近些年来,水、土壤和大气颗粒物的含量成为评价城市环境质量的重要研究对象。城市灰尘中某些指标对城市环境污染有一定的指示意义,并且城市灰尘具有较强的代表性、取样相对简单方便、空间分布范围大、且与非点源污染之间联系密切等众多优点。城市灰尘易受工矿业生产、交通以及城市房产、市政建设等人类活动的影响,许多重金属元素不断在城市灰尘中富集,城市灰尘污染已成为城市污染的重要污染物之一。城市灰尘重金属富集过程会对城市生态环境产生较大的危害,不仅会造成城市环境污染,还会危害城市居民的健康,降低城市的居住质量。因此,对城市灰尘重金属元素空间分布规律及其影响因素进行研究具有重要意义。国内、外学者有关城市灰尘中重金属元素的研究,主要有以下几个领域:重金属元素的含量、赋存形态、源解析、在空间上的分布规律以及污染评估等。在研究城市灰尘中的重金属空间分布特征时较多的是以城市作为单元,研究城市灰尘中的重金属含量在城市主城区内“点”“线”“面”上的空间分布特征,并对其影响因素进行分析。在以往工作中,灰尘化学元素分布规律的研究,通常采用空间统计学方法来研究灰尘金属元素的空间变化,通过概率分布图或者频率分布直方图的方法来研究灰尘金属元素的概率分布。多重分形方法能够很好的将这两种功能融为了一体,不但考虑了地球化学场的空间变化性和相关性,而且对于突出场值在局部空间上的变化特征以及识别异常也具有很好的效果。但将多重分形方法应用于城市灰尘的研究尚较为罕见。揭示城市灰尘化学元素的分布特征,提取异常区域对于城市环境保护具有较高的参考价值。为此,本文选取了二环以内的金华城区作为研究区域,以金华市城市灰尘作为研究载体,并测定了样品中的Pb、Zn、Cu、Cr、Ni等重金属元素,以及受人类活动影响较大的Ca元素的含量值。本文采用多重分形方法进行研究,揭示了城市灰尘重金属元素的空间分布特征,并对重金属元素含量空间分布异常值进行识别和提取。最后,着重分析了奇异性指数与交通、商业因素、工业因素等之间的关系。通过上述研究得到如下主要结论:(1)计算了金华城市灰尘中Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Ca等元素在4个不同功能区内的分维值。通过对比分析不同功能区内元素的分维值高低,发现除了Ca元素以外,Pb、Zn、Cu、Ni和Cr元素的分维值D的最小值都在工业区内,说明这五种元素在工业区内分布的均一性程度差,在工业区内富集污染的可能性较大。(2)利用多重分形谱分析了金属元素含量在研究区内的空间分布特征。研究发现,本文所研究的6种金属元素含量的分形谱函数f(α)曲线均为上凸的不对称图像。其中,Pb、Cu、Ni和Zn元素多重分形谱的形状呈右钩状,说明这四种灰尘重金属元素的低含量值区域所占的比例较高含量值区域大。而Ca和Cr元素多重分形谱的形状呈左钩状,谱函数的左端点值比右端点值高,说明Ca和Cr元素的高含量值部分所占比例较大。(3)开发并计算了所研究的六种金属元素含量的奇异性指数,并提取了 Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Ca等六种元素的地球化学异常。金华市灰尘重金属的主要污染区域有:江南核心商圈、汽车西站—婺城工贸区一带和金华市工业园区。这些区域内人类活动频繁,工业发达,交通便利,说明城市灰尘金属可能受工业和交通等人类活动的影响。(4)利用相关分析方法,探究了奇异性指数与交通、工业、商业等影响因素的关系。结果表明,城市灰尘金属元素的奇异性指数与道路网密度呈负相关关系,表明交通是影响金华城市灰尘金属含量分布的一个重要因素,灰尘金属元素的奇异性指数可以用来指示金华城区的交通污染情况;金华城区灰尘金属的奇异性指数与各点到工业区中心,以及到商业中心的距离之间均呈正相关关系,即金华城市灰尘距离工业区中心或者商业中心的距离越近,灰尘中金属的奇异性指数越低,可知工业和商业因素对金华城市灰尘中金属元素含量的贡献较大。