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郑州是一个发展中城市,有较高水平的大气颗粒物污染。由于颗粒物及其携带的重金属长期以来对人类健康和环境气候的严重威胁,对郑州市大气颗粒物尤其是细粒子进行研究具有及其重要的意义。本论文为研究郑州市高新区大气颗粒物PM2.5及其中金属元素的污染特征及来源,于2010年1月～2011年1月在郑州大学新校区用美国Tisch的TE-6070D大流量颗粒物采样仪进行PM2.5的样品采集,用美国Agilent7500cx电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析其中的19种元素,并对其污染特征、季节变化及污染源进行了研究,得到了一些有意义的研究成果：(1)PM2.5年均浓度为175.4μg/m3,远超过欧盟(EU)的年均浓度限值25gg/m3WHO的年均限值10μg/m3,美国的年均限值15μg/m3,PM2.5季节变化明显,春、夏、秋、冬四个季节的平均浓度分别为179.6,131.6,185.5和210.1μg/m3。(2)PM2.5中测定的19种元素总体平均浓度从高到低依次为：Fe> K> Ca> Al> Zn> Mg> Pb> Mn> Na> Ba> Cu> As> Cr> Sr> Se> Cd> V> Ni> Co,与国内各城市相比元素Cd,Co和Mn处于较高污染水平,Pb处于较低污染水平；与国外发达国家城市如墨西哥城,洛杉矶和多伦多相比,郑州市高新区PM2.5中元素含量远大于这些城市。有害金属Cd和As浓度分别为10.6和21.4ng/m3超过EU标准限值5和6ng/m3；V的平均浓度为3.9ng/m3, WHO规定的日均限值为1ng/m3,超标率为97%；Pb的浓度未超过国家标准。各元素的季节变化明显：Fe、Ca、Al、Mg等地壳元素在春季出现最高值,可能与郑州春季风沙天气有关；K、Na、Mn、Co、Zn、V、Cr、As、Se、Sr、Cd、Pb等元素最高值出现在冬季,可能与是生物质、煤的烧燃有关；元素的最低浓度大多出现在夏季。(3)相关性分析表明：Ca、Al、Fe、Mg、Sr两两之间的相关系数在0.82～0.93之间,表明其可能来自土壤扬尘；K元素与Se、Na、As相关性较高,表明其可能来自于燃烧源；Zn与Pb、Cu、Cd、Se相关性较高,可能来源于工业过程或交通源。富集因子分析表明：PM25中金属富集因子大于100的是Cd、Pb、Zn、 As和Cu,且满足Cd> Pb> Zn> As> Cu的规律,表明其主要受人为源的影响。因子分析研究表明：土壤扬尘、生物质、燃煤、冶金、燃油和交通是该地区PM2.5中金属元素的主要来源。用PMF(正交矩阵分解)对6种水溶性离子,金属元素和EC/OC数据进行源解析的结果表明：二次气溶胶,土壤扬尘和燃煤对PM2.5的贡献为26.7%,25.9%和19.1%,是PM2.5的主要来源。其它来源还有生物质燃烧+燃油源,机动车和燃煤除外的其它工业,其贡献分别为是16.3%、9.6%和2.3%。