大氣沉降中微量元素的變化特征及來源

趙玉林

摘 要：隨著近幾年我國經濟發展速度的不斷加快，我國機動車的數量也在不斷提升，這種現象在一定程度上增加了NOx和VOCs的排放量，加重了我國空氣污染的程度，如果灰霾現象持續的話，那么不僅會在一定程度上降低大氣的能見度，同時形成新型的災害性天氣，如果空氣中細粒顆粒物的濃度增加的話，大氣就非常有可能會形成二次氣溶膠。本文就大氣沉降中微量元素的變化特征和來源進行研究，希望能夠降低大氣沉降中微量元素對人們身體健康造成的影響。

關鍵詞：大氣沉降；微量元素；特征；來源

雖然現在我國大氣中微量元素并不是非常多，但是這些微量元素給周圍環境帶來的影響卻是不可忽視的，人們在進行生產和生活過程中都會向大氣中排放微量元素，這些微量元素一般都會在顆粒物上進行附著，這些微量元素能夠進行遠距離傳輸，對其周圍區域的空氣環境會造成非常大影響。在大氣中的微量元素也是可以利用云氣團、降水和沉降的方式對其進行溶解，這樣大氣中的微量元素才能得到降低。

1 大氣沉降微量元素的變化特征

大氣在進行沉降的過程中，可以有效的將微量元素全部進行附著沉降，這樣就能有效的緩解大氣污染的現象。在進行微量元素沉降的過程中，可以選擇濕沉降和干沉降兩種方式。如果在對微量元素在進行沉降的過程中，選擇干沉降的方式進行沉降的話，大氣中的氣溶膠粒子與地面、重力的作用下或者與其他物體進行碰撞之后，被去除或者出現沉降的現象，但是這種方式只能對氣溶膠中的顆粒比較大的顆粒物進行去除，對顆粒相對來講比較小的物質，這一方法并不是非常適用。

利用干沉降進行有效清除顆粒物質方式主要有兩種，一種是讓微量元素在重力的作用下自然降落到植物、建筑物、土壤和水體之中，這樣就能有效的將大氣中的微量元素進行去除，微量元素的沉降與空氣粘滯系數、顆粒的粒徑以及密度有著非常的關系。還有一種是艾根核粒子，這種粒子本身的直徑就小于0.1μm，其在進行運動的時候，一般進行的都是布朗運動，其在這種運動的作用下，顆粒之間會進行互相碰撞和擴散，在這個過程中艾根核顆粒就會被有效的消除，或者在地面進行擴散。

濕沉降又可分為雨除和沖刷兩種過程，雨除是指氣溶膠粒子中有相當一部分細粒子特別是粒徑小于0.1μm的粒子可以作為云的凝結核，這些凝結核成為云滴的中心，通過凝結過程和碰撞過程，云滴不斷長為雨滴。當整個大氣層溫度都低于0°C時，云中的冰、水和水蒸氣還可生成雪晶。對于那些小于0.05μm的粒子，由于布朗運動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，在適當的氣象條件下就會形成雨或雪，降落在地面上，使大氣顆粒物也隨之去除。沖刷是指在降雨或降雪過程中，雨滴或雪晶、雪片不斷地將大氣中的微粒挾帶、溶解或沖刷下來，造成了降雨或降雪過程中大氣氣溶膠的粗、細粒子含量發生變化。通常，雨滴可兼并粒徑大于2μm的氣溶膠粒子。

2 大氣沉降中微量元素的來源

大氣沉降過程中的微量元素的來源主要分為混合源、人為源和天然源等來源，混合源主要是指在人為和自然力作用下，被排放到大氣中的顆粒物，其中的典型代表就是揚塵。人為源主要包括工業在進行加工和生產過程中產生的產品微粒；礦物質燃料在燃燒時候產生各種煙塵等微量元素；機動車在運行過車中也會產生各種含鉛量非常大的化合物。在全球范圍內由于各地區和各國之間能源使用、經濟發展水平、生產方式等的不同，大氣顆粒物的污染也有著非常大的差距。交通運輸、建筑施工、燃煤煙塵地面沙塵等都會對大氣造成非常大的污染。

