大气颗粒物是当前我国多数城市的首要污染物,其主要组分可分为水溶性离子、含碳组分和无机金属元素。化学组分的粒径分布是大气颗粒物最重要的性质之一,它不仅反映了大气颗粒物的来源和形成过程,而且与环境及健康效应都有着直接的关系。本研究基于南京市2016年四个季节、分粒径的颗粒物组分(元素、含碳组分和水溶性离子)监测资料,分析大气颗粒物质量浓度和主要组分的粒径分布特征;结合气象条件等资料,进一步探究不同粒径大气颗粒物及其化学组分的来源和影响因素。研究结果可以为深入认识大气颗粒物的来源及其环境与健康效应提供科学依据,主要结论如下:(1)南京市2016年大气颗粒物质量浓度粒径分布总体上呈双峰型,主峰位于0.4-1.1μm,次峰位于3.3-9μm。从不同季节看,四个季节颗粒物质量浓度的粒径分布都呈双峰型,主峰位于0.7-1.1μm,次峰位于3.3-9μm。春冬两季粗、细粒径峰值相近,冬季峰值为全年最高,春季峰值次之且>9μm粒径段颗粒物质量浓度显著升高;夏秋两季细粒径峰明显高于粗粒径峰,夏季峰值为全年最低且细粒子峰向较小粒径段偏移,秋季0.4-0.7μm粒径段颗粒物质量浓度显著升高。(2)大气颗粒物金属元素的粒径分布呈三种类型,一是粗粒子单峰型,峰值位于3.3-5.8μm,主要元素包括Na、Al、Ca、Mg、Ni、Co、Sr和Ba;二是细粒子单峰型,峰值位于0.4-1.1μm,主要元素包括Zn、As、Cd、T1和Pb;三是粗细粒子双峰或多峰型,峰值位于1.1μm和5μm粒径段,主要元素包括K、Se、Li、Be、Mn、V、Cu、Cr、Fe、Ag和Ce。南京大气颗粒物金属元素按富集因子的大小,可分为三类,低富集元素包括Ba、Ca、Ce、Sr、Mg、Fe、Co、Mn、Be和V,中富集元素包括Li、Na、Ni、K和Cr,高富集元素包括Cu、T1、Zn、As、Pb、Ag、Cd、Se,不同的粒径分布和富集水平反映了大气颗粒物的来源特征。主成分分析法(PCA)结果表明,粗颗粒物元素主要来自土壤扬尘和冶金化工尘、工业排放、燃煤和冶金以及道路交通排放源;细颗粒物元素主要来自燃煤、道路交通源、扬尘、燃油以及工业排放。(3)颗粒物中OC和EC的粒径分布总体呈双峰型,对OC来说,其主峰位于0.7-2.1μm,次峰位于3.3-5.8μm,对EC来说,其主峰位于3.3-5.8μm,次峰位于0.4-1.1μm。OC和EC相关性分析表明,OC和EC在粒径为<0.4和1.1-4.7μm的细颗粒物中相关性好,来源较为一致,在粒径>4.7μm的粗颗粒物中相关性差,来源存在较大差异。春、夏、秋、冬PM2.1和PM>2.1中OC/EC 比值分别为2.1、3.6、4.4、3.7和1.6、1.9、1.9和2.1,表明南京细颗粒含碳组分主要来自燃煤和交通,粗颗粒物含碳组分来自土壤道路尘、机动车尾气和燃煤。SOC粒径分布呈双峰型,主峰位于0.4-2.1μm,次峰位于3.3-9μm,表明南京市细颗粒物中SOC污染严重,且SOC质量浓度粒径分布存在较大的季节变化。对各碳组分的丰度特征分析表明,细颗粒物含碳组分的主要来源为汽油尾气和燃煤,粗颗粒物含碳组分的主要来源为道路尘、机动车尾气和燃煤,道路尘和柴油车尾气对粗颗粒物影响较大。(4)不同水溶性离子的粒径分布显现出较大差异和季节变化。SO42-、NH4+和K+总体上呈细粒子单峰型,峰值分别位于0.7-2.1、0.4-2.1和0.7-2.1μm,F-和Na+呈双峰型,主峰分别位于2.1-9和2.1-5.8μm,次峰都位于0.4-1.1μm,Ca2+和Mg2+呈粗粒子单峰型,峰值分别位于>9和2.1-9μm,NO3-秋、冬季在0.7-2.1μm处呈细粒子单峰,夏季在2.1-9μm处呈粗粒子单峰,春季在0.4-2.1和3.3-9μm呈双峰型,Cl-春、秋季在不同粒径段呈均匀分布,冬季在0.7-2.1μm处呈细粒子单峰,夏季在3.3-9μm呈粗粒子单峰。离子相关性分析表明,NO3-和SO42-、K+和NH4+、Ca2和Mg2+具有相似的来源或过程;细颗粒物中NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在;粗颗粒物主要组成为Ca(NO3)2和CaSO4。粗、细颗粒物中[NO3-]/[SO42-]年均比值为1.34和1.02,说明移动源(主要是机动车污染)和固定源(主要为燃煤源)对细颗粒物的贡献大体相当,粗颗粒物受移动源的影响更为显著。采样期间南京市SOR和NOR年均值为0.33和0.19,全年均存在二次污染。(5)对颗粒物全组分的PCA结果表明,2016年南京市粗颗粒物的主要来源依次为扬尘源、工业源、冶金源、机动车排放源、燃煤源和生物质燃烧源,细颗粒物的主要来源依次为燃煤源、二次生成、扬尘源、交通排放源和垃圾焚烧源。