快速的城市化进程和高速的经济增长增加了中国特大城市的空气污染事件的发生。上海作为中国特大城市之一,近年来经常遭受严重的雾霾天气的干扰。大气细颗粒物（其空气动力学直径小于2.5微米）是中国的大多数城市雾霾发生的主要原因。近些年,较多的研究集中在颗粒物中的类腐殖物质（HULIS）上,HULIS是大气中普遍存在的水溶性有机化合物,它能够促进活性氧（ROS）的产生,因此在气溶胶化学和颗粒物的健康效应方面有着重要作用。然而,大多数的HULIS研究报道都侧重于理化表征和来源鉴定,或通过使用非细胞系统来测量其氧化潜能,但对于HULIS细胞毒性的研究较少。本研究中,在2015年11月29日至12月17日以及2016年3月17日至2016年4月30日期间的霾天和非霾天,采集了上海郊区大气中的23个PM_2.5样品。通过固相萃取（SPE）方法分离出水相HULIS-C,并使用TOC-VCPN分析仪对HULIS-C含量进行定量。此外,还定量分析了PM_2.5的水溶性有机组分,有机碳/无机碳组分（如WSOC,OC/EC）以及离子种类(包括5种阴离子,F^-,C1^-,NO₃^-,SO₄^2-,C₂O₄^2-和5种阳离子,NH₄⁺,Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺);利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析了29种元素;使用非细胞系统—DTT平均法分析了HULIS和HULIS或SRFA-Fe（II）二元混合物的氧化潜能。此外,通过活性氧测定和细胞毒性实验（ROS和MTT）研究了HULIS和HULIS或SRFA/Fe（II）二元混合物对A549细胞的细胞毒性,此外,利用气团的72小时的反向轨迹,聚类分析和两个杂交受体模型（PSCF和CWT）分析了上海PM_2.5和HULIS的潜在来源区域。研究的摘要如下:1.在冬季,霾和非霾天的PM_2.5日均质量浓度分别为126.54μg/m³和85.55μg/m³,春季为93.77μg/m³和63.29μg/m³。除春季非霾天外,其他的平均质量浓度均高于国家空气质量的标准。PM_2.5质量的季节变化规律表现为冬季（霾）>春季（霾）>冬季（非霾）>春季（非霾）;冬季雾霾天PM_2.5的质量浓度约为冬季非雾霾天和春季雾霾天的1.5倍,约为春季非雾霾天的2倍。在雾霾天和非雾霾天中,PM_2.5浓度与可见度呈正相关（p<0.05）。此外,PM_2.5的质量浓度与平均气温显著负相关,与湿度负相关,而在春季雾霾天,相对湿度与能见度呈负相关。因此,上海PM_2.5浓度升高和霾的形成主要与各自的气象条件有关。2.碳组分（OC,EC和TC）的质量浓度与PM_2.5的质量浓度有不一致的季节变化特征,而水溶性无机离子的质量浓度受天气条件的影响更大。在冬季和春季的雾霾和非雾霾天,OC平均质量浓度分别为16.6μg/m³,11.76μg/m³,7.79μg/m³和7.3μg/m³,冬季雾霾和非雾霾天的EC质量浓度为4.3μg/m³,春季为2.0μg/m³。在冬季和春季雾霾天,OC对PM_2.5的贡献率分别为10-22%,7-14%,非雾霾天OC对PM2.5的贡献率分别为10-17%和8-17%。除特别采样日外,两个季节的OC/EC比率都极高（2-6）,而春季在非雾霾天中观察到的最高的OC/EC比值。此外,在春季雾霾和非雾霾天的样品中,OC的质量浓度与EC的质量浓度有很强的相关性,这表明城市和工业来源（车辆和/或燃煤排放物）对OC/EC的影响较大;而冬季OC和EC之间没有发现相关性。3.在雾霾天气和非雾霾天气,硝酸盐,硫酸盐和铵盐都是上海郊区PM_2.5主要的组分。但是所有分析离子的质量浓度的高低取决于天气状况。除冬季非雾霾天外,这三种离子(NH₄⁺+NO₃^-+SO₄^2-:SIA的总和都占了TWSI的80%以上。在分析的离子中,与其他研究相比,本次研究的草酸浓度显着升高;冬季雾霾天的草酸浓度超过非雾霾天气草酸浓度的近2倍,春季雾霾天的超过非雾霾天的1.3倍。此外,冬季雾霾天和非雾霾天的K⁺离子超过春季的2-3.5倍。春季非雾霾天的大多数PM_2.5样品显示出低的NO₃^-/SO₄^2-比率,这意味着固定源对PM_2.5的污染有很大影响。在上海郊区,K,Na,Al和Fe是最丰富的金属元素,而K和Fe约占总金属（TMs）的20%,Na元素的比例最低。生物质燃烧,二次气溶胶形成和工业排放是冬季PM_2.5形成的主要来源,而春季PM_2.5除受上述因素外还受到地壳来源物质的影响。4.非雾霾天的HULIS-C质量水平高于其他季节的雾霾天样品中HULIS-C的浓度。春季雾霾和非雾霾天的HULIS-C平均浓度为（2.34±0.70μg/m³和1.94±0.88μg/m³）,高于冬季（1.93±0.95μg/m³和1.31±0.28μg/m³）。此外,研究显示春季HULIS-C对WSOC,OC和PM_2.5的贡献（～54%,28%,3%）相对高于冬季（27%,11%,2%）,尽管冬季雾霾天样品PM_2.5中WSOC含量超过春季的4倍,非雾霾天超过3倍。但这些结果表明,在雾霾和非雾霾天,春季形成的疏水组分比冬季更为重要。HULIS-C与PM_2.5的化学成分的相关性结果与PM_2.5的相关性一致。此外,HULIS-C浓度变化模式与K（生物质燃烧示踪剂）和SIA的模式相似。冬季HULIS-C形成主要与有机碳（OC）排放,生物质燃烧,二次无机气溶胶形成过程以及冬季的工业排放源有关,而在春季的形成除上述外还包括地壳源和海洋气溶胶;5.DTT的结果表明,单独的HULIS或SRFA的总DTT消耗率最高,而与Fe（II）络合后