Тяжелые металлы в составе твердых частиц аэрозольных выбросов находятся в форме собственных оксидов или солей, а также в адсорбированном состоянии на частицах литогенного или техногенного происхождения.
Одной из характеристик состава атмосферы служит состав снега. Снег — хороший индикатор загрязнения не только атмосферы, осадков и почв, но и источников загрязнения.
Загрязнение снежного покрова происходит в два этапа: во время образования снежинок в облаке (адсорбция, или влажное поступление) и при выпадении снега на земную поверхность (сухое поступление загрязняющих веществ). В результате адсорбции загрязняющих веществ концентрация их в снеге в промышленной зоне обычно на 2—3 порядка выше концентрации в воздухе. По этой причине адсорбция поллютантов на снеге — эффективный механизм самоочищения атмосферы в зоне локального загрязнения.
В соответствии с двумя механизмами загрязнения снега применяют и два способа отбора проб снега: аспирационный и седиментационный. Согласно первому пробу отбирают из воздуха на высоте 1,5 м над землей, согласно второму — снег собирают на фильтрах и планшетах. Послойный отбор снега характеризует динамику загрязнения.
В снежной пробе определяют ряд химических веществ: 1) макрокомпоненты снеговых вод: пыль, сульфаты, гидрокарбонаты, Ca, Cl, F, минеральные формы азота и фосфора; 2) тяжелые металлы и другие микроэлементы; 3) фенолы, формальдегиды; 4) ПАУ; 5) радионуклиды; 6) ПХБ, пестициды.
В составе снега, как правило, определяют разные формы загрязняющих веществ: водорастворимые и в твердых фазах. В составе последних определяют вещества, связанные с минеральными и органо-минеральными носителями (сорбированные), а также присутствующие в виде карбонатов, оксидов, гидроксидов, На долю пыли приходится, как правило, 70—80% от общего количества веществ в снеге.
В естественных условиях в снеговых водах преобладают ионы НСO3— на втором месте (например, в пределах Русской равнины) ионы SO42-, Cl—, Са2+, Mg2+, Na+, К+.
Уровень загрязнения снеговых осадков оценивают с помощью коэффициента концентрирования (отношение загрязняющих веществ в единице объема воды осадков по отношению к такому же объему чистого воздуха).
Период нахождения в атмосфере загрязненных снежинок зависит от первоначальной эмиссии, физико-химических свойств вещества и растет с дисперсностью аэрозольных частиц. Локальное загрязнение формируется за счет сухого выпадения загрязненного снега с коротким периодом пребывания его в атмосфере. В случае регионального и глобального загрязнения преобладает влажное выпадение снежных частиц из подоблачного слоя.
Анализ снега позволяет определить количество и качество выбросов отдельных предприятий, долю веществ, вовлекаемых в трансграничный перенос. Метод эффективен для дистанционного выявления загрязнения местности.
Гетерогенность атмосферы обеспечивает возможность ее самоочищения от неорганических поллютантов за счет адсорбции на снеге и осаждения пылеватых частиц.
Загрязнение атмосферы металлами хорошо регистрируется методами лихеоиндикации. Метод основан на высокой чувствительности эпифитных (произрастающих на стволах деревьев) лишайников к качеству атмосферного воздуха. На загрязнение воздуха лишайниковое сообщество отвечает изменением видового разнообразия лишайников, снижением биомассы, повышением содержания в ней не только металлов, но и других видов поллютантов (серы, ПАУ и др.).
В зоне загрязнения в лишайниках содержание тяжелых металлов в несколько раз выше, чем в фоновых условиях. На основе результатов анализа лишайников удается решить и обратную задачу: установить уровень загрязнения атмосферного воздуха различными поллютантами, не регистрируемый прямым измерением содержания этих поллютантов в выбросах.