本文运用环境地质学、毒理学、地球化学等理论和方法,对河南省煤矿区城市PM10样品进行了物理化学特征及毒性研究。FESEM和TEM识别出煤矿区城市PM10的类型有球形颗粒、烟尘集合体、矿物颗粒、超细未知颗粒以及其它颗粒等,其中球形颗粒和矿物颗粒占优势；图像分析结果表明各类单颗粒在数量上多集中在0.1～0.5μm范围内；根据单个颗粒能谱分析结果,将PM10中矿物颗粒分为“富Si”、“富Ca”、“富S”、“富Fe"、“富Al"、“富Ti”、“富Mg”、“富K”、“富Cl”等9种不同的类型,煤矿区城市以“富Si”、“富Ca”颗粒占的数量百分比最多,且夏季矿物颗粒的硫化现象大于冬季；ICP-MS分析结果表明,煤矿区城市PM10中Cu、Ni、Sn等重金属元素浓度明显高于非煤矿区城市,富集因子和因子分析表明,Cu、Ni、Sn、Zn、As、Mo、Cd、Sb、Tl、Pb、Bi主要来源于燃煤、工业机动车尾气等人为污染源的排放；质粒DNA评价法表明,煤矿区城市单位质量颗粒物的毒性大于非煤矿区城市,在分析的三个煤矿区城市中,冬季PM10毒性大于夏季,且平顶山夏季PM10的毒性最强。煤矿区大气PM10的毒性与燃煤产生的Tl、As、Pb、Bi等元素有较强的相关关系。