随着经济快速增长和日益加快的工业化进程,大气环境污染已成为全球广泛关注的环境问题。PM2.5是大气中主要的环境污染物,对健康存在很大的威胁。金属元素和PAHs是PM2.5中主要的毒性组分,对于PM2.5诱导的细胞毒性有重要的作用。为了分析城市大气PM2.5对细胞毒性的影响,探究对毒性效应有明显作用的化学组分及排放来源。本研究以济南市为例,对大气PM2.5及金属元素和PAHs的浓度特征进行了研究,并分析PM2.5暴露对A549细胞活力的影响,分析讨论PM2.5中与毒性效应有关的金属元素和PAHs,并进一步解析毒性组分的主要排放来源。本研究在济南市于2016年1月至2017年12月开展了为期两年的PM2.5样品采集工作,并利用ICP-MS、BrCl消解-原子荧光光谱以及HPLC方法,对其中的19种金属元素和15种PAHs进行分析,讨论济南市PM2.5及化学组分的浓度水平和污染特征。将PM2.5暴露A549细胞后,利用CCK-8试剂盒测定细胞活力水平,讨论颗粒物污染对细胞毒性的影响,之后通过相关性分析,探究PM2.5中主要的毒性化学组分,利用PMF模型对化学组分进行来源解析,归类毒性组分的主要排放来源。结果表明,采样期间,济南大气PM2.5平均浓度为74μg/m~3（7-324μg/m~3）,超出我国环境空气质量年均二级标准（35 μg/m~3）两倍,其中超出日均值二级标准（75 μg/m~3）的样品占比36%。PM2.5中19种金属元素的总平均浓度为4.83μg/m~3,范围为0.24-41.60μg/m~3,其中含量较高的为Ca、Al、Fe和Mg等地壳元素;PM2.5中15种PAHs的总平均浓度为29.45ng/m~3,范围是2.22-122.60ng/m~3,优势物种为FLA、BbF和IcdP。与国内外研究中的城市相比,济南PM2.5以及其中金属元素和PAHs的浓度都处于较高水平。采样期间,PM2.5污染呈现明显的季节性差异,即冬春两季高于夏秋两季,且全年的月均值浓度呈现明显的“U”型分布。采暖期间PM2.5及化学组分的浓度均高于非采暖期,表明采暖期间煤炭燃烧的增加对环境空气污染有重要的影响。PM2.5暴露实验的结果表明,A549细胞暴露于PM2.5后,细胞活力水平显著下降,且呈现显然的剂量依赖性,并且随着暴露时间的增加,PM2.5对细胞活力的抑制作用也更加显著。其中,采暖期间PM2.5暴露后的细胞活力水平显著低于非采暖期,表明采暖活动对于人体健康会造成更严重的不利影响。金属元素和PAHs与细胞活力的相关性分析结果表明,Hg、Cr、Co、Ni、Mo、Sb和Ba等金属元素以及PAHs中ACY、FLU、FLA、PYR、BaA、CHR、BbF、DahA和IcdP等组分是PM2.5中毒性作用较为显著的化学组分,与细胞活力之间有显著的负相关性。在采暖期间,PM2.5中的毒性金属元素和PAHs与细胞活力之间呈现更加显著的负相关性,表明对于人体健康存在更加明显的不利影响。通过对PM2.5中金属元素和PAHs的PMF解析结果发现,济南PM2.5中Hg、Cr、Co、Ni、Mo、Sb和Ba等主要的毒性金属元素的来源主要是工业排放和煤炭燃烧源,而FLU、FLA、PYR、BaA、CHR和BbF等主要的毒性PAHs主要来自于燃煤、石油和生物质燃烧源的贡献,济南PM2.5的来源中对人体健康导致不利影响的主要是煤炭和生物质燃烧。本研究通过对济南市PM2.5及金属元素和PAHs的化学特征和细胞毒性作用进行分析,发现济南PM2.5污染在国内外处于较高的水平,通过对比连续两年采集的大气PM2.5样品,发现2017年PM2.5污染较2016年有所改善;PM2.5暴露会对A549细胞活力有显著的毒性作用,且有显然的浓度依赖性;通过相关性分析得到PM2.5中对毒性效应有显著促进作用的化学组分主要是Hg、Cr、Co、Mo和Sb等金属元素以及ACY、FLA、BaA、CHR和DahA等PAHs,通过PMF来源分析发现这些毒性组分的来源主要是燃烧源和工业源。