近年来临沂市工业化和城镇化进程加快,由此带来了以PM_2.5和PM₁₀为主要污染物的环境污染问题。有害元素可随颗粒物通过呼吸等途径进入体内参与血液循环,危害人体健康。然而目前关于临沂市大气环境颗粒物中元素方面的研究十分有限。为此,本研究于2016年12月至2017年10月分季节对临沂市环境空气中PM_2.5和PM₁₀进行同步采样,分析了元素的季节变化特征和粒径分布特征。结合正定矩阵因子分解模型（PMF）和后向轨迹模型等多种分析方法,进一步判断和识别颗粒物中元素的污染来源。在此基础上,利用健康风险评价模型计算重金属元素经过呼吸途径对不同暴露人群产生的健康风险。研究结果表明:（1）PM_2.5和PM₁₀中23种元素总质量浓度分别为9.79μg/m³和22.00μg/m³,Si是研究区大气中浓度最高的元素,人为污染元素中Zn的浓度最高。大部分元素（除Ti、Ni、Mo、Cd和Mg）呈现冬春季高于夏秋季的分布特征,其中Na、K、Al、Ca和Si在春季的含量最高,与春季沙尘的影响有关;Cu、Zn、Pb和Sb在冬季的含量最高,冬季燃煤取暖是其主要贡献源。（2）PMF源解析结果显示,扬尘源（41.22%）、燃煤与铜冶炼混合源（22.64%）是PM_2.5中元素的主要来源,其次为机动车排放（14.71%）和工业源（13.94%）,而市政垃圾焚烧源（7.49%）的贡献最小。PM₁₀中元素的首要来源是扬尘源（55.47%）,其次是燃煤与铜冶炼混合源（19.80%）、机动车排放（7.48%）和工业源（12.83%）。结合气流后向轨迹聚类和潜在源区分析,发现研究期间西北和西南短距离输送气流占总轨迹比例最高,分别为27.82%和21.37%;山东、河南、安徽和江苏的交界地带是临沂市PM_2.5的潜在贡献源区;重金属的潜在源区主要分布在山东省南部、安徽省北部（淮北）,江苏省西北部（徐州）。（3）临沂市大气PM_2.5和PM₁₀中V、Cr、Co、Ni、Zn、As、Cd和Pb重金属元素产生的非致癌风险可以忽略。Cr、Co、Ni、As和Cd对老年人致癌风险最高,其次是成年人和青少年,儿童最低。其中Co、Ni、As和Cd对不同人群致癌健康风险在可接受范围内,而Cr对成年人和老年人存在致癌风险。（4）PM_2.5和PM₁₀中元素的污染源对暴露人群不存在非致癌风险。燃煤混合源和工业源的致癌健康风险最高,扬尘源最低,其中PM₁₀中的工业源对老年存在致癌危害,主要与炼钢制铁过程中Cr的高贡献有关。