機動車尾氣排放、建筑施工、交通運輸、冶金工業對大氣污染造成的污染非常大，并且這些污染本身就可以直接轉化為懸浮的顆粒物，一般這種懸浮的顆粒物都是一次性的污染物。如果這種污染物經過光合作用的話，就非常有可能會轉化成二次污染物。在對污染物進行定義的時候，由污染源直接排放出來的污染物一般都被稱之為一次污染物，當這些污染物有被排放到大氣中之后，就會產生一系列的化學反應，產生新的能夠對大氣、環境造成污染的污染物，這種污染物一般主要被稱之為二次污染物。

（1）揚塵

揚塵是指地表松散物質在自然力或人力作用下進入到環境空氣中形成的大氣顆粒物，其主要包括土壤風沙塵、道路揚塵、建筑水泥塵等。土壤風沙塵直接來源于裸露地表的顆粒物，對于某城市而言，除了本地及周邊地區的風沙塵外，還包括長距離傳輸的沙塵。道路揚塵是道路上的積塵在一定的動力條件的作用下，一次或多次揚起并混合，進入環境空氣中的大氣顆粒物。建筑水泥塵指在城市市政建設、建筑物建造與拆遷、設備安裝工程及裝修工程等施工場所和施工過程中產生的大氣顆粒物。揚塵源的化學組分含量與塵源和地域有密切的關系。總體來講，Si、Al、Ca等地殼元素在三種源中含量都很高，其中建筑水泥塵的Ca元素比例顯著高于其他兩種源，而道路揚塵中會存在更多的有機物。由于道路揚塵的最主要來源是土壤風沙，兩者有很強的共線性問題，有時會將兩者視為一種源考慮。

（2）煤、石油等化石燃料的燃燒

煤和石油作為重要的能源燃料和工業原料，在全世界范圍內消耗量巨大。煤完全燃燒的產物主要是二氧化碳和水蒸氣。然而，不完全燃燒過程將產生煤煙塵、CO和揮發性有機物VOCs等不完全氧化產物。煤煙塵的化學組成隨燃燒狀態以及煤炭質量的不同差異很大，主要包括有機物、碳黑以及鍺、鎵、鈾、釩、硫、磷、硼、福、汞、硒、鉻等元素，這些元素如果不加控制措施，都會通過燃燒過程釋放到空氣中，燃煤排放物中最受關注的就是SO2和As等對人體和環境有極大危害的物質。

（3）工業排放

工業生產過程種類繁多，生產過程都會產生種類不同的大氣顆粒物，多數集中在細和超細顆粒物。對于不同的工業類型，污染源排放的顆粒物的特征組分也不盡相同。工業源中某些特征元素或化學組成被用來識別相應的顆粒物來源，例如，鋼鐵行業排放的顆粒物中富含Fe、Ca、Si等元素，并以Fe、Mn元素為識別鋼鐵行業排放的特征組分；有色冶金行業的顆粒物排放則以相應有色微量元素（如Zn、Cu、Al）為源的特征組分自工業革命以來，環境中重微量元素的濃度明顯高于工業革命之前，且濃度仍在持續增長。

3 總結

在綜上所述，微量元素本身就有著長期存在、持續時間非常長的特點，其在在自然環境中是無法進行自然降解的，一旦微量元素被釋放出來，那么微量元素就會一直跟隨物質進行長期循環，這種現象對我國環境造成的影響非常嚴重。在微量元素中對人們身體健康和環境造成污染最嚴重的就是重金屬元素，其會對生態環境、人類和生物體造成非常嚴重的危害。人們的生產和生活都會釋放微量元素，空氣中的微量元素始終在不斷增加。

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