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本文采用TH-150系列智能中流量总悬浮微粒采样器于2013年3月18日~4月15日采集到长沙市岳麓区、雨花区和开福区的PM2.5颗粒物样品,并于2014年4月16日~5月6日采用安德森8级生物撞击采样器采集到长沙市湖南大学校区(即岳麓区采样点)的分级颗粒物样品。针对PM2.5颗粒物样品,首先进行重量分析,得出岳麓区、雨花区和开福区的平均PM2.5浓度分别为94.88,101.49和103.69μg/m3。随后将1/2滤膜消解并同时将1/2滤膜进行了分布提取后采用原子吸收分光光度法测量其中Cu、Zn、Cd和Pb总量及各态含量。结果表明,重金属总浓度范围为2.27~2498.87 ng/m3,其中重金属Cu浓度最高,Cd浓度最低。形态分析表明,测量的重金属中约有一半以上呈现在可溶态与可交换态和碳酸盐态、可氧化态。采用相关性系数和主成分分析对PM2.5中的重金属源解析,结果表明,长沙市PM2.5颗粒物中重金属的主要来源于车辆的排放,燃料燃烧,灰尘和其他污染源的再悬浮。计算得到长沙市PM2.5颗粒物中重金属的潜在生态危害系数结果为6193.80,说明长沙市PM2.5颗粒物中重金属污染十分严重。针对分级颗粒物样品,其重量分析结果表明总颗粒物浓度范围为120.24~271.15μg/m3,其中的PM1.1-2.1是9个粒径中浓度最高的,高达57.36±10.62μg/m3。样品消解后采用电感耦合等离子体-原子发射光谱法测量重金属Zn、Pb、Cd、Ni、Fe、Mn、Cr和Cu。得出其总颗粒物上重金属浓度范围为25.97~23998.82 ng/m3,浓度大小顺序为:Fe>Zn>Mn>Pb>Cr>Cd>Cu>Ni。通过重金属浓度计算长沙市大气颗粒物中重金属的日暴露剂量和危害指数,结果表明,日暴露剂量大小顺序为:Fe>Zn>Mn>Pb>Cd>Cu>Cr>Ni,三种暴露途径下,日暴露剂量大小顺序为:手口摄入>皮肤接触>呼吸吸入。各种重金属造成的健康风险指数值的大小顺序为:Cd>Mn>Pb>Cr>Cu>Zn>Ni。其中,对于儿童重金属Cd,Mn,Pb和Cr以及对于成人重金属Cd,Mn和Pb的健康风险指数值均高于1,说明大气颗粒物中的这些重金属存在潜在非致癌风险。致癌元素Cd,Ni和Cr的致癌风险值大小为:Cr>Cd>Ni,均低于阈值(10-6~10-4),所以分级颗粒物的致癌效应可以忽略不计。