研究根据乌鲁木齐市地形地理条件和行政区域划分选取10个采样点，再根据人为活动的差异将采样点分为5个功能区，包括交通区、工业区、商业区、生活区和背景对照区，采样点概况和位置分布见表1、图1，降雪、积雪样品的采样点相同。

由于在研究期内，代表生活区的1号采样点周边存在持续较长时间的图书馆和地铁的建筑活动，影响该点位原本作为乌鲁木齐市典型生活区的功能区类型，因此，将其定义改为存在建筑活动影响的生活区点位。本研究于2017年于1月14日和2月15日采集降雪，1月24日和2月25日采集积雪，2次采样跳过了春节，人为活动情况没有显著改变，可以代表乌鲁木齐市典型的冬季大气污染，采样期间的气象条件见表2。

采样点位选取距离人行道和机动车道较远的地方，以避免人为携带污染物的干扰。采样使用的聚乙烯容器于采样前用稀硝酸浸泡24 h，后用去离子水反复冲洗，保证每次采样工具无污染。降雪采样时将容器固定于距离地面1 m左右高处，积雪采样时用清洗过的塑料铲将表层新雪拨去后收集积雪，待每次采样结束后，立即送实验室置于冰箱冷藏，等待处理。

聚乙烯采样瓶，TAS-990原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，AFS-230E双道原子荧光光谱仪(北京海光仪器有限公司)，消解管，SH220N石墨消解仪(深圳市赛亚泰科仪器设备有限公司)以及实验室常用玻璃仪器若干。所用试剂有浓硝酸、高氯酸、二次蒸馏水和中性定量滤纸等(实验所需试剂均为优级纯)。

取25 mL雪水样移入消解管中，加入1.25 mL硝酸于石墨消解仪消解。消解至管内溶液近2.5 mL时，加入1.25 mL硝酸和0.5 mL高氯酸，继续加热消解至0.5 mL。消解如果不完全，再加入1.25 mL硝酸，0.5 mL高氯酸，继续加热浓缩至0.5 mL，将降雪、积雪样品融水中悬浮物较多和较少的样品分批消解，以保证样品处理的同步性。消解过的样品冷却后用二次蒸馏水冲洗消解管管壁，将液体过滤后，定容至50 mL并摇匀待测，每批样品随机选取不同功能区采样点的样品做平行样分析，以期减少测定过程中造成的误差。取二次蒸馏水25 mL，按上述相同的步骤处理作为空白样。

使用原子荧光光谱仪测定ρ(As)；使用原子吸收分光光度计火焰原子吸收分光光度法测定ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Ni)和ρ(Fe)；使用原子吸收分光光度计石墨炉原子吸收分光光度法测定ρ(Cd)、ρ(Pb)和ρ(Cr)。

降雪、积雪中重金属浓度变化情况见表3。

表3可知，降雪和积雪中重金属浓度大小顺序分别为，降雪：Fe>Zn>Pb>Ni>As>Cu>Cr>Cd；积雪：Fe>Zn>Pb>Ni>As>Cr>Cu>Cd，这与文献[17]中有关伊朗的干、湿沉降中重金属的部分研究结果相同。整体积雪中重金属浓度大于降雪，这是由于积雪会被大气干沉降及周边环境污染源（如行人鞋底外带）或机动车行驶的机械过程等排放的污染物再次污染而导致的。其中，Fe是2种样品中浓度最高的元素，降雪和积雪ρ(Fe)的平均值分别为229.63、259.31 μg/L。其次是ρ(Zn)、ρ(Pb)和ρ(Ni)，平均值数量级在100～10之间，ρ(Cd)的平均值较低，分别为3.28、9.33 μg/L。

两次降雪与积雪的重金属浓度变化见图2。

ρ(Cr)、ρ(As)、ρ(Cd)、ρ(Fe)和ρ(Cu)在2次降雪中较为接近，ρ(Zn)、ρ(Ni)第二次降雪大于第一次，而ρ(Pb)相反，总体上第一次降雪重金属浓度高于第二次。2次积雪除Pb外，其他重金属的浓度分布均为第二次大于第一次，总体上第二次积雪重金属浓度高于第一次，这与降雪的分布情况相同。对比采样日乌鲁木齐市环境监测站公布的大气污染物的监测结果，发现第二次降雪、积雪的空气质量指数和2种颗粒物(PM_2.5、PM₁₀)的日平均浓度均大于第一次，说明大气污染尤其是大气颗粒物影响降雪、积雪的污染情况。

