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大气颗粒物中重金属对人体健康危害较大,本研究在西安城区选取五处典型地段为采样点采集PM2.5和PM10样品,有效样品共计256个,并采集了6场雨水径流样品,采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定了样品中所含的Mn、Fe、Pb、Zn、Cd、Cu等六种重金属元素浓度。对西安市大气颗粒物PM2.5和PM10及其中重金属元素污染水平、不同采样点的污染分布和降雨迁移特征进行了分析,并利用富集因子和相关性分析判断重金属的污染源。采用改进后的估算模型进行了人体暴露量的估算和风险评价,得到以下主要结论:西安市大气颗粒物PM2.5和PM10的年平均浓度分别是114.8μg/m3和206.8μg/m3,是《环境空气质量标准GB 3095-2012》中的二级标准限值的1.53和1.38倍,且春夏秋冬四季浓度波动范围较大,PM10的最大浓度是最低的十几倍。PM2.5和PM10的春、夏、秋、冬四季平均质量浓度比值分别为:0.49、0.45、0.55、0.61,表明大气颗粒物的污染春夏以PM10为主,冬秋以PM2.5为主。PM2.5和PM10中Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Pb六种重金属元素的年平均质量浓度分别为:1580ng/m3、77.30ng/m3、23.52ng/m3、1327ng/m3、2.066ng/m3、163.1ng/m3和2544 ng/m3、156.3 ng/m3、37.00 ng/m3、1781 ng/m3、2.99ng/m3、225.4ng/m3,且季节变化比较明显,Pb、Cd、Mn、Zn、Cu的冬季浓度最大夏季最低,Fe的春季浓度最高。Fe、Cu、Zn、Cd、Pb这5种重金属元素在PM2.5中的含量比在PM10中的大,且全年PM2.5中重金属占比PM10中重金属的比值波动较大,但大部分都在60%以上,Pb的秋季占比甚至达到了80%,说明大多数重金属元素更容易吸附在粒径较小的颗粒物上。通过相关性分析和富集因子分析得出:Cd、Pb来自于相同的污染源,主要表现为交通、煤燃烧和化工电子生产等人为因素;Zn、Cu的污染来源比较复杂,既有来自土壤的自然源,也有人为因素的作用;而Fe、Mn则主要受自然源的作用。初晴日大气颗粒物PM10中的Fe、Zn、Pb质量浓度明显低于PM10的年平均质量浓度,也表现出降雨频次越大初晴天的PM10越小的特点。降雨径流中重金属的浓度变化表现出了明显的初期冲刷效应,初期的浓度是趋于稳定时的浓度的几倍甚至几十倍。降雨径流中Cu、Cd平均浓度高于地表水环境质量标准的Ⅰ类限值,Pb高于地表水环境质量标准Ⅱ类限值。健康评价结果表明:重金属元素的暴露途径强弱顺序为手口摄入>皮肤接触>呼吸摄入,且儿童暴露在PM2.5和PM10中重金属的健康风险更大。PM2.5和PM10中所含Pb、Cd、Mn的非致癌健康风险（HI介于1.207.36>1）处于较高水平,对人体健康存在威胁;Cd在PM2.5和PM10中的致癌健康风险(R为1.65×10-6和2.38×10-6<10-4)处于较低水平,但不能忽视多种致癌重金属的综合作用及长期累积于环境中对人体健康造成的危害。