X、Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，二者处于同一周期，X元素的阳离子半径大于Y元素阳离子半径，由原子序数越大，离子半径越小，则原子序数为Y＞X，
又Z和Y两元素的原子最外层电子数相同，则在同一主族，Z元素的原子半径大于Y元素的原子半径，由同主族原子半径越大，原子序数越大，则原子序数为Z＞Y，
所以X、Y、Z三种元素原子序数为Z＞Y＞X，
故选D．