为了研究大气干沉降中各粒径颗粒物的形貌特称以及大气沉降中微量元素的浓度水平以和变化特称,探讨降雨对微量元素的冲刷作用,微量元素的干湿沉降通量以及微量元素的来源情况,本文选择我国长三角地区典型的背景站点,也是经济最发达、人口最多、污染情况最严重的城市上海作为采样点,于2015年5月、6月、7月、9月等4个月按照降雨前、降雨中、降雨后的采样方式收集了上海市的降雨样品和不同粒径的颗粒物样品,颗粒物样品包括降尘、雨样残渣、PM10、PM2.5、分级样品,最终共收集244份样品,将收集的样品按照雨前、雨中、雨后的方式共分9个周期。运用SEM-EDS对其中的降尘、雨样残渣、PM10、PM2.5、PM1.0(选取分级颗粒物样品5级~F级的样品作为PM1.0样品)的形貌特征以及单个颗粒物或者一个区域的颗粒物中微量元素的种类和元素所占的质量百分比进行了观察和分析。并运用ICP-MS对4个周期88份降雨样品、PM10、PM2.5、分级样品中Ni、Cr、Cu、As、V、Mn、Cd、Sb、Pb、Al、Ti、Fe、Zn、Se、Ba、P、Br、I、Si、SO等20种微量元素浓度进行测定和分析,研究结果表明:(1)从雨样残渣、降尘、PM10、PM2.5、PM1.0等不同粒径的颗粒物扫描电镜图上可以看出,雨样残渣、降尘、PM10、PM2.5、PM1.0形貌特称类似,大多为形状不定、粒径不一、表面较粗糙,呈链状、呈球状、不规则形状着居多,并且采样滤膜表面都不是均匀的附着着颗粒物,而是粘着松散,空隙清晰可见,从颗粒之间聚集程度上来看,雨样残渣聚集的比较稀疏,并且雨样残渣的粒径总体比降尘要小些。而其它不同粒径的颗粒物则是随着颗粒物粒径的的减小,颗粒物之间聚集的越来越密集,并且随着颗粒物粒径的的减小,呈球状的颗粒物越来越多。(2)从雨样残渣、降尘、PM10、PM2.5、PM1.0等颗粒物能谱图上分析发现,不同点的元素种类以及各元素的原子百分比都不相同,即每个颗粒物的元素组成都不相同,所分析的颗粒物中均为氧的含量特别高,且几乎无其它阴离子。因此颗粒物中的各微量元素应以氧化物形式存在,其次是C元素,通过综合分析得出降尘是土壤沙尘、建筑扬尘、海洋气溶胶以及汽车尾气的综合源尘,受土壤沙尘、建筑扬尘影响比较大。雨样残渣中大部分元素和颗粒物样品中的元素种类相同,只是元素个数有所减少,这也说明雨样残渣中的元素多来自大气气溶胶;PM10样品为汽车尾气尘、工业燃煤尘、土壤尘和建筑尘的大颗粒混合尘;PM2.5样品除了汽车尾气尘、工业燃煤尘、土壤尘和建筑尘的混合,还受其他因素影响;PM1.0样品中元素种类相比PM2.5又有所增多,并且增加的均为重微量元素,说明了随着颗粒物粒径的减少,受建筑扬尘影响越小,受汽车尾气以及工业尘、燃煤等影响越大。并且在雨样残渣、降尘、PM10、PM2.5、PM1.0颗粒物中只有pm2.5和pm1.0含有元素n,说明n元素主要富集在小颗粒上。(3)在对降雨样品的体积浓度以及pm10样品、pm2.5样品、分级样品的质量浓度检测时,降雨样品、pm10样品以及pm2.5样品各元素均有检测到,仅有分级样品中fe、ti、ba三种元素未检测到。降雨样品、pm10样品、pm2.5样品以及分级样品中均为so元素的浓度高,是其它元素的一个数量级或者两个数量级的关系,另外在不同元素之间的浓度测定值差别很大,降雨中so元素的体积浓度最大为459.58μg/l,cd元素体积浓度最低为0.09μg/l;pm10中so元素的质量浓度最大为728.19ng/m3,ti质量浓度最低为0.21ng/m3;pm2.5中中so元素的质量浓度最大为131.76ng/m3,ti质量浓度最低为0.20ng/m3;分级样品中,相同级数中颗粒物中各元素的质量浓度不同,不同级数颗粒物中同一种元素的浓度均不相同。