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近年来灰霾事件频发,其主要原因是大气中存在高浓度的细颗粒物(PM2.5)。PM2.5是由多种污染物组成的一种复合型污染物,虽然重金属元素在PM2.5中的含量较少,其通过呼吸随PM2.5进入人体后,仍可对人体健康产生重要危害,因此受到大家的广泛关注。然而,目前相关研究主要集中在发达城市和地区,对工业聚集地区的关注较少。焦化工业在山西省中部地区呈现出集群式的分布特征,为了解这一地区内典型焦化污染区域大气PM2.5中重金属元素的污染特征、主要来源和潜在生态及健康风险,本研究在该类型区域代表性城市-介休设立1个采样点,同时在方山农业区设立1个背景点作为对照,分别在2016-2017年的四个季节进行了大气PM2.5样品的采集,并对其中的11种重金属元素（V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb）进行了分析;在此基础上,分别釆用富集因子法和相关性分析方法对其来源进行了初步探讨,并使用主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分析法（PMF）对其来源进行了定性和半定量解析;进而采用潜在源贡献因子分析模型（PSCF）对PMF模型解析出的各个污染源因子进行了区域来源的探讨;最后采用潜在生态及健康风险评价模型对其危害进行了评估。本研究所得出的主要结论如下:（1）采样期间介休PM2.5日均浓度高达205.35μg/m3,该值是我国环境空气质量标准二级日均浓度限值（75μg/m3）的2.74倍,且远高于方山对照区（48.32μg/m3）。介休和方山PM2.5浓度均呈现出秋冬季高于春夏季的特点,秋冬季和煤燃烧有关,介休受二次转化影响,夏季浓度高于春季,而方山春季浓度高于夏季,可能和方山地处黄土高原,春季多沙尘天气。（2）介休PM2.5中11种重金属中有8种（Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Pb）浓度高于方山,其中Pb、Cd、Zn、Mn、As等重金属浓度分别是方山的14.82、9.30、8.11、6.91、6.67倍,重金属污染严重。Zn、Pb、Mn、Cr、Cu、As等质量浓度,占比分别为43.18%、33.98%、10.42%、5.63%、2.89%、2.16%,而方山占比超过2%的元素有Cr、Zn、Pb、Cu、Mn,占比分别为52.22%、20.59%、8.87%、7.22%、5.83%。（3）富集因子法的结果表明介休全年PM2.5中重金属Cd、Pb、Zn严重富集（>100）,主要为人为源贡献,Sb、Cr、Cu、As等元素轻微富集（10～100）,受到人为活动影响,Ni、V、Co主要为自然来源（<10）,而方山PM2.5中重金属富集因子除Cr外,其余元素的富集因子均小于介休,且全年没有严重富集的元素。（4）根据相关性和主成分分析可知,介休PM2.5主要来源为混合源（燃煤和焦化、机动车排放、扬尘）、油燃烧源、金属冶炼源,贡献率分别为51.67%、14.77%、9.91%;方山PM2.5主要来源有燃煤源、扬尘源、机动车和传输源,贡献率分别为41.82%、26.39%、13.59%。（5）PMF源解析结果表明,介休市PM2.5中重金属主要来源为燃煤和焦化源、机动车源、扬尘源、金属冶炼源、油然烧源,占比分别为51.34%、24.04%、11.17%、8.22%、5.23%;方山PM2.5中重金属主要来源为传输源、燃煤源、机动车源、扬尘源,占比分别为36.09%、30.24%、21.21%、15.01%。（6）PSCF模型显示介休市各污染源的热点区域集中在本地,为近距离传输,主要是太原盆地地区;方山燃煤源、扬尘源、机动车源为本地来源,热点区域在吕梁山脉、太原盆地,而传输源来自于山西阳泉、中阳、兴县以及河北石家庄、山西榆林等地区。（7）两个采样点潜生态风险等级极强,Cd单因子危害指数最大,介休综合生态风险高于省内其他城市。同种元素对人体造成的危害均是儿童>成年男性>成年女性,介休市Mn、Cr（儿童）有非致癌风险,As、Cr、Pb、Cd、Co（儿童）有致癌风险;而在方山县Cr存在非致癌风险,Cr、As、Pb存在癌风险。本研究结果可为焦化污染区重金属污染防治提供科学支撑,为相关政策的制定提供理论依据。