质谱技术在复杂样品的分析上具有很大的优势。环境样品和生物样品就是复杂样品的典型代表。研究大气环境中颗粒物的化学成分对其形成机理及其对人体健康的危害有重要意义。纳米颗粒物在生物医学领域的应用也对人类健康有着重要的影响。因此，迫切需要有效的分析方法来研究上述复杂和不断变化的环境和生物样品。基于此，本论文研究了质谱新方法在大气环境和生物医药领域的重要应用。研究内容具体包括:　　1、开发了一种用于表征北京冬季气溶胶粒子的直接激光解吸电离(LDI)傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)方法。该方法无需样品前处理，可以对铝箔上收集的不同尺寸的气溶胶进行直接激光解吸电离，可以检测到多种有机化合物。此外，通过溶剂萃取过程可以实现对同类型的有机化合物半定量分析。结果表明，气溶胶中普遍存在的多环芳烃(PAHs)及含杂原子的多环芳烃类污染物可作为基质，辅助其他高度饱和的两亲性长链烷基化合物（碳数＞16）的检测，如正离子模式下检测到的脂肪族胺和负离子模式下检测到的有机硫酸酯。根据FT-ICR提供的精确分子量，在溶剂萃取的气溶胶样品中可以确定约1500个质谱峰的分子组成，并且根据分子组成，将检测到的化合物分为5组，为气溶胶溯源提供有效信息。　　2、开发了一种新型无标记激光解吸电离质谱成像技术(LDI MSI)，可以通过定量的监测纳米载体和药物分子固有的质谱信号强度比来定量分析和可视化纳米载体在组织中的原位药物释放。以肿瘤模型小鼠中，硫化钼纳米载药系统(DOX-MoS2)的原位药物释放研究验证了该方法的可行性。结果表明，阿霉素药物(DOX)在循环过程中具有组织依赖性释放，在肿瘤中的释放量最多，肝组织中的释放量最小。从生物分布结果看，负载药物的硫化钼纳米片主要分布在肺、脾和肝组织中，在肿瘤组织中的分布却出乎意料的少。　　3、验证了上述开发的新型无标记激光解吸电离质谱成像技术可以应用于研究其他无机纳米载药系统在生物体内的原位药物释放，如:负载药物的碳纳米管和黑磷纳米片。本方法为评估纳米载体在生物体内亚器官水平的药物释放开辟了新的道路。