颗粒物已成为一些城市大气的首要污染物。 由于准确测定大气颗粒物的化学组成难度大、 技术要求高, 为了确保测量结果的准确度和溯源性, 需要与之相近的标准物质。 从大气颗粒物标准物质候选物来源组成、 样品采集、 制备技术、 特性量组分与分析技术等方面, 梳理了国内外相关研究进展。 分析了我国大气颗粒物标准物质存在的基体类型少、 采样制备技术落后、 样品短缺等问题。 结合国外大气颗粒物标准物质研究经验, 以我国生态环境监测与治理修复重大需求为导向, 从标准物质的代表性和实用性角度出发, 探索切实可行的研究思路。 创新性提出基于大气可吸入颗粒物质组成和来源解析, 针对性采集研究区内各种主要源物质, 根据基体和含量特征要求, 通过对源物质的组合制备, 获得一系列目标含量候选物样品的方法。

大气细颗粒物（PM2.5）粒径小, 比表面积大, 容易吸附金属、 有机物、 病毒、 细菌等污染物而成为有毒有害物质的载体和反应体, 严重影响空气质量, 现已成为当前大气环境的首要污染物, 而其中金属及类金属由于具有非降解性和滞后性, 严重污染自然环境, 当PM2.5被吸入人体内, 有毒有害金属及类金属元素由呼吸道沉积在肺泡, 而后转移至血液及其他器官中, 可对人体正常生理机能产生影响, 造成身长发育缓慢, 甚至导致癌症等病变, 进而严重威胁人体健康。 近年来, 我国许多城市也相应开展了PM2.5中金属元素污染特征、 分布水平及源解析的研究。 选择有效采集PM2.5中的金属及类金属元素的方法, 消解效率较高的前处理方法以及操作简便、 快速、 准确、 灵敏和抗干扰能力强的检测方法已成为当前PM2.5中元素分析的研究重点和热点领域。 而电感耦合等离子质谱（ICP-MS）法测定PM2.5中金属及类金属元素, 不仅能满足多元素同时测定, 而且动态线性范围宽, 检出限低, 灵敏度高, 国内外学者们已进行了大量的研究工作, 形成了比较完善的研究体系。 该分析方法可为PM2.5中各金属及类金属组成及来源、 时空分布、 形态及相应同位素分析、 生理毒性和转化机制等方面的研究工作提供强有力的数据支持。 主要对ICP-MS测定PM2.5中金属及类金属元素的分析方法进行了综述, 着重对其采样滤膜选择、 前处理方法及其消解液的选择进行了详述, 重点阐述了ICP-MS联用技术在PM2.5金属和类金属元素形态及同位素分析中的应用研究, 总结了各种采样滤膜、 前处理方法和消解液及检测联用技术各自的优缺点和选择依据, 并对该领域未来存在的挑战和研究方向提出了展望, 为进一步发展更简便、 快速、 高灵敏且选择性好的PM2.5元素分析中ICP-MS检测技术提供参考。

当前大气复合污染日趋严重, 造成大气氧化性增强, 气体向颗粒物的转化加快。 大气颗粒物粒径大小及谱分布决定其在大气中的行为, 以差分吸收光谱法(DOAS)为基础, 结合双光路设计技术, 开展实时、 在线、 获取近地面大气气溶胶颗粒物的粒谱分布的光谱方法研究。 首先构建低噪声性能稳定的宽带氙弧灯为光源的双光路差分吸收光谱系统, 基于干净天气条件下大气的能见度数据对系统进行校准, 通过两个不同光路获得的光谱信号强度之比获取近地面紫外-近红外波段的大气总宽波段消光系数。 基于宽波段消光系数, 在去除瑞利散射以及气体吸收对消光系数的影响后, 解析出气溶胶颗粒物的消光系数。 基于核函数准则, 利用均匀球型粒子的电磁场Mie理论来反演气溶胶物理特性, 获得气溶胶粒子在该测量谱段的体积谱分布, 利用体积谱与数密度谱的关系, 反演出气溶胶粒子的数密度谱分布。 开展利用直方图方法来表现颗粒物的粒谱分布方法研究, 首先将DOAS测量波段近似等分为若干谱段, 利用谱段处平均值, 获取气溶胶粒谱直方分布图。 最后把该系统和方法应用于外场实验, 获得了气溶胶颗粒物在300～650 nm范围内的消光系数, 将测量波段等分为11个谱段, 反演了颗粒物的在0.1～1.25 μm粒径范围的数密度谱分布。 该研究为整治我国灰霾天气, 研究大气气相/粒子非均相化学反应提供科学依据。 同时将推动DOAS技术的进一步发展和应用。