综合比较降雨样品、pm10样品、pm2.5样品中均为p、fe、al、zn、si、so等这些地壳元素的体积浓度或者质量浓度要高一些,而cd、cr、ni、sb、ti、se、as、v、pb、cu、i、mn、br、ba等污染元素的体积浓度或者质量浓度要低一些,分级样品中各个级均是so、si、p、i、zn、al、br等元素的质量浓度要高一些,其他mn、as、pb、se、ni、sb、v、cu、cr、cd、ti、fe、ba等污染元素质量浓度要低一些。(4)从各个样品中各个元素所占元素总量的比例上来看,降雨、pm10、pm2.5中主要均为地壳元素,并且地壳元素中均主要为so、si两种元素,污染元素也均主要为ba、br、mn、i、cu等元素。但各样品中地壳元素和污染元素所占比例不同,降雨样品中地壳元素占元素总量的96%,污染元素仅占4%;pm10样品中地壳元素占元素总量的91%,污染元素占元素总量的9%;pm2.5样品中地壳元素占元素总量的81%,污染元素占元素总量的19%;分级样品中主要为so、si、zn等高浓度元素占元素总量的97%,低浓度元素仅占元素总量的3%,并且随着粒径的减少高浓度元素所占比例逐渐减少。综合分析得出,降雨样品中的元素主要来源于大气颗粒物,并且随着颗粒物粒径的减小,污染元素元素所占比例逐渐升高。(5)在降雨对pm10、pm2.5以及分级样品中微量元素影响的研究中发现,pm10、pm2.5样品中各个周期雨中各元素浓度大部分都低于雨前、雨后各元素的浓度值,从而说明了降雨对pm10、pm2.5中的大部分个元素均有冲刷作用,而在对分级样品的研究中并没有表现出降雨对其有冲刷作用,另外降雨对pm10和pm2.5中各个元素的清除效率均不相同,并且pm10和pm2.5雨后各元素的生成率也不同,pm10样品中降雨对al、pb、fe、ni、cu、cr、mn等元素的清楚率较大,雨后ti、al、cd、pb、sb、as以及si元素的雨后生成率比较大,pm2.5中降雨对cu、ba、cd、zn、sb、ti等元素的清除率相对较大一些,雨后cu、sb、pb、cd、br、si、mn、fe等元素的生成速率相对较大一些,而分级样品并未发现与之相似的规律,对于降雨对分级样品中不同粒径分布的各个元素的影响以及相同粒径分布下不同元素的影响后续有待继续研究。(6)降雨中各元素浓度值和该期间的降雨量都呈负相关性,证明了降雨对气溶胶颗粒物中的微量元素具有冲刷作用,另外降雨量和Ba、I、V、Br存在显著的相关性,也说明了降雨对不同元素的冲刷作用是不同的。(7)相关性分析中发现,降雨量和降雨时长与PM10、PM2.5均呈负相关性,证明了降雨对PM10以及PM2.5均有冲刷作用,并且对PM10的冲刷作用大于PM2.5,降雨时长与PM10与PM2.5的质量浓度呈显著性负相关,说明随着降雨时长的的增加,降雨对PM10与PM2.5的冲刷作用越强,另外PM2.5的质量浓度与PM10的质量浓度呈现显著正相关,说明PM2.5与PM10浓度之间相互影响,相互转化。(8)分析干湿沉降通量,得出大气颗粒物中各个元素的干沉降通量远远大于湿沉降通量,说明降雨中大部分元素均来源于大气气溶胶。干湿沉降中均为SO、Si等元素的降通量较高,另外,Si、Zn、Al、Fe、Mn等元素在干湿沉降中占有相当大一部分的比例,说明上海大气颗粒物目前主要受土壤分化产生的扬尘、沙尘、建筑尘等影响,另外重微量元素在干湿沉降中均占有一定的比例,由于重微量元素对环境的潜在危险比较大,其污染不容忽视。(9)运用主成因子分析方法得出降雨、PM10、PM2.5样品中的微量元素来源:土壤源、汽车尾气、海洋源及工业、燃煤源是上海地区降雨、PM10及PM2.5的主要来源,其中,降雨中微量元素的主要来源为工业、煤炭燃烧、机动车综合来源(43.9%),海洋源(20.6%),地壳、土壤源(13.5%),PM10中的微量元素主要来源为工矿业、冶炼、焚烧、机动车尾气、煤炭燃烧等综合源(65.6%),地壳与汽车尾气源的综合源(16.6%),海洋源(6.5%),PM2.5中的微量元素主要来源为地壳土壤源、海洋源以及汽车尾气、石油燃烧的综合源(39.3%),工业、煤炭燃烧(20.2%),机动车尾气源(13.8%)。