大气颗粒物中的重金属不可降解，具有毒性和生物有效性，长期存在可能对环境构成极大的潜在威胁。水溶性重金属的生物利用率高，可以从大气颗粒物中浸出并进入人体损害人体机能。为探讨北京大气颗粒物重金属及水溶性重金属污染状况，本研究利用Thermo TE-6070大流量采样器对北京2011～2012年大气细颗粒物(PM2.5)进行采集，利用MOUDITM110型10级大气采样器，于2014年采集各季节分粒径颗粒物样品。利用电感耦合等离子体质谱和离子色谱分别分析了样品中20种重金属、水溶性重金属(Li、V、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、As、Se、Ti、Ga、Ni、Sr、Cd、In、Ba、Tl、Pb、Bi和U)和主要无机离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-和NO3-)。表征了重金属和水溶性重金属的浓度水平、季节变化和污染特征，通过相关性分析初步研究PM2.5和分粒径样品中重金属、水溶性重金属可能的来源及影响颗粒物重金属水溶性的因素。主要结论如下:　　采样期间北京不同季节PM2.5中主要重金属Zn、Pb、Mn、Cu、As、V和Cr的浓度均值分别为226.29～454.53 ng·m-3、145.39～249.95 ng·m-3、70.37～99.10ng·m-3、40.01～51.68 ng·m-3、12.19～20.65 ng·m-3、3.59～6.14 ng·m-3和3.77～11.37ng·m-3。我国大气颗粒物重金属污染严重，各季节大气颗粒物中As的平均浓度均远高于WHO和我国环境空气质量新标准中As的浓度限值;各季节颗粒物中Cr6+的浓度可能均超过我国环境空气质量新标准的限值(0.025 ng·m-3);采样期间Pb和Mn均有超标现象。　　晴天颗粒物中主要重金属元素的水溶性最低，雾天、雾霾天和霾天均会使重金属的水溶性增大，水溶性大小是晴天的1.17～2.24倍，不同元素间存在差异。降水天气对颗粒物中重金属水溶性的增加有促进作用，尤其是伴有雷暴发生的降水天气重金属水溶性的增加明显。　　各季节霾期间颗粒物中主要水溶性重金属浓度较非霾期均有显著升高，夏季、秋季、冬季和春季霾期间水溶性Zn、Pb、Mn、Cu、As、V和Cr的浓度分别增加了0.12～1.92倍、1.33～2.71倍、1.24～2.97倍和0.05～2.48倍。　　根据重金属质量浓度的粒径分布特征，北京大气颗粒物重金属主要可分为三类:第一类元素主要分布在粒径为3.2～10μm之间的粗粒子模态中，包括Ti和Ba;第二类主要分布在积聚模态(0.32～1μm)，包括Rb、Pb、Bi、Tl、In、Cs和Se;第三类在粗粒子模态和积聚模态均有分布，包括Cr、Ni、Be、V、Mn、Ga、Li、Co、Cu和U。水溶性重金属主要分布在粒径小于1.8μm的颗粒物中，且季节变化特征明显:夏季＞秋季＞春季＞冬季。重金属水溶性基本随着粒径的减小而逐渐增大，且在0.56～1.8μm的粒径区间增量明显。　　颗粒物中重金属主要来源于工业煤燃烧、化石燃料燃烧、生物质燃烧和土壤二次扬尘，但不同季节各元素的主要来源不同。水溶性重金属则主要来源于高温燃烧和二次气溶胶的生成过程，且可能受硫酸盐、硝酸盐和水溶性有机物影响。