可吸入颗粒物中重金属的特点研究

摘要:近年来,大气环境的研究表明,空气中得到可吸入颗粒物与各种疾病的死亡率增加有着直接的关系,世界上越来越多的大气学家、环境学家和流行病学家确信空气颗粒物是人类生存环境中不容忽视的隐形杀手。重金属污染物进人大气,大气中的重金属通过呼吸作用和皮肤吸收进入人体,从而直接影响人体健康。对此,本文对于大气中可吸入颗粒中重金属的特点进行了系统的研究。

关键词:可吸入颗粒 重金属污染 特点 研究

1、可吸入颗粒物中重金属的概述

1.1 可吸入颗粒物的概述

PM10是可吸入颗粒物的简称,也可以叫飘尘,是指粒径在小于10微米的颗粒物。可吸入颗粒物在环境空气中持续的时间很长,对人体健康和大气能见度影响都很大。大气中的PM10通过呼吸作用和皮肤吸收进入人体,从而直接影响人体健康。一些颗粒物来自污染源的直接排放,而另一些则是由环境空气中各种有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物。总而言之,PM10的来源是多方面的,在许多时候更是为人们所忽视,但颗粒污染物严重危害人们的健康,特别是呼吸系统健康。

1.2 可吸入颗粒物中重金属概述

近几年来,国内许多的学者对北京、上海、等城市的大气可吸入颗粒物中的成分进行了研究和分析,其结果显示了重金属Pb、Cu、Zn、Se、As是各城市PM10的主要来源之一,其对PM10的贡献率为24.0%～49.7%。

重金属毒性很大,并且很难降解。当重金属进入大气之后,可以直接通人类呼吸何其他间接途径作用于人体,进而危害人畜安全。此外PM10中的重金属,成为大气气溶胶系统中的重要组分,本身可以发生一系列连续的化学转化作用,同时还能够催化氧化众多化学物质。

如大气中的Fe3+和Mn2+催化氧化酸性气体S02,使得大气中的强酸性物质浓度增加。一些重金属还能够催化大气有机物的光化学反应,产生次生大气污染物,同时影响大气污染物的转化过程。

2、大气颗粒物中重金属的来源分析

但最近几年的监测发现,我国可吸入颗粒中重金属的比例在逐步增大。为了防止可吸入颗粒中重金属污染物危害人体健康,保护大气环境不致恶化或根据大气可吸入颗粒中重金属的来源分析,来预防发生大气污染事故。

对于大气可吸入颗粒物中重金属的来源分析中,主要运用谱系聚类法。通过谱系聚类法,首先对各大气样品自成一类,然后把最相似的样品聚为小类,再将已聚合的小类按其相似性再聚合,随着相似性的减弱,最后将一切子类都聚合成一个大类,从而得到一个按相似性大小聚结起来的一个谱系图。从而得到大气可吸入颗粒物中重金属的成分。

此外,可以通过外加均匀磁场、梯度磁场、均匀磁场添加磁种、梯度磁场添加磁种4种类型下对于空气中可吸入颗粒中的重金属来与进行分析,如对于燃煤PM10团聚实验研究,均匀磁场由电磁铁产生,梯度磁场由铁氧体永磁环产生,磁种为Fe3O4和g-Fe2O3,对于空气的在样品之间定义相似系数,距离或相似系数代表样品或者变量之间的相似程度。得到了重金属Fe的来源。

通过分析结果,可以得到PM10中的重金属通常来自污染源的直接排放,比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫的无机化合物及其它化合物互相作用形成的细小重金属颗粒物。也就是说人为源燃料燃烧、工业生产和交通运输等是PM10的最主要来源。

3、可吸入颗粒物中重金属的分布、化学特性

在节能减排和减污的国际大背景下,为了实现大气环境质量标准为目标,对大气中可吸入颗粒中的重金属作出了分析,了解其分布和化学特性。使得环境研究者能够根据其特性是直接控制污染源排出的污染物浓度或排放量,以防止大气污染。

3.1 可吸入颗粒物中重金属的分布特性

通过降尘试样的采集,通过内径为15cm的采集器,高30cm的缸内加入300－500mL蒸馏水,上用尼龙网罩防异物落入。连续采集一个月的样本。利用适合于大流量或中流量总悬浮颗粒物采样器进行空气中可吸入颗粒物中重金属的分布的测定方法:GB/T 15432-1995中测定总悬浮颗粒物的方法。得到了可吸入颗粒物中重金属的分布特性是呈现随时间、空间和粒径分布变化的特点。总体来说:可吸入颗粒物中重金属的分布呈现“双峰型”,重金属的分布峰值出的时间段为上下班的两个时间段,也就是上午8点和下午四点左右。其次,人体小于2.0μm的重金属细颗粒,由于粒径适于流动,其危害较大。

3.2 可吸入颗粒物中重金属的化学特性

对于Cu,Zn,Pb,Fe,Co,Ni,Cr等可吸入颗粒物,由于AAS测量方法具有是它是利用待测元素所产生的基态原子对其特征谱线的吸收程度来进行定量分析的方法。具有选择性好,干扰少,易排除。此外还.应用范围广,AAS可测70多种元素,既可测低含量和主量元素,又可测微量、痕量和超痕量元素,可测金属。于是,在研究中采用原子吸收分光光度分析法（AAS）对于可吸入颗粒物中重金属进行测量,了解到:可吸入颗粒物中重金属的化学特性表现出能长期悬浮于大气环境,具有很大的比表面积,易于富集多环芳香烃、多环苯类、病毒和细菌等有毒物质,以及痕量有毒元素的特点,也就使得被人吸入后,会累积在呼吸系统中,易诱发哮喘,引发心脏病、呼吸道疾病,降低肺功能等。

4、结语

重金属污染已成为水环境面临的重要污染问题之一。虽国内外学者在可吸入颗粒物中重金属的控制方面已开展了一定的研究工作,但由于可吸入颗粒物中重金属的控制技术手段的多样性、复杂性使得可吸入颗粒物中重金属一直成为了大气环境问题的一大危害,应引以为重视。

参考文献

[1] 李震,马天朗,葛电虹.个体恒流可吸入颗粒采样器的研制[J].医学研究杂志,1990．

[2] 杜坚.西安市可吸入颗粒中重金属分布规律[J].西安地质,2005(23).