患谌梭w的內(nèi)臟組織、骨路組織等部位，不僅能危害人體正常的新陳代謝，抑制酶的活性，還能導(dǎo)致腦損傷等；Cd主要富集在腎臟皮層、肝臟、胰腺、甲狀腺、膽囊、等部位，容易引起肺氣腫和蛋白尿；Cr不僅能引起嘔吐和持續(xù)的腹瀉，還能引起刺激性皮炎、發(fā)鼻穿孔、過(guò)敏性濕瘆、皮膚潰爛等癥狀，3 g的富集量就能對(duì)成人致死。As被癌癥研究機(jī)構(gòu)LARC歸為一類(lèi)致癌物，很少量就能引發(fā)皮膚損傷、角化癥、肺癌和膀胱癌等病變，同時(shí)，As對(duì)人體也有潛在致畸作用。Zn過(guò)量可能引起急性中毒，發(fā)生嘔吐、腹瀉等胃腸道癥狀，會(huì)破壞人類(lèi)及動(dòng)物的呼吸道等器官。V是一種能被全身吸收的毒性物質(zhì)，能影響胃腸、神經(jīng)系統(tǒng)和心臟，中毒時(shí)腎、脾、腸道出現(xiàn)嚴(yán)重的血管痙攣、胃腸蠕動(dòng)亢進(jìn)等癥狀，可引起呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、腸胃系統(tǒng)、造血系統(tǒng)的損害及新陳代謝的改變，甚至有生命危險(xiǎn)。

4 檢測(cè)儀器和方法

大氣顆粒物檢測(cè)的方法有許多種，涉及的測(cè)量?jī)x器也各不相同。一般來(lái)講，檢測(cè)大氣顆粒物TSP、PM10、PM2.5濃度的方法主要有濾膜稱(chēng)重法、光散射式測(cè)量法、壓電晶體法、β射線吸收法、微量振蕩天平法、電荷法等；測(cè)量大氣顆粒物中重金屬元素種類(lèi)和含量的方法有質(zhì)子誘導(dǎo)X 射線發(fā)射法（PIXE）、原子熒光光譜法（AFS）、能量色散X射線熒光光譜法（EDXRF）、中子活化分析法（INAA）、離子色譜法(IC)、石墨爐原子吸收光譜法（GF-AAS）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、穆斯堡爾譜儀分析法、X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)光譜儀分析法（XANES）、飛行時(shí)間質(zhì)譜法（TOF）等。表1比較了常用大氣顆粒物濃度的檢測(cè)方法。表2給出了目前部分廠家生產(chǎn)的大氣顆粒物測(cè)量?jī)x器的指標(biāo)情況。從表1和表2可知，目前主流的大氣顆粒物濃度檢測(cè)方法已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、在線、連續(xù)測(cè)量，但對(duì)顆粒物中重金屬元素的測(cè)量仍基本處于實(shí)驗(yàn)室取樣分析階段。而實(shí)驗(yàn)室取樣分析的方法對(duì)樣本質(zhì)量要求非常高，檢測(cè)過(guò)程繁瑣費(fèi)時(shí)，不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)污染現(xiàn)狀和趨勢(shì)實(shí)時(shí)感知的預(yù)警功用，而且分析成本很高。

對(duì)顆粒物源解析、非均相和多相物理化學(xué)過(guò)程分析、細(xì)顆粒物化學(xué)成分分析、粒徑和光學(xué)性質(zhì)綜合測(cè)量等方面，多使用質(zhì)譜分析類(lèi)儀器，對(duì)應(yīng)用于大氣顆粒物檢測(cè)的光譜類(lèi)儀器，國(guó)外僅有Cooper Environmental ServicesLLC公司生產(chǎn)的XactTM 620型大氣金屬監(jiān)測(cè)儀（AMM）可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)定顆粒物中的重金屬元素，且沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。對(duì)于大氣顆粒物濃度測(cè)量，雖然有在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但這類(lèi)設(shè)備的功能單一，僅能監(jiān)測(cè)顆粒物濃度，無(wú)法監(jiān)測(cè)顆粒物濃度中的重金屬污染物含量，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)顆粒物與重金屬污染物的同步監(jiān)測(cè)。對(duì)于能夠同時(shí)測(cè)量大氣顆粒物濃度和重金屬元素含量的自動(dòng)、在線、連續(xù)測(cè)量?jī)x器，在國(guó)內(nèi)外仍屬于空白。

