由于重金属污染长期累积、治理滞后，中国正面临着重金属污染密集爆发的严重威胁，2011年“全国环境保护工作会议”中，“重金属污染防治”被列为“十二五”期间“影响可持续发展和损害群众健康的突出环境问题”，是当前环保工作中的重点、难点和热点以及突发性环境事件的高发领域。有毒重金属以空气吸入、渗透的方式进入人体最需要引起关注，中国在大气环境保护标准中与重金属有关的标准制定相对薄弱和滞后，缺少重金属对人体健康的风险评估，同时在实际工作中，也未将环境空气和污染源废气中的重金属纳入常规监测和监管项目，造成现状及危害评价说不清、道不明的状况，其产生的真正危害被忽视（姚琳，2012）。
随着经济的快速发展，城市规模的不断扩大，工业化进程的加速，我国重金属的冶炼、加工和使用，导致大量的重金属物质以各种形式存在于生态环境中，对大气、水、土壤等环境造成严重的污染与危害。众多研究显示，我国大气颗粒物污染比较严重，尤其是城市大气颗粒物中重金属的污染（卢春，2015）。大气中的重金属物质主要来源于汽车尾气、工业粉尘的排放，天然能源的燃烧利用等（朱石嶙，2008）。
1我国大气重金属污染研究进展
我国大气重金属污染研究进展可概括为以下几个方向（姚琳，2012）：（1）大气颗粒物中重金属分析检测方法的研究；（2）大气颗粒物中重金属的污染行为特征研究（方凤满，2010）；（3）大气颗粒物中重金属的化学形态分析与生物危害性研究；（4）大气颗粒物中重金属的来源解析；（5）大气颗粒物中重金属的生物有效性研究（朱石嶙等，2008）。
2大气中重金属元素的存在
大气颗粒物中大约有75%～90% 的重金属富集在PM₁₀上，而PM_2.5中的重金属含量总体上高于PM₁₀（Duan J C，2012）。由于PM_2.5的粒径太小，更容易提供比表面积从而成为病毒、细菌的良好载体，而且不能被鼻孔、咽喉所阻挡，可通过呼吸系统被吸入到肺泡，甚至通过肺换气进入其他器官，从而造成比PM₁₀更大的健康威胁（Manalis N，2005）。齐学先（齐学先，2009）对河北省保定市大气颗粒物中重金属砷3种价态的污染特征进行了研究，结果如下：三价砷在TSP、PM₁₀、PM_2.5中的含量依次上升。林治卿等（林治卿，2005）研究了天津市采暖期不同颗粒物中重金属污染状况发现：PM_2.5和PM₁₀中重金属含量在TSP的重量百分比而言，PM₁₀占TSP总量的68.86%，PM_2.5占TSP总量的12.80%。杜刚（杜刚，2007）和余涛等（余涛，2008）通过研究后也认为辽宁省大气颗粒物中重金属更容易富集在PM_2.5上，PM_2.5中所含有的重金属在PM₁₀中重金属的含量都超过了50%，重金属Cr甚至达到90%。以上均表明：对于不同粒径的颗粒物来说，粒径越小，其携带的重金属浓度越高，说明粒径越小对重金属的载带能力越高。
3大气中重金属元素的形态
根据化学形态，Tessier el al（Tessier el al，1979）采用连续提取法把固体颗粒金属的存在形态划分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态等5类。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（Duan J C，2012）。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（葛良全，2014）。袁胜林研究南昌市大气中的Ca、Mg、Fe、Mn、Pb、Zn、Cu等重金属元素，发现它们是以可还原态、水溶态、醋酸提取态、可氧化态、残渣消解态五种形式不同程度的存在于大气中（袁胜林，2011）。谢华林等（谢华林，2012）用Tessier五步提取法分析了大气颗粒物中重金属的形态，发现Zn元素主要以水溶态、碳酸盐态、氧化态和有机态4种有效态存在；Pb元素主要以不溶态存在，同时有一部分以水溶态和氧化态存在；Cu元素在细粒子中均匀分布在4种有效态中，在粗粒子中则均匀分布在水溶态、氧化态和有机态中；V主要分布在不溶态和氧化态中；Mn元素主要分布在水溶态和氧化态中；Co元素则主要分布在水溶态、氧化态和不溶态中。
4大气中重金属元素的效应
4.1 大气颗粒物中重金属不同形态产生不同的效应
重金属如Pb、Cd、Ni、Mn等多以气溶胶、粉尘或蒸气的形式通过呼吸作用进入人体，吸附在小颗粒物上的重金属极易沉积在肺泡区，不仅危害人体的呼吸系统，甚至随着血液循环，在体内长期积蓄，与体内的有机物质结合并转化为毒性更强的金属有机化合物（朱石嶙等，2008）。重金属的利、害不仅取决于种类、理化性质，还取决于浓度及存在的价态和形态（Hetland R. B.，2001；Azimi S.，2005），不同形态重金属具有不同的生物有效性（Ernst W. H. 0，1996）。形态分析分为物理形态与化学形态两大类，化学形态一般指某一元素以特定的分子、电子和原子核结构存在的形式，包括同位素、不同价态、不同形式的化合物等（Szpunar J.,1999）。
