● 摘要
本文以西安市南郊城乡结合部大气颗粒物的污染化学特征为研究内容，采集了从2011年11月~2012年10月的总悬浮颗粒物（TSP）样品，详细分析了TSP质量浓度的时间分布特征；测定了TSP中重金属元素的含量并分析了其时间变化特征；利用离子色谱仪分析了TSP中的水溶性离子成分；并利用富集因子法和潜在生态风险指数法对西安市南郊城乡结合部大气TSP中重金属的污染状况进行了评价。本文的主要结论如下：
（1）西安市南郊城乡结合部大气TSP的质量浓度表现为：2011年11月~2012年10月TSP的年平均浓度为0.3560 mg/m3，高于国家环境空气质量年平均浓度的二级标准（0.20 mg/m3）；TSP的月平均浓度最高值为2月（0.6070 mg/m3），最低值为6月（0.2528 mg/m3）；季平均浓度表现为冬季最高，春季次之，夏季最低，采暖期浓度高于非采暖期，这主要与冬季燃煤排放有密切关系。
（2）西安市南郊城乡结合部大气TSP中重金属元素的平均浓度分别为Pb 0.3154 μg/m3、Cu 0.0638 μg/m3、Cr 0.0848 μg/m3、Ni 0.0324 μg/m3、Zn 2.3173 μg/m3、Co 0.0339 μg/m3，从高到低的顺序为Zn > Pb > Cr > Cu > Co > Ni，其中Cu、Ni和 Co 的变异系数较大，说明这三种元素在局部时间受人为污染影响较大，各重金属元素浓度的月变化情况表现为：除 Zn 外，其他重金属元素浓度最大值均在1月，主要受燃煤、汽车尾气排放和烟花爆竹的燃放的影响，且雾霾天气较多，导致重金属浓度很高；最小值一般出现在5月、6月和8月，主要是由于这些时间天气晴朗、降水较多，污染物易于扩散，使得重金属浓度较低。各重金属元素浓度的季节变化表现为：Pb、Cu和Co的浓度变化均为冬季最高，秋季次之，夏季最低；Cr 浓度秋季最高，冬季次之，夏季最低；Ni和Zn表现为冬季最高，秋季次之，春季和夏季变化不大的特点。采暖期各重金属元素的浓度均高于非采暖期，其中Cu采暖期的浓度为非采暖期的3.3倍。
（3）富集因子法的评价结果表明，西安市南郊城乡结合部大气TSP中各重金属污染程度各异，其中，Zn、Pb、Co 和 Cu 四种元素污染相对严重，分别处于极度污染水平和显著污染水平；Ni 和 Cr 处于中度污染水平。潜在生态风险评价结果表明，西安市南郊城乡结合部大气TSP中重金属综合潜在生态风险指数范围在69.52~1192.08之间，平均值为443.77，处于强风险危害；其中 Pb 的潜在生态风险最大，Cr 的潜在生态风险最小，各重金属元素的潜在生态风险指数大小顺序为：Pb > Zn > Co > Cu > Ni > Cr。
（4）西安市南郊城乡结合部大气TSP中4种阴离子（F-、Cl-、NO3-、SO42-）和5种阳离子（Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+）的浓度分析结果为：西安市南郊城乡结合部大气TSP中年平均总水溶性离子浓度为114.81μg/m3，占TSP 年平均质量浓度的比例为32.25%，其中阴离子总浓度高于阳离子，SO42-、NO3-、NH4+ 和Ca2+为该地区TSP中主要的水溶性离子，占到总水溶性离子的79.5%；各水溶性离子浓度的月变化有比较明显的分布特征，图形特征近似为“W”形，即在1月、2月、7月、8月、11月和12月颗粒物中水溶性离子的浓度较高；各水溶性离子的来源和形成机制不同，其季节变化趋势也不同，其中SO42-、NO3-、Cl-、NH4+ 和K+的浓度冬季最高，主要受冬季燃煤影响较大，而Na+、Mg2+ 和Ca2+ 的浓度则冬季较低，其主要来自于土壤尘和建筑尘。采暖期大气TSP中水溶性离子的浓度，除Ca2+ 外，均高于非采暖期，这主要是由于Ca2+ 受取暖期燃煤排放的影响较小。
（5）阴阳离子平衡和pH 值测定的结果表明西安市南郊城乡结合部大气TSP偏碱性，各离子间的相关性和比值关系表明，离子间的结合方式主要为(NH4)2SO4和NH4NO3，K+、Ca2+ 和Mg2+ 与NO3- 显著的相关性表明NO3- 结合全部NH4+ 后可能会与K+、Ca2+ 和Mg2+ 等离子结合；Mg2+ 和 Ca2+的相关性较高，Mg2+/Ca2+ 的摩尔比值为0.11，低于中国北方沙漠和黄土表土中Mg2+/Ca2+ 的摩尔比（0.15），表明西安市南郊城乡结合部大气TSP中相对富集Ca2+；NO3- 和SO42- 的浓度比值为0.84，表明固定排放源仍是西安市南郊城乡结合部大气颗粒物的主要来源，移动排放源对该地区大气的影响已经十分显著；（NH4+ + Ca2+）/（SO42- + NO3-）的比值为0.76，说明有一少部分酸性离子并没有被中和，主要是由于（SO42- + NO3-）的浓度季节变化明显，而且碱性离子附着的大颗粒物难以被捕获所造成的。