不同功能区间降雪和积雪中各重金属的变异系数差异较大，整体范围是24.73%～116.41%。这说明乌鲁木齐市不同区域之间的重金属排放情况不同，不同功能区的人为活动差异明显，如燃煤飞灰、扬尘和交通排放等。

与地表水环境质量标准(GB3838——2002)相比，本研究Pb的超标程度最高，其中降雪、积雪ρ(Pb)的平均值超过地表水Ⅳ类水体限值，且有部分降雪样品ρ(Pb)超过地表水Ⅴ类水体标准限值。ρ(Cd)在降雪中的平均值超过地表水Ⅰ类水体限值，而在积雪中超过地表水Ⅳ类水体限值，Cd的来源较为复杂，燃煤、工业活动和机动车排放都会产生Cd污染，由于积雪体系除干沉降外还会受到周边环境的影响，所以这些污染会以不同的途径输入到积雪中。降雪、积雪中ρ(Cu)、ρ(Zn)和积雪中ρ(Cr)的平均值超过地表水Ⅰ类水体限值，降雪、积雪中ρ(Ni)的平均值超过地表水源地水特定项目限值，ρ(Fe)在2种雪的平均值未超过地表水源地限值，降雪、积雪样品中各元素均有超标情况出现，大部分超过地表水I类水体限值，这说明，乌鲁木齐市雪水中存在一定程度的重金属污染，可能会给该地区地表水源造成一定影响。

降雪中重金属的功能区分布见图3。

图3可见，重金属浓度的大小顺序为：交通区>工业区>商业区>生活区（建筑活动）>背景区。2012年，为改善乌鲁木齐市以“煤烟型”为主的大气污染，乌鲁木齐市实行“煤改气”举措，燃煤量大大减少，但近年乌鲁木齐市机动车保有量持续上升，导致交通区整体重金属污染较重。交通区3个采样点周边有客运站、飞机场和城市快速干道等，3个采样点均有较大的交通流量，污染物的排放量较大。工业区ρ(Zn)、ρ(Pb)、ρ(Ni)和ρ(As)的平均值分别达到74.49、65.19、57.04和34.50 μg/L。采样点8、9作为典型的工业区点位，周边有火电厂、钢材冶炼厂和化工厂等，工程运输车辆较多。且周边环境地形开阔，土壤裸露面积较多，二次扬尘情况严重，带来严重的重金属污染。Zn除了来自于橡胶轮胎添加剂的部分^[18]外，由于其作为某些合金的重要组分，还来源于有色金属冶炼^[19]过程；在推广无铅汽油后，机动车尾气不再是Pb的主要来源，煤炭燃烧和金属冶炼^[20]成为了Pb的主要来源，采样点9位于新疆最大的钢铁企业附近，钢铁冶炼可能会带来一定的Pb污染；Ni和As主要来源是煤炭燃烧，而Ni也是合金生产的原料，该过程也会造成一定的Ni污染^[21]。商业区的ρ(Zn)、ρ(Pb)平均值较高，分别达到74.20和53.04 μg/L。商业区3个点位皆为乌鲁木齐市的大型商圈，人群密集，车流量大。且在研究期间由于城市靓化工程在全市范围内的长时间开展，各商店为响应该举措，纷纷对店铺的整体装修进行改建，商业区商店较为集中，改建工作时常发生，该过程使用的油漆、涂料等也携带一些重金属元素，油漆、涂料中重金属的释放对降雪重金属也有一定贡献^[22]。生活区和背景区点位的污染相对较轻，总体生活区大于背景区，生活区点位除部分建筑活动外没有典型污染源，只有垃圾堆放和居民燃气等生活型污染源；而背景区点位位于南山风景区内，人为活动较少，污染较轻。

