污泥焚烧气氛对重金属的挥发也有重要影响，一般随烟气中氧气含量增加，重金属转化为氧化物形式的几率增加，由于它们的熔沸点相对较高因而比较稳定，不容易挥发。而高温的还原性气氛使重金属元素更易于气化，挥发性增大，因为大多数重金属在还原性气氛下容易生成单质和次氧化物等化合物。

    同时，研究还发现蒸发到高温烟气中的重金属，经过尾部的冷却，逐级由气态转变为固态，通过异相吸附等作用在飞灰表面尤其是在粒径＜1 μm 的细颗粒上发生富集、浓缩。Yao Hong 等研究认为污泥焚烧过程中绝大部分的Pb、Cr 富集在粒径＜1 μm 的细颗粒。韩军等研究发现每种金属都有自己的气固转变区域，如Zn、Cd 等的转变温度高于600 ℃，Pb、Cu 的转变温度为400 ℃，As 转变温度在300~400 ℃之间，Na、Mg 等的转变温度为300 ℃以下等。由于不同金属的逐级冷凝使得它们在飞灰颗粒中的分布呈现出一定的规律，研究发现，Cd、Cr、Cu、Ni、Pb 等主要分布在飞灰颗粒物的核心区域，而较轻金属如Si、Al、Ca、Na、K 等则主要分布在颗粒物的表面。