随着工业、能源以及交通等需求的不断增长，大气污染的问题日益突出。其中以不同形态进入大气中的重金属成为空气中重要的污染物之一。据估算，全国一年大气中铅、汞、镉、铬、砷五种重金属或类金属污染物排放量9000多吨，有色金属冶炼、铅蓄电池、再生铅、燃煤电厂、水泥、钢铁冶炼、化工品生产等行业是造成重金属污染的主要源头。其中有色金属冶炼企业和燃煤电厂是排放含汞废气的主要污染源，此外燃烧尾气、轮胎摩擦、制动摩擦等也是重要污染源。大气中的重金属存在于悬浮颗粒物中，颗粒物的动力学直径从0.1 μm到100 μm。通常50 μm以上的悬浮颗粒物在大气中经过几分钟或几个小时即可沉降下来。而10 μm以下，尤其是2.5 μm以下的悬浮颗粒物不容易沉降，在大气中可以漂浮几天甚至数年，可以迁移数百甚至上千公里。
空气中的重金属污染物通过风、雨、雪等途径，损伤建筑物、形成土壤及地表水系交叉污染。进入水体的重金属会发生一系列的物理化学反应，诸如氧化、溶解、解吸附、络合作用以及生物甲基化等产生溶于水的金属盐，随水体流动扩散。当流域的物理化学条件发生了变化，这些金属盐又可能会发生还原、沉淀、吸附，进而沉淀于土壤中。不同直径颗粒物所沉积的人体呼吸器官部位为：10 ~ 100 μm，鼻腔；2.5 ~ 10 μm，鼻咽区；0.1 ~ 2.5 μm, 支气管和肺部；0.1 μm 以下，重金属元素具有较强的迁移、富集和隐藏性，经空气、水、食物链等途径进入人体，生物毒性显著，易引发慢性中毒，具有致癌、致畸及致突变作用，对免疫系统有一定影响，严重威胁人体健康。
目前，国家环保部已正式发布《环境空气颗粒物中无机元素的测定-能量色散X射线荧光光谱法》相关标准，表明能量色散X射线荧光光谱仪能够便捷、快速、准确地分析大气颗粒物富集样品中的重金属含量。
X射线管产生的初级X射线照射到平整均匀的颗粒物表面时，样品所含待测元素原子受到激发后发射出特征X射线，经探测器接收后，将其光信号转变为模拟电信号，经过模数变换器将模拟电信号转换为数字信号并送入计算机进行处理，通过软件获取元素特征X射线强度，根据元素特征谱峰强度与含量的相应数学模型计算待测元素含量。