5 相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于大氣顆粒物監(jiān)測(cè)，一些組織和國(guó)家發(fā)布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，世界衛(wèi)生組織（WHO）、美國(guó)和中國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。對(duì)大氣顆粒物中重金屬元素檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)仍然處于嘗試研究階段。以2012年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部第3次修訂的《GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為例，雖然新標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)

增設(shè)了PM2.5的濃度限值，但是僅對(duì)其中所含的部分污染物質(zhì)濃度(如SO2、NO2、BaP、Pb、Cd、Hg、As等)有限值規(guī)定，對(duì)Se、Br、Te、Sb、Co、Pd、Tl、Sc、Mo、V等相關(guān)重金屬元素的含量限值都沒(méi)有涉及。中國(guó)關(guān)于環(huán)境空氣、大氣固定污染源等方面的現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（表4）中，僅對(duì)很少一部分重金屬元素（如Pb、As、Hg、Sn、Cd、Ni等）的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法做了規(guī)定。可見(jiàn)，對(duì)于中國(guó)大氣顆粒物中的重金屬元素分析，無(wú)論是濃度限值還是分析技術(shù)方法、標(biāo)準(zhǔn)等均處于不成熟、不完善狀態(tài)。與發(fā)達(dá)國(guó)家比較成熟的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相比，中國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中涉及大氣顆粒物中重金屬元素的監(jiān)測(cè)方法不僅數(shù)量很少，且部分方法較為落后。以Hg元素檢測(cè)為例，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中需要用到巰基棉等有毒的化學(xué)試劑，這對(duì)監(jiān)測(cè)人員的身體健康是一大威脅。因此，無(wú)論是法律法規(guī)、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方面，還是測(cè)量?jī)x器設(shè)備開(kāi)發(fā)方面，中國(guó)在大氣顆粒物重金屬元素檢測(cè)領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家仍存在較大差距。

中國(guó)《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》在2011年4月發(fā)布，這標(biāo)志著中國(guó)在“五毒”重金屬元素Pb、Hg、Cd、Cr、As及類(lèi)金屬的整治力度進(jìn)一步加大。若中國(guó)要在2016年1月1日正式實(shí)行環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3095—2012，不僅需要繼續(xù)完善相關(guān)法律法規(guī)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，也必須配套檢測(cè)領(lǐng)域

的成熟儀器方能滿足環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的相關(guān)要求。

結(jié)論

為貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》，保護(hù)和改善生活環(huán)境、生態(tài)環(huán)境，保障人民身體健康，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2012年2月29日發(fā)布了第3次修訂的《GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。但是，對(duì)于中國(guó)大氣顆粒物中的污染物尤其是重金屬元素污染物的監(jiān)測(cè)，無(wú)論是濃度限值還是分析技術(shù)方法、標(biāo)準(zhǔn)等，均處于不成熟、不完善狀態(tài)。大氣環(huán)境顆粒物中各種污染物的組成、時(shí)空分布、源解析等相關(guān)研究凸顯出緊迫性和必要性。集中研究大氣顆粒物，可為全面開(kāi)展TSP、PM10、PM2.5監(jiān)測(cè)打下詳實(shí)的資料基礎(chǔ)，也可為大氣污染防治和改善城市大氣環(huán)境提供理論依據(jù)和科技支撐，而研究測(cè)量方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)相關(guān)檢測(cè)儀器，尤其是自動(dòng)、在線、連續(xù)監(jiān)測(cè)大氣顆粒物的濃度及其所含重金屬元素的種類(lèi)及含量等一體化儀器更顯迫切。