激光雷达观测网是研究区域大气颗粒物污染分布特征的有力工具。长三角地区激光雷达观测网部分站点 的激光雷达资料与地面气象数据、PM2.5、PM10质量浓度数据,以及HYSPLIT后向轨迹模型模拟的后向轨迹 相结合,对2016年9月杭州及其周边地区一次颗粒物污染的来源和成因进行了分析。分析结果表明,9月8日 杭州颗粒物污染过程是该地区局地污染与高空输送共同作用的结果,且粗粒子主要来源于西北方向。 杭州地区SO2浓度整体较低,PM2.5浓度与NO2浓度呈正相关,细颗粒物主要以硝酸盐为主。较高的NO2浓度 和高湿度、低风速的不利气象条件,是该地区局地细粒子快速增长的主要原因。

为了解山东省济南市区大气污染的状况， 收集了2017年某一天济南市区雾霾天气下的大气颗粒物, 对其进行了SEM扫描电镜与TEM透射电镜的观察。 为更好地描述颗粒的形态特征以切实反映污染特点， 定量统计了颗粒物的线性尺度大小（等效直径）与形状标准程度（形状因子）， 同时配合EDS能谱分析确定了微观结构的元素种类。 结果表明： 当天雾霾天气下， 大气颗粒物形状因子数值较小， 统计的方差、 标准差也较小， 说明形貌差距小， 大多数呈现较为光滑、 规则的近球形， 表面不易吸附有毒物质或凝聚超细小颗粒。 颗粒物等效直径数值较大， 统计的方差、 标准差也较大， 说明空间线性尺度差距较大， 以大小不等的多种结构形态呈现。 其中， 块状颗粒物数目最多， 主要来自扬尘源， 无机组成以Si， Al， Ca， Mg， Cl和K等元素为主。 珊瑚礁状和球状颗粒物分别来源于可燃物的低温不充分燃烧和煤炭的高温熔融， 前者无机元素Ca， Mg， Si多， 后者Si， Al和Fe多， 都属人为污染。 球形颗粒物还可分为表面光滑、 有轻微凸起和凹凸不平三类， 分别与硅、 铝化硅以及铁元素有关。 柱棒状颗粒物属生物微粒。 聚合状颗粒物来自于细小颗粒的聚合效应， 有可能增加微粒的毒性。

基于光的偏振散射原理提出了一种对大气中炭黑颗粒物进行表征的测量方法.首先利用偏振光子散射的蒙特卡洛模拟方法寻找表征炭黑颗粒物属性的偏振特征参量, 进而通过实验对特征参量进行验证.结果表明, 获取的偏振参量对炭黑有较好的表征效果.此外, 偏振表征不仅可以兼容现有非偏振散射仪器, 提供更多颗粒物属性等信息, 还可以减少探测角度, 优化探测装置.

