城市大气作为城市环境的重要部分，频繁的交通运输、密集的工业生产和人类活动使得城市大气遭受强烈的人为干扰，而重金属作为大气颗粒物中的主要成分之一，具有慢性中毒、导致人体致癌、致畸、致突变的效应。因其与人类健康密切相关，受到国内外研究的极大关注，也是国内外研究的重点。大气颗粒物中的重金属主要来源于天然能源的燃烧利用，汽车尾气、工业粉尘的排放。本研究以西安东二环互助路立交附近为观测点，将采集的TSP、PM₁₀为研究对象，分析了采暖期与非采暖期TSP、PM₁₀及其中所含重金属的污染特征，分析其赋存状态，重金属在不同粒径的质量浓度与形态分布，探讨了不同粒径的大气颗粒物中重金属的环境影响和生物有效性，为大气颗粒物污染预防及环境管理提供了理论依据与数据支持。采暖期与非采暖期TSP污染特征表明，TSP总体污染趋势表现为采暖期污染程度大于非采暖期。非采暖期TSP污染特征为春季样品高于秋季样品，月均质量浓度均超过国家二级标准（0.3mg/m³），其中春季样品超过国家三级标准（0.5mg/m³），说明沙尘对TSP有一定贡献率；采暖期TSP污染特征呈递减趋势，月均质量浓度均超过国家二类区二级标准（0.3mg/m³），部分超过国家二类区三级标准（0.5mg/m³），能源的燃烧利用对采暖期TSP的贡献率占主导地位。通过对TSP中五种重金属的含量分析，发现TSP中五种重金属的含量存在差异，整体情况为采暖期高于非采暖期。非采暖期中Cu、Pb、Cd、Ni主要分布在碳酸盐结合态中，Zn的优势态集中在可交换态；采暖期中Cu和Ni主要分布在铁锰氧化态中，Pb和非采暖期一样，主要存在于碳酸盐结合态，Zn的优势态集中在可交换态中，Cd主要存在形态为残渣态。非采暖期Cu、Pb、Zn、Cd、Ni的平均含量较采暖期分别下降13.31%、15.35%、23.99%、3.06%和8.22%。PM₁₀的总体污染趋势与TSP污染趋势相同，均为采暖期污染程度大于非采暖期污染程度，采暖期和非采暖期PM₁₀污染特征均呈波动性，且采样期间PM₁₀的质量浓度均未超过国家二类区二级标准（0.15mg/m³）。对PM₁₀中五种重金属的含量分析表明，整体情况为采暖期PM₁₀中五种重金属的含量水平高于非采暖期。非采暖期Cu、Pb、Zn、Cd、Ni的平均含量较采暖期分别下降16.12%、51.00%、8.18%、6.44%和38.46%。在非采暖期期间，PM₁₀中Cu、Pb、Zn、Cd主要分布在残渣态中，Ni主要分布在有机结合态；采暖期中Cu主要分布在有机结合态中， Pb、Zn、Cd和Ni主要存在于残渣态。对TSP和PM₁₀中重金属总量和形态分析表明，TSP中重金属分布特征为Pb＞Cu＞Ni＞Zn＞Cd，PM₁₀中重金属分布特征为Pb＞Ni＞Cu＞Cd＞Zn；，TSP中Cu、Pb的优势态均为可交换态，Zn的优势态为残渣态Cd、Ni的优势态均为碳酸盐结合态；PM₁₀中Cu、Cd的优势态为铁锰氧化态，Pb、Zn的优势态为残渣态，Ni的优势态为有机结合态。对大气颗粒物的重金属生物有效性分析表明，TSP中各重金属元素的生物有效性均大于PM₁₀中重金属的生物有效性。TSP中各重金属元素的生物有效性特征为：Pb＞Cu＞Cd＞Ni＞Zn；PM₁₀中各重金属元素的生物有效性特征为：Pb＞Cd＞Zn＞Ni＞Cu。通过对PM₁₀在TSP中的分担率分析表明，分担率主要集中在0.1-0.2之间，且采暖期的分担率明显高于非采暖期，2011年春季的分担率高于2010年秋季，是由于观测点处春季多风沙天气影响的原因造成。五种金属在TSP和PM₁₀中具有较好的统计相关性，说明TSP和PM₁₀中重金属在环境空气污染中的变化规律较为相似，有可能遵循相同的迁移转化规律以及有相同的来源。对元素浓度与粒径分布的关系分析中发现Cu、Pb、Zn、Cd、Ni五种重金属质量浓度分布随粒径的增加而减少，这表明其金属元素在PM₁₀中较TSP相对富集。