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目的:探讨兰州市城关区和西固区（以下简称两区）PM2.5的污染特征、化学组成特征、浓度变化规律及空间差异;初步解析PM2.5的主要污染来源。方法:搜集兰州市2015年PM2.5质量浓度和日常气象监测资料;应用大气TSP智能中流量采样器采集和测定兰州市两区采样点PM2.5样品,应用离子色谱法检测PM2.5中的水溶性离子,应用电感耦合等离子体质谱仪检测PM2.5中的重金属元素,应用高效液相色谱法检测PM2.5中的多环芳烃（PAHs）;对收集到的PM2.5成分数据进行非参数检验和相关性分析,构建主成分分析-线性回归模型（PCA-MLR）。结果:1.兰州市2015年PM2.5污染现状PM2.5年平均质量浓度为51.71μg/m3,超过国家二级标准限值0.48倍,变化范围在19147μg/m3。全年365 d中约有七分之一时间PM2.5污染浓度超标。PM2.5质量浓度有明显的时空分布特征:西固区>城关区（P<0.05）,采暖期>非采暖期（P<0.01）,冬季>春季>秋季>夏季（P<0.01）。2.兰州市两区采样点PM2.5化学组成特征及差异（1）两区PM2.5污染特征。采样期间两区PM2.5质量浓度水平波幅较大,夏季和非采暖期表现为:城关区>西固区（P<0.01）。在同一地区,PM2.5的质量浓度水平在不同时期差异有显著性,表现为:冬季>春季>夏/秋季（P<0.01）,采暖期>非采暖期（P<0.01）。（2）两区PM2.5化学组成及整体变化特征。两区PM2.5化学组成浓度由高到低次序一致,为:水溶性离子>重金属>PAHs,其中PAHs的总质量浓度地区差异显著:城关区>西固区（P<0.05）,而重金属和水溶性离子的总质量浓度无显著地区差异（P>0.05）。（3）两区PM2.5水溶性离子污染特征。两区PM2.5中4种水溶性离子的平均质量浓度从高到低排序一致,表现为:SO2-4>NO-3>Cl->NH+4,且离子之间呈显著正相关（P<0.01）;同一地区4种水溶性离子浓度的时间分布差异显著,表现为冬季高于其他季节（P<0.05）,采暖期>非采暖期（P<0.01）。（4）两区PM2.5重金属污染特征。两区PM2.5中7种重金属元素含量由高到低次序基本一致,为:Al>Pb>Mn>As>Sb/Cd>Tl;全年As污染超标严重,分别超过了国家年平均浓度限值的0.89倍（城关区）和0.88倍（西固区）;城关区Cd、Pb、Mn的质量浓度高于西固区（P<0.05）;同一地区7种重金属元素的质量浓度均存在季节差异（P<0.05）,且不同种金属元素的季节变化趋势各不相同。（5）两区PM2.5PAHs污染特征。两区PM2.5中14种PAHs的主要组分是:BbF、Flua、Ant、Pyr、Nap、Chr、DBahA和BaA;采样期间BaP超标严重,分别超过了年平均浓度限值的1.21倍（城关区）和0.85倍（西固区）;城关区Nap和IcdP的质量浓度高于西固区（P<0.05）;在同一地区,大部分PAHs单体的质量浓度存在季节差异（P<0.05）,且季节变化趋势各不相同。3.兰州市两区PM2.5污染来源初步分析城关区主要污染来源是燃煤/交通混合污染,其次为土壤扬尘和生物质燃烧源;西固区的污染来源较为复杂,除了燃煤/交通混合污染源和土壤扬尘污染源之外,工业污染源、工业/燃煤混合污染源及二次污染源也占有一定比例。结论:（1）兰州市PM2.5及其化学组成污染形势依然严峻,且存在明显的时空分布差异,应针对性地加强对突出源贡献以及采暖季节的PM2.5监测和预防控制,加强控制As污染和BaP污染,减少健康风险。（2）兰州市城关区的主要污染来源是燃煤/交通混合污染,西固区的污染源较为复杂,有关政府部门应当进一步加大兰州市空气污染监测,重视机动车辆尾气排放和燃煤燃烧等问题的治理并出台相应的控排、限排措施,同时针对西固区复杂多变的PM2.5污染来源制定相适应的多措施污染防治策略,以确保兰州市空气质量较好较快地向绿色城市转变。