近年来,灰霾肆虐我国各地,严重影响人们的生产生活和身心健康。如何针对灰霾颗粒物及其成分的来源、形成和迁移转化进行定性或定量解析一直是大气环境科学研究中的重要课题,而相关研究结果表明,稳定同位素技术的应用能够有效应对上述问题。天津市作为京津冀地区典型的特大城市,冬季细颗粒物污染十分严重。基于此,本研究在天津市南开区按夏（2016年7月）、冬（2017年1月）季分别进行为期两周的PM_2.5昼夜区分连续采样,通过分析PM_2.5中水溶性无机离子和稳定硫、氮同位素组成的季节、昼夜变化特征,探讨PM_2.5中无机硫、氮组分的存在形式及硫酸盐和硝酸盐的主要来源与形成机制,以期为控制和治理大气污染提供理论依据。获得以下主要认识和结论:（1）研究区PM_2.5的平均质量浓度冬季(160.2μg m^-3)约为夏季(40.18μg m^-3)的4倍,主要受不同季节气象条件（温度、湿度和降水等）差异的影响;冬季白天与夜间PM_2.5的平均质量浓度相等,而夏季白天与夜间分别为37.31μg m^-3和43.04μg m^-3,二者差异不显著。（2）研究区PM_2.5中的水溶性无机离子以SO₄^2–、NO₃^–、NH₄⁺等二次离子为主。根据Pearson相关性分析,冬季昼夜水溶性离子可能均以NH₄NO₃、（NH₄）₂SO₄（或NH₄HSO₄）、NH₄Cl、KCl和NaCl的形式存在;而在夏季,白天其可能主要以（NH₄）₂SO₄（或NH₄HSO₄）、Ca（Cl）₂的形式存在,夜间则以KCl、NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄的形式存在。[NO₃^–]/[SO₄^2–]比值冬季（0.91）高于夏季（0.50）,说明天津市PM_2.5的主要来源仍以固定源为主,移动源的影响不可忽视。（3）研究区冬季PM_2.5样品δ³⁴S-SO₄^2–值（+5.5‰）与北方地区煤炭的δ³⁴S值（+6.6‰）接近,结合天津地区实际,表明冬季PM_2.5中的SO₄^2–主要受燃煤的影响;而夏季该值为+3.0‰,说明生物成因硫可能是PM_2.5中SO₄^2–的重要来源。（4）研究区冬、夏季PM_2.5中NO₃^-的δ¹⁵N值分别为+15.3‰和+1.1‰,推测其在冬季的主要来源是燃煤,夏季则可能受机动车尾气以及土壤等多重因素的共同影响;而冬、夏季PM_2.5中δ¹⁸O-NO₃^-值分别为+85.1‰和+67.1‰,表明夏季NO₃^–主要由NO_x的OH?氧化生成,而其在冬季O₃的氧化与水解途径影响较大。（5）利用改进的贝叶斯混合模型计算各种典型NO_x污染源对PM_2.5中NO₃^–的贡献,发现冬季期间,燃煤产生的NO_x是PM_2.5中NO₃^–的主要来源,其次是机动车尾气和生物质燃烧,微生物活动的贡献最低;而在夏季,微生物活动对大气中硝酸盐的贡献最大,其次是生物质燃烧与机动车尾气,燃煤源的贡献最低。