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气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS)是采集粒径范围在0.1-2.5μm的单颗粒气溶胶并测量其粒径和化学成分的仪器。它具有实时在线测量和高时间分辨率等优点。使用ATOFMS对2007年的8月(夏季)和2008年2-3月(冬季)上海大气中的含重金属Pb,Zn,Cu的颗粒物进行采集。冬季的重金属污染比夏季严重,在单位时间内冬季含铅颗粒物数目和含铜颗粒物数目都是夏季的2倍,夏季基本没有观测到含锌颗粒物,而冬季观测到大量的含锌颗粒物。运用自适应共振理论神经网络算法(ART-2a)对含重金属颗粒物数据进行质谱分类分析。含重金属颗粒物的化学成分都包括大量的有机碳—硫酸盐,硝酸盐和元素碳。部分夏季含铅和铜颗粒物中含有氯。在夏季铅颗粒物中还观察到了含有磷酸盐和钾富集的颗粒物。部分颗粒含有两种或多种重金属元素如Pb和Cu,或Pb和Zn和Mn,或Cu和V等。从粒径特征上来看,在ATOFMS采集的含重金属颗粒物中,粒径最小的是含有元素碳的颗粒物,粒径分布最大值在0.4μm左右,其次是含有有机碳-硫酸盐,硝酸盐,氯或磷酸盐的颗粒物,粒径分布最大值在0.5-0.6μm左右。粒径较大的是钾富含颗粒物和多种金属组合的颗粒物,粒径分布最大值在1μm左右。根据特征元素和气团后项轨迹图讨论了含重金属颗粒物潜在的主要来源。夏季和冬季的含铅和铜的颗粒物数浓度时间变化具有很好的正相关性,因此同时含有Pb和Cu的颗粒物归为垃圾焚烧厂的排放,大约分别占到了ATOFMS采集的夏季和冬季含重金属颗粒物数目的50%和45%。冬季含Pb,Zn和Mn颗粒物两两之间的颗粒物数浓度时间变化具有很好的正相关性,因此同时含有Pb,Zn或Mn的颗粒物归为金属冶炼和煤炭燃烧的排放,大约占到了ATOFMS采集的冬季含重金属颗粒物数目的40%。夏季含铜颗粒物中含有钒的颗粒物归为重油燃烧的排放,大约占到了ATOFMS采集的夏季含重金属颗粒物数目的35%。在夏季含铅颗粒物中还含有少量磷酸质谱峰很强的颗粒物,归为磷肥厂的排放。