包头2015～2016年冬春季节出现了连续的雾霾天气,不仅对能见度产生较大影响,而且严重危害人体健康。选取了包头主城区8个空气质量浓度监测点 的数据,对主城区的PM2.5和PM10污染特征进行分析,确定其空间差异特征和时间性变化特征。依据监测区功能的不同,将包头主城区划分为5个区域,对各个 区域监测点数据筛选整理,得到冬春季各个区域PM2.5和PM10质量浓度由高到低的顺序均为:工业区>商业区>文化区>交通枢纽区>公园游览区。 各区域颗粒物月变化曲线呈双峰单谷型,12月最高,2月最低,并对成因进行分析总结;逐日变化反映PM2.5和PM10质量浓度具有较好的相关性,且受气象 条件影响显著;日变化呈双峰双谷趋势。选取了气温、气压、相对湿度和风速等气象因子,利用Spearman秩相关分析研究各个气象因子对大 气PM2.5和PM10质量浓度的影响。包头春季PM2.5和PM10的质量浓度分别与气温、气压正相关,与风速、相对湿度(伴有降水时)负相关,风速、 气压和相对湿度是影响污染物质量浓度分布的主要因素。

针对城市大气颗粒物监测、 污染物溯源等工作现场实时分析的迫切需要, 研制了基于β-X射线分析技术的大气颗粒物浓度-元素分析仪。 以β射线在物质中的衰减规律和能量色散X射线荧光分析原理, 通过仪器总体设计、 结构设计、 FPGA硬件电路设计和软件设计, 实现了在线分析大气颗粒物浓度及其元素识别、 含量计算等功能; 通过制备纯元素颗粒沉积滤膜样品作为大气颗粒物标准样品, 完成了分析仪的标定。 该分析仪可在线、 连续监测大气颗粒物（如TSP, PM10, PM2.5）的质量浓度及其所含的30种元素种类和含量。 成都东郊的现场应用显示, 分析仪对大气颗粒物的浓度测量值与成都环保局的监测值具有很好的一致性, 对颗粒物中所含重金属元素（如As, Hg, Cd, Cr, Pb等）的监测较为灵敏。 通过技术性能测试, 表明分析仪具备检出限低、 快速分析、 使用方便等特点, 能够满足城市大气监测过程中对颗粒物浓度和元素实时分析的迫切需求, 具有较强的现场应用能力。

大气颗粒物已经成为当前大气环境首要污染物,而其中重金属由于具有非降解性和滞后性,严重威胁人类生命和自然环境,已成为当前研究热点.对分析大气颗粒物中重金属元素所用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、荧光光谱法、中子活化法、辉光放电原子发射光谱法、微波等离子体原子发射光谱法和激光诱导击穿光谱法进行了综述,并尝试对这些技术的不足之处提出一些改进建议:连续光源原子吸收光谱法同时测定多种元素,原子发射光谱法直接测定颗粒物,高分辨率激光剥蚀电感耦合等离子质谱法测定固体样品,低散射同步加速荧光法测定大气颗粒物和k0中子活化法测定对流层发射性元素.大气颗粒物重金属元素的时空分布差异和人类对环境空气质量要求的提高以及现代仪器科学技术的高速发展促使大气颗粒物重金属元素分析技术朝着实时、快速、检出限低、直接测定和操作简便的方向发展。

利用拉曼米散射偏振激光雷达对2009年11月珠江三角洲地区出现的一次灰霾天气过程进行了观测研究,对颗粒物 的光学性质和物理参数进行了分析。灰霾发生期间,颗粒物主要分布在1.5 km以下,其中0.6~1 km高度的浓度 较大。灰霾发生前期,颗粒物在532 nm波长退偏比为0.2, Angstrom指数和雷达比分别为1±0.4和 40±8 sr, 表明灰霾颗粒物中有大量非球形粒子,粒径大,符合一次污染源排放的颗粒物特征; 11月25日后,颗粒物在532 nm波长 退偏比逐渐变小至0.07±0.02, Angstrom指数为1.5±0.6,激光雷达比为56±12 sr,说明颗粒物 多为球形粒子,细粒子占比较大。观察结果表明,前期轻度灰霾天气期间,颗粒物主要为人为源污染源排放,为大 气复合污染提供了条件,随着污染物不断聚集,25日后二次颗粒物大量生成,加剧了灰霾污染。