气溶胶的危害主要表现在对人体的影响。当气溶胶粒子通过呼吸道进入人体时,有部分粒子可以附着在呼吸道上,甚至进入肺部沉积下来,直接影响人的呼吸,危害人体健康。降尘在空中停留时间短,不易吸入,故危害不大。可被吸入的飘尘因粒径不同而滞留在呼吸道的不同部位。大于5μm的飘尘,多滞留在上呼吸道,小于5μm的多滞留在细支气管和肺泡。进入呼吸道的飘尘往往和二氧化硫、二氧化氮产生联合作用,损伤粘膜、肺泡, 引起支气管和肺部炎症,长期作用导致肺心病,死亡率增高。

  侵入人体深部组织的粒子化学组成不同对健康产生不同的危害。例如,硫酸雾侵入肺泡引起肺水肿和肺硬化而导致死亡,故硫酸雾的毒性比气体SO2的毒性要高10倍以上。含有重金属的颗粒物会造成人体重金属的累积性慢性中毒。特别是某些气溶胶粒子,如焦油蒸气、煤烟、汽车排气等常含有多环芳烃类化合物,进入人体后可能造成组织的癌变。细粒子的危害较大不仅表现在可吸入性上,还由于有毒污染物在细粒子的含量大大高于粗粒子。例如,北京大气颗粒物的成分测定结果表明,多环芳烃的90%集中在3μm以下的颗粒物中。

  此外,气溶胶粒子具有对光的散射和吸收作用,特别是0.1~1μm粒径范围的粒子(燃烧、工业排放和二次气溶胶)与可见光的波长相近,对可见光的散射作用十分强烈,是造成大气能见度降低的重要原因。气溶胶对气候影响已引起了人们的注意。

  由此可见,气溶胶的危害和影响与其粒子的大小和化学组成密切相关。

  根据大气中颗粒物的化学组成进行污染来源的判别及其贡献率的研究,已成为近10年来大气颗粒物表征的重要内容。人们希望能从大量观测到的数据中经过处理和分析得到有关各种有害成分的来源及其贡献的有用信息,以便为制定控制人为污染源的策略提供科学依据。气溶胶粒子污染来源的常用推断方法有相对浓度法、富集因子(EF)法、相关分析法、化学质量平衡法(CMB)和因子分析法(又可分主因子分析PFA和目标转移因子分析法TTFA)。本节简要介绍一下富集因子法。

  富集因子法是近年来采用的推断气溶胶污染源的有效方法。该方法的基本原理如下:首先选定一个比较稳定(受人类活动影响小)的元素r(如Si、Al、Fe、Sc等)为参比元素(基准),若颗粒物中待考查元素为i,将i与r在颗粒物中的浓度比值(Xi/Xr)气溶胶和它们在地壳中的浓度(丰度)比值(Xi/Xr)地壳进行比较,求得富集因子(EF)地壳: 

  (EF)地壳=(Xi/Xr)气溶胶/(Xi/Xr)地壳

  若计算出的(EF)地壳=1,说明这个元素来源于地壳;但考虑到自然界有许多因素会影响大气中元素的浓度,故提出当(EF)地壳>10时,可认为该元素被富集了,即可能与某些人为活动有关。可进一步相对于某人为污染源如汽车尾气、煤燃烧等求出(EF)汽车或(EF)煤等。若求得的某项值接近于1 ,则可证明某元素的富集与该污染源有关。

  中科院高能物理所曾选Se作为参比元素,用富集因子法判断北京中关村地区大气气溶胶中的污染元素及其来源。计算出颗粒物中各元素的富集因子,其部分结果列于表2- 15,从列出的EF值可以看出许多元素在颗粒物中的相对浓度,与其在地壳中的相对浓度是非常接近的,如Fe、Co、Cr、Hf、Rb、Cs、Ba、U、Th及稀土元素的富集因子都接近于1,大部分元素的EF值都小于10,说明它们都来源于地壳。只有Se、Sb、As、Br、W的EF值大于10,说明这些元素被富集,还有其他来源。根据中关村的具体情况,结合颗粒物浓度的季节变化规律,估计导致上述元素富集的主要污染源可能是燃煤。用煤中元素平均含量按(EF)煤=(Xi/XSe)气溶胶/(Xi/XSe)煤计算出对煤的富集因子,结果表明,那些相对于地壳的富集因子大于10的元素,相对于煤的成分时则普遍降至10以下,有些已经接近于1,说明这些元素在颗粒物中的富集主要与燃煤造成的污染有关。