随着我国社会经济的快速发展,城市大气环境污染问题日益严重。独山子区作为我国西北地区重要的石油化工地区,大气污染情况逐年增加,来源也从以前的沙尘,逐渐转化为含有工业废气、汽车尾气和燃煤排放物及扬沙的混合源。本研究对独山子区2015年9月至2016年7月四个季节采集的大气细颗粒物(PM_2.5)的化学组分（20种金属元素、8种水溶性离子（Water Soluble Ions,WSIs）、有机碳（Organic Carbon,OC）、元素碳（Element Carbon,EC）和16种多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,PAHs））进行了分析,获得了独山子区大气PM_2.5质量浓度水平及化学组分浓度特征,研究结果表明:1.采样期间独山子区PM_2.5的平均质量浓度为62.85±43.51μg m^-3,季节性分布特征为冬季(95.47±61.71μg m^-3)>秋季(70.22±25.32μg m^-3)>春季(56.14±37.15μg m^-3)>夏季(33.22±17.71μg m^-3),具有明显的季节性特征;PM_2.5与湿度、SO₂和NO₂呈正相关,与温度和风速呈负相关,与O₃没有相关性。2.PM_2.5中20种金属元素总质量浓度为7.32μg m^-3,占PM_2.5质量浓度的16.11%。地壳元素（Na、Mg、Al、K、Ca和Fe）为主要金属元素,Pb和Cd主要来自人为污染;采样期间致癌金属和非致癌金属单组分致癌危险和非致癌风险度均低于阈值,但致癌风险总和大于阈值,非致癌风险度总和接近阈值,并且采样期间儿童暴露剂量均大于成人,说明独山子区大气PM_2.5中的金属元素的毒性不可忽视。3.总水溶性离子的质量浓度占PM_2.5质量浓度的31.17%,其中SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺为主要的水溶性离子,占总离子浓度的72%左右;NO₃^-/SO₄^2-值变化范围在0.14¹.27之间。PM_2.5中OC的质量浓度变化范围为1.26μg m^-317.40μg m^-3,年均值为7.13μg m^-3;EC质量浓度变化范围为0.29μg m^-33.00μg m^-3,年均值为1.25μg m^-3。总有机碳（TOC）平均质量浓度为12.55μg m^-3,占PM_2.5质量浓度的34%。采样期间OC/EC的值均大于2,二次有机气溶胶（Secondary Organic Carbon,SOC）的季节性变化特征为冬季(3.37μg m^-3)>夏季(2.19μg m^-3)>春季(2.19μg m^-3)>秋季(2.19μg m^-3)。4.采样期间总PAHs质量浓度年均值为17.00 ng m^-3,其中重组分（5环以上）PAHs为主要组分;异构体比值法表明,生物质燃烧、燃煤和汽车尾气是PAHs主要的来源。PAHs毒性分析表明,秋季和冬季多环芳烃的平均ICR值大于健康指标水平10^-5,有一定的健康风险。5.不同的季节来自不同方向的气团控制独山子区大气。其中来自塔克拉玛干沙漠方向的气团轨迹条数所占百分比最高;正交矩阵因子模型证明,独山子区大气PM_2.5的主要来源分别为:汽车尾气（9.43%）、生物质燃烧（10.86%）、燃煤（18.45%）、工业排放（12.15%）、二次气溶胶（18.26%）和扬尘（30.85%）。