积雪中的重金属功能区分布见图4。

图4可见，与降雪的分布存在一定的差异，整体趋势为生活区（建筑活动）>工业区>交通区>商业区>背景区。其中工业区积雪中ρ(Pb)、ρ(Ni)平均值高于降雪，分别为118.33和75.80 μg/L。交通区的积雪总体浓度与降雪相近，其中ρ(Zn)相差较大，这可能是由于交通区Zn的来源主要是汽车轮胎的磨损，相对于降雪，积雪距离由汽车行驶引起的污染物相对较近且富集能力较强，这才导致交通区降雪和积雪的ρ(Zn)相差较大。商业区和生活区积雪中重金属的浓度较降雪提升较大，其中ρ(Fe)升高是导致积雪总体重金属含量上升的主要原因。乌鲁木齐市实施的城市靓化工程包括城区建筑的改建以及地铁修建，并且采样点1周边正在修建图书馆，此类人为活动可能会导致局部的扬尘污染严重，遂使积雪ρ(Fe)较高。忽略局部建筑活动带来的影响，除Fe之外其他重金属在各功能区的整体分布趋势为工业区>交通区>商业区>生活区>背景区，工业活动对于积雪中重金属的贡献较大，工业生产过程使用的重金属会导致其排放的污染物中重金属的含量相对较高，对积雪体系的影响较大。

运用SPSS19.0对降雪、积雪中的重金属元素进行Spearman双侧相关性分析。降雪分析结果见表4。

其中Zn和Ni，Fe和As间显著相关，说明具有相同的来源。其中Zn的来源较为复杂，工业活动和交通排放对大气中的Zn都有贡献^[23]，Cd与Zn呈负相关，这说明两者的来源不同，而Cd的来源主要与部分工业过程有关^[24]，则Zn的来源可能主要是交通排放；有研究表明^[25]As与燃煤排放相关；Pb与Cr和Cd相关，说明这几种元素具有同源性。

积雪分析结果见表5。

各重金属间的相关性较好，重金属间相关关系较降雪复杂。As与Cr、Cd、Cu、Zn、Ni有相关性，As可视为燃煤排放的一种标志性物质^[26]，而其余金属皆为煤炭中包含的重金属^[27]，故推测这些金属可能与燃煤有关，而Cr与Zn、Cu较为相关，Zn和Cu与汽车排放有关^[28]，说明交通排放也可能对Cr、Zn和Cu有一定影响；Fe和Pb的相关性较好，说明具有一定的同源性，如钢铁的生产^[29]。

运用SPSS19.0软件对金属元素数据进行因子分析，因子载荷矩阵的变换采用方差极大(Varimax)旋转法，本研究提取了特征值>1的因子。降雪的主成分分析结果表6，乌鲁木齐市降雪中重金属主成分分析共解析出3个因子，可以解释变量总体的77.59%

表6可知，因子1(F_降1)对降雪重金属的贡献率为28.88%，该因子Zn、Ni的载荷较大。Zn的来源较多，包括有色金属冶炼^[30]、橡胶轮胎的磨损^[31]等；而Ni人为源与燃煤和工业排放密切相关^[32]。该因子中Cd的载荷为负，且在降雪相关性分析中Zn与Cd呈负相关关系，说明两者的来源不同。Cd的来源主要有燃煤、石化工业和金属冶炼^[33]，这些都说明降雪中的Zn大部分来源于机动车排放。而机动车行驶带来的扬尘会将不同来源的Ni带入大气，进而随降雪沉降，则因子1主要是机动车行驶的一次排放和行驶过程引发的扬尘组成的交通排放源。

因子2(F_降2)对降雪中重金属的贡献率为26.65%，其中As、Cu和Fe的载荷较大，有研究表明As的来源主要是燃煤排放^[34]，其以燃煤飞灰的形式排放^[35]。而煤炭中有一定量的Cu、Fe存在^[36]，且降雪相关性分析中Fe和As的相关性较好，所以因子2主要是燃煤源。

因子3(F_降3)对降雪的贡献率为22.06%，其中Cr和Pb的载荷较大，大气中的Pb主要以颗粒态为主，来源于燃煤飞灰，机动车尾气和有色金属冶炼等^[37]。Cr的来源主要是金属冶炼、石油和水泥厂的生产等^[38]，而在降雪相关性分析中，Cd与Cr显著相关所以因子3是金属冶炼。

