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稀土资源的无序开采造成部分地区环境介质中稀土及重金属含量超高，生态环境风险巨大，而目前国内外关于稀土高背景区大气环境中污染物的环境行为与健康风险研究极少。包头市稀土资源居世界首位，其白云鄂博铁铌稀土共生矿是目前世界上储量最大的轻稀土矿，但在采矿、选矿以及冶矿过程中产生的大量含有伴生重金属和稀土元素的粉尘以及氟化物，在干燥、少雨、多强风的气候条件下，造成了严重的大气环境污染，并对当地居民健康构成威胁。本文选取了包头4个具有代表性区域（白云鄂博矿区、工业区、市中心区以及居住区），于2013年8月及2014年4月，分别采集了大气氟化物及大气颗粒物（PM10和PM2.5）样品。测定了不同区域大气中氟化物的浓度，对PM10和PM2.5中的稀土元素和重金属元素含量进行了分析。基于美国EPA标准方法，评估了PM2.5上重金属对包头稀土矿区不同类型人群的健康风险。基于体外细胞暴露实验，初步探讨了包头典型稀土矿地区PM2.5对人支气管上皮细胞16HBE的细胞毒性。 研究结果表明:1）包头典型稀土矿地区大气氟化物污染严重，夏季污染水平高于春季。工业区氟化物污染水平最高。白云鄂博矿区污染水平最低。2）包头典型稀土矿地区春季颗粒物污染水平高于夏季;大气颗粒物中以粒径＞2.5μm的颗粒物分布为主;白云鄂博矿区的PM10和PM2.5质量浓度最低，工业区的PM10和PM2.5质量浓度最高。3）包头典型稀土矿地区不同采样点PM10和PM2.5中的稀土元素含量，夏季高于春季，工业区大气中稀土元素污染水平最高，白云鄂博矿区大气中稀土元素水平最低。不同粒径颗粒物上，稀土元素更易富集在粒径在2.5-10μm的颗粒物上。稀土元素的球粒陨石标准化分析表明，包头典型稀土矿地区大气颗粒物PM10和PM2.5上稀土元素均呈轻稀土富集模式。4）包头典型稀土矿地区春夏两季PM10和PM2.5中吸附的重金属含量变化较大，大气颗粒物上的重金属污染水平，春季高于夏季。不同区域中，工业区大气中重金属污染浓度最高，白云鄂博矿区大气中重金属污染浓度最低。但市中心区的Pb和Zn污染水平较高，白云鄂博矿区的Cr污染水平较高，需引起重视。绝大部分重金属更易被吸附在PM2.5上（Co除外）。白云鄂博矿区较低的大气污染水平可能来源于多年强风干燥气候所导致的较低颗粒物浓度，但就颗粒物本身组成来看，其PM10及PM2.5上的重金属及稀土元素浓度均处于较高的水平，是重要的污染源。5）健康风险评价结果表明，包头典型稀土矿地区不同采样区域PM2.5中的重金属元素，对当地人群带来较高的非致癌及致癌风险。春季颗粒物带来的健康风险高于夏季;不同人群中对儿童造成的危害风险最大;白云鄂博矿区PM2.5中重金属元素对居民产生的健康风险最大;夏季人群通过呼吸吸入PM2.5造成的风险值最高，春季通过直接摄入和呼吸吸入PM2.5造成的风险值均较高。Cr的非致癌风险和致癌风险指数均最高。6）体外细胞实验结果表明，春季包头工业区的PM2.5明显降低了16HBE细胞的活性，表现出了一定的细胞毒性。细胞暴露于春夏两季PM2.5后，其体内活性氧水平均呈下降趋势。