4.2大气重金属污染物引发交叉污染效应
大气重金属通过扩散、迁移转化和干湿沉降等多种途径进入生态环境，对环境和人体健康造成负面影响（柯馨姝，2014）。大气重金属污染引发的交叉污染形式非常多，但是概括起来为3种，其一是大气重金属污染物通过迁移，最终沉降进入土壤或水体；其二是在大气中被酸雨淋洗后溶出大量可交换态重金属；其三是大气重金属污染物在大气中自身变性或导致其它污染物变性，形成毒性更强的污染物（周传龙，2012）。
4.2.1  大气重金属的干湿沉降
陈甫华（陈甫华，1999）等的研究表明吸附在大气悬浮颗粒物上的重金属元素最终会随着颗粒物的干湿沉降进入土壤和水体系统中，并且由于微层滞留作用，导致重金属元素在水体和土壤表面的富集。余涛（余涛，2008）等的研究表明，Pb、Cu、Cr、Cd等元素在大气悬浮颗粒物中的含量和土壤含量呈明显正相关。研究表明，城市大气中的Pb、Cu、Zn的相对含量和市区植物叶片中重金属的富集量呈明显线性正相关，工业区周围苔鲜主要富集了大气中的重金属元素Pb、Cu、Zn、Cd。这些都是由于大气中重金属通过干湿沉降造成土壤交叉污染的结果，大气干湿沉降这类交叉污染扩大的污染面积及途径，使污染的预测和控制难度加大，如某些工厂仅仅排放含重金属的废气，但是周围的土壤和水体中也会积累一定数量的重金属，最终导致重金属元素通过食物链富集后在周围居民上表现出重金属中毒的症状（周传龙，2012）。
4.2.2  大气重金属的酸雨溶出
吕玄文（吕玄文，2005）等研究了大气颗粒物中Cu、Pb、Zn各形态之间的迁移转化规律，认为酸雨和自然水体对这3种重金属的迁移和影响是不同的，酸雨会使Cu、Pb的可交换态比例增加，毒性增加，而自然水体可以使重金属向较稳定的形态转化，毒性降低。其他一些学者也认为酸雨极大地增强了Cu、Pb、Zn、Cr的环境毒性，且Cu对酸雨的敏感性最大，其中经过酸雨处理后Cu、Pb、Zn、Cr的可交换态的上升比例分别为29.0% ，17.7%，12.9%，10.2%。酸雨和大气重金属的共同作用会导致大气重金属元素以较高的活性快速沉降从而引发较严重的环境问题（周传龙，2012）。
4.2.3 大气重金属的二次污染
大气重金属通过和其它物质相互作用，形成新的毒性更强的物质，就是大气重金属的二次污染。如某些重金属元素是良好的催化剂，可以催化其它污染物的转化，形成毒性更强的污染物或是催化光化学反应。而某些重金属自身活性较高，在大气中其它物质的作用下，可以发生化学转变，形成毒性更强的物质。Fe³⁺和Mn²⁺可以催化氧化酸性气体SO₂，导致大气酸度加大（Tang Zhengguang，2008）。
5污染控制
优化能源结构，提高能源利用率，开发利用清洁燃料。中国是世界上少数几个能源以煤为主的国家之一，这种能源消费结构会导致能源利用率低、运输紧张、环境污染严重。控制燃煤和机动车油耗，优化能源品种结构，是改善空气质量最为重要和有效的措施（方秀玉，2013）。
1）控制污染源。改进现有的，如燃料替换（煤改气）、设备改进等，对二次颗粒物主要控制其前体物，如低硫燃料替代高硫燃料、机动车减排等。
2）改善交通，控制汽车数量。在市区采取的临时管控措施如单双号限行、封存部分公车和增加道路清扫等措施。
3）制定限制排放的法律法规。制定一系列的减排方案，使空气质量上升。
4）植物吸附。绿地在城市中具有多种生态服务功能，对空气颗粒物同样有很好的吸附和净化作用，植物叶片通过干沉降、扩散和湍流等方式阻滞和截留空气中的颗粒物，并将其吸附在植物的叶片和嫩枝表面。通过植物吸附颗粒物是一个相对便宜，容易实施，并且环境友好的一种改善方法，事实上也是目前唯一的能够广泛应用于室外的改善方法（宋英石等，2013）。
6小结
大气颗粒物中的重金属对人体和环境的危害是不容忽视的，只有对大气颗粒物中的重金属颗粒物的物理特征、化学成分进行很好的研究，才能从根本上预防和治理大气颗粒物中的重金属污染，从而为大气环境质量提供依据。到目前为止，科学家们对大气污染的研究工作已取得了许多突破性进展，为研究出颗粒物污染的治理方法、环境修复技术和环境保护政策提供了可靠资料。但是仍然存在一些问题需要科学家们去解决，总结起来有以下几点：（1）对PM_2.5、PM₁₀中重金属组成成分和来源进行追踪分析；（2）环境空气质量标准中有关于大气PM_2.5、PM₁₀重金属的标准限值规定的研究；（3）大气重金属在气溶胶表而的非均相反应方面的研究；（4）综合分析PM_2.5、PM₁₀中重金属在大气、地表水、土壤、植物、动物、微生物等因素的迁移转化研究；（5）大气重金属对生物毒理方而的研究；（6）PM_2.5中重金属组成指纹特征在源识别与解析技术的应用研究（卢春，2015）。
 
 
 
 
 
参考文献
[1]姚琳,廖欣峰,张海洋,等. 中国大气重金属污染研究进展与趋势[J]. 环境科学与管理,2012,09:41-44.
