随着对空气污染研究的深入,发现对污染物机理的研究,能够更加准确解释大气污染物的形成过程,评估有毒有害空气污染物对人体的健康风险。特别是重金属组分,在大气污染物中占比少,但其生物有效态部分具有低浓度累积致癌性,对人体健康危害较大。在讨论重金属的气相反应和气-粒分配过程中,加入对液相部分的模拟反应,能够准确的计算出大气环境中生物有效态重金属的含量,也更能够明晰重金属在环境中的理化反应过程,从而更加全面的理解大气重金属的污染特征和风险评价。因此,本研究基于对大气环境不同介质中污染物的采集,借助多种科学分析方法和模拟研究,对大气重金属的水-粒分配特征、来源判别和健康风险进行分析探究。本研究在国家自然科学基金“城市雾霾期PM2.5中重金属的液相作用过程及影响机制（41877476）”项目的资助下,选取上海市闵行区和济南市市中区作为研究区域,在冬季霾期,以大气颗粒相和水相中的四种重金属Hg、As、Cd、Pb为主要的研究对象,分析其含量变化、赋存形态、分配系数,探讨大气重金属的水-粒分配特征;利用后向轨迹模拟分析方法,判别供暖地区对非供暖地区大气颗粒物的污染贡献程度;借助PCA、PMF等受体模型法,进一步判断污染物的来源;最后通过呼吸暴露和皮肤接触模型分析大气中金属的暴露风险值。研究意义的具体研究结果如下:（1）上海和济南地区大气环境中重金属的浓度均低于二级日均标准限值。两地区均呈现出部分重金属在大气水中的含量高于在PM2.5中的含量,其中上海地区在大气水中Pb、As、Cd、Hg的浓度分别为6.37±3.58 ng/m3、4.37±1.68 ng/m3、0.49±0.37 ng/m3、0.22±0.14 ng/m3。而在PM2.5中Pb、As、Cd、Hg的浓度分别为26.4±22.03 ng/m3、2.98±1.42 ng/m3、1.18±1.09 ng/m3、0.06±0.04 ng/m3。在济南地区PM2.5中Pb、As、Cd、Hg的浓度依次为39.66±25.57 ng/m3、2.89±1.69 ng/m3、1.38±1.21 ng/m3、0.13±0.12 ng/m3。而在大气水中其重金属含量大小依次Pb、As、Hg、Cd,其浓度依次为5.16±4.14 ng/m3、2.07±1.29 ng/m3、0.24±0.13 ng/m3、0.22±0.21 ng/m3。主要由于Hg有高溶解特性,As受污染释放形态的影响,使其在大气水中的含量高于颗粒物中。并且在霾期背景下,Cd在水相中的变化呈现出一定的滞后性。（2）利用分配系数判别重金属在大气水与PM2.5中的分配情况。上海和济南地区不同重金属的分配系数呈现出相同的变化规律。在重金属化学特性的影响下,分配系数由大到小依次为Pb>Cd>As>Hg。颗粒物的排放浓度,影响颗粒物对重金属的吸附能力,浓度越高,吸附能力越强。同时吸附能力强弱与温度呈负相关,和p H值呈正相关。Hg在非霾期受温度和湿度影响强烈,主导Hg的转化方向和含量分配。当温度升高时,重金属化合物呈现出热处理可逆性特征,从而降低颗粒对重金属的吸附作用。颗粒相p H值增加,对金属物质的吸附能力变强,有利于重金属形成胶体或者络合物,抑制其转化能力。无机金属离子通过离子交换、化学吸附和络合反应,抑制重金属的迁移活性,影响其赋存形态的变化。（3）供暖地区As和Pb浓度与非供暖区域差异显著,并且Pb和As浓度由西北向东南逐渐降低,其中环渤海地区重金属浓度差异小,含量高。证明工业活动和燃煤供暖活动不仅影响供暖区大气环境质量,同时在气流作用下,影响非供暖区域。使得地理上邻近城市间的空气质量存在较强的空间相关性。Cd和Hg主要受不同污染源的影响较大,所以其南北变化规律不明显。上海地区冬季气流主要来源于山东-河北-内蒙古路径。济南地区主要受河北南部-山西北部-内蒙古气流影响。通过对两地气流的模拟分析得出:上海地区受海洋气团的阻碍,再加之江苏、浙江两地的贡献,使得污染物聚集在上海沿海东部。济南地区的Pb和As的贡献主要是以本地排放为主导,并受到京津冀地区较高的贡献。受西南部气团的阻碍,造成携带大量污染物的内陆西北气团停留,造成严重的空气污染。（4）利用主成分分析法和正定矩阵因子解析污染来源,发现PM2.5污染受长距离输送影响强烈,大气水在环境中停留时间短,则大气水的污染源主要为本地污染排放,或者气-粒转化。在PM2.5中,工业活动是两地区的主要污染源,并且济南工业污染贡献更高,并受到京津冀地区的贡献。燃煤活动为仅次于工业活动的重要污染源。在大气水中,两地区污染源贡献量出现差异特征。济南地区燃煤供暖活动为主要污染源,占比高达36.17%,Na和As元素的贡献大幅上升。上海地区交通源贡献量有所增加,自然源成为重要污染源。（5）在上海和济南地区,两种途径下的非致癌风险值均低于1,但儿童风险值均高于成人。呼吸暴露途径和皮肤渗入途径下,两者的风险值有一定差异性。呼吸途径下对儿童的非致癌风险依次为Pb>As>Hg>Cd。皮肤渗入途径下,依次为As>Cd>Pb>Hg。As在各种途径下均呈现出较高的风险值,特别是在济南,儿童存在一定的As致癌风险,应重点关注As的排放。