积雪的主成分分析结果见表7，乌鲁木齐市积雪中重金属主成分分析共解析出3个因子，可以解释变量总体的73.83%

表7可知，因子1(F_积1)对积雪中重金属的贡献率为30.71%，其中As、Ni、Cu和Cd的载荷较大。As、Ni是燃煤排放的主要污染物^[39]，Cu和Cd均为燃煤中含有的元素，所以因子1以燃煤为主。

因子2(F_积2)对积雪中重金属的贡献率为22.55%，其中Cr、Zn的载荷较大，Cr与电镀和金属冶炼相关^[40]，Cr和Zn均有金属冶炼的来源，而在降雪中重金属来源分析的部分中，Zn 的来源主要是机动车排放，且上文分析是由于交通排放才导致积雪和降雪Zn 相差较大，综上所述，因子2是交通和金属冶炼的混合排放源。

因子3(F_积3)对积雪中重金属的贡献率为20.56%，其中Pb和Fe的载荷较大，自推广无铅汽油后，机动车尾气排放铅已不是大气Pb的主要来源，而Fe和Pb都是钢铁生产的重要原料，且钢铁生产是采样点8周边钢铁企业的主营业务之一，则因子3为钢铁生产排放。

HYSPLIT轨迹模式已被广泛应用在降水化学源解析中，文献[41]研究表明，降水的pH和离子浓度随着气团的来源和轨迹沿途的降雨量而系统地变化，对大气降水的后向轨迹研究可以说明气团的运输对降雪化学组分的影响。本研究运用后向轨迹聚类分析技术对2017年1月～2月距地面300 m高度（边界层低层）的72 h后向轨迹进行了分析，结果见图5。

研究期间气团轨迹可分为两类，簇1占65%，簇2占35%，簇1从72 h开始从离地1 400 m处近似水平传输至48 h处，之后迅速降落至地面。该类气团源自伊犁地区新源县附近，由乌鲁木齐西南方向进入城区，途径煤矿、水泥厂和主干道以及客运站附近，这些污染源对气团均有贡献。该类气团于24 h处方向改变，这与乌鲁木齐市特殊的地形及冬季特殊的气象条件有关。而簇2源自哈萨克斯坦境内，途经伊犁、阿尔泰山，由西南方向进入乌鲁木齐，该气团从24 h处开始有一个先抬升后降落的过程，该过程会携带乌鲁木齐西南边的污染物，两类气团的起始位置周边未发现典型污染源，故乌鲁木齐市降雪、积雪中的污染物大部分来源于本地源排放。

1）降雪、积雪中重金属浓度次序分别为降雪：Fe>Zn>Pb>Ni>As>Cu>Cr>Cd；积雪：Fe>Zn>Pb>Ni>As>Cr>Cu>Cd，整体积雪中重金属浓度大于降雪；对比地表水环境质量标准，降雪、积雪中Pb超过Ⅳ水体限值，积雪中Cd超过Ⅳ类水体限值，其余元素多超过I类水体限值，可能给乌鲁木齐市地表水源造成一定影响。

2）降雪中重金属浓度的总体大小顺序为：交通区>工业区>商业区>生活区（建筑活动）>背景区；积雪中重金属浓度的总体大小顺序为：生活区（建筑活动）>工业区>交通区>商业区>背景区，各功能区点位的人为污染来源不同，导致各功能区之间重金属污染的差异较大；除去局部建筑活动的影响，积雪中重金属浓度的总体大小顺序为：工业区>交通区>商业区>生活区>背景区，工业生产对积雪的影响较大。

3）相关性与主成分分析解析出了降雪中重金属的来源主要是交通排放、燃煤和金属冶炼，积雪中重金属的来源主要是燃煤、交通与金属冶炼以及钢铁生产；后向轨迹聚类分析得出研究期间气团来源于乌鲁木齐市西南方向，来源区域未发现典型污染源，故乌鲁木齐市降雪、积雪中的污染物大部分来源于本地源排放。