[2]卢春,黄磊,易文涛,等. 城市大气颗粒物中重金属形态及分布特征研究综述[J]. 山东化工,2015,18:150-154.
[3]朱石嶙,冯茜丹,党志. 大气颗粒物中重金属的污染特性及生物有效性研究进展[J]. 地球与环境,2008,01:26-32.
[4]方凤满. 中国大气颗粒物中重金属元素环境地球化学行为研究[J]. 生态环境学报,2010,19 (4) :979-984  
[5] Duan J C, Tan J H, Wang S L, et al. Size distributions and sources of elements in particulate matter at curbside, urban and rural sites in Beijing[J]. Journal of Environment Science-China, 2012, 24(1): 87-94．
[6] Manalis N, Grivas G, Protonotarios V, et a1. Toxic metal content of particulate matter (PM₁₀), within the Greater Area of Athens [J]. Chemosphere, 2005, 60: 557-566．
[7]齐学先. 保定市大气化境质量评价及砷污染特征分析[D]. 保定:河北大学,2009,1-26
[8]林治卿,袭著革,杨丹凤,等. 采暖期大气中小同粒径颗粒物污染及其重金属分布情况[J]. 环境与健康杂志,2005,22(1):33-34.
[9]杜刚. 辽宁省大气可吸入颗粒物中重金属及多环芳烃污染特征研究[J]. 环境保护科学,2007,33(2):1-3.
[10]余涛,程新彬,杨忠芳,等. 辽宁省典型地区大气颗粒物重金属元素分布特征及对土地质量影响研究[J].地学前缘,2008,15(5):146-154.
[11]TESSIER A, CAMPBELL P G C, BISSON M. Sequential extraction procedure for the specification of particulate trace metals [J]. Anal Chem, 1979 (51)844-850.
[12]葛良全,刘合凡,郭生良,等. 大气颗粒物浓度与重金属元素分析研究进展[J]. 科技导报,2014,33:67-74.
[13]袁胜林. 南昌市大气颗粒物污染特征和重金属形态分析[D]. 南昌:南昌大学,2011
[14]谢华林,张萍,贺惠,等. 大气颗粒物中重金属元素在小同粒径上的形态分布[J]. 环境工程,2012,20(6):55-57.
[15]Hetland R. B., Myhre 0. , Lag M., et al. Importance of Soluble Metals and Reactive Oxygen Species for Cytokine Release Induced by Mineral Particles [J]. Toxicology, 2001, 15: 133 - 144.
[16] Azimi S., Rocher V., Muller M., et al., Sources, distribution and variability of hydrocarbons and metals in atmospheric deposition in an urban area (Paris, France) [J]. Science of the Total Environment, 2005, 337 (1-3):223 -239.
[17]Ernst W. H. 0. Bioavailability of heavy metals and decontamination of soils by plants[J]. Applied Geochemistry, 1996, 11:163 -167.
[18]Szpunar J., Lob I. R. Speciation in the environmental field - trends in analytical chemistry [J]. Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 1999, 363 (5): 550 -557.
[19]柯馨姝,张凯,盛立芳. 大气沉降中重金属元素污染研究进展[A]. 中国环境科学学会、四川大学.2014中国环境科学学会学术年会论文集（第八、九章）[C].中国环境科学学会、四川大学:2014:8.
[20]周传龙,代朝猛,张亚雷,等. 大气重金属引发交叉污染的研究进展[J]. 环境化学,2012,09:1344-1348.
[21]陈甫华,杨克莲,刘伟. 人气重金属在天然湖水表而微层的迁移研究[J].南开人学学报(自然科学). 1999. 32 (1): 119-123
[22]吕玄文,陈春瑜,黄如,等. 人气颗粒物中重金属的形态分析与迁移[J]. 华南理工人学学报(自然科学版). 2005. 33 (1): 75-78
[23]Tang Zhengguang, Jiang Wenju. Process and mechanism of catalyzed oxidation of SO₂ with pyrolusiteslurry [J]. Environmental Science and Technology, 2008, 31(2):13-15
[24]方秀玉. 优化能源结构改善空气质量——从大气污染治理角度看北京市能源结构调整[J]. 节能与环保, 2013(6): 52-54.
[25]宋英石,李锋,徐新雨,等.城市空气颗粒物的来源、影响和控制研究进展[J].环境科学与技术.2013.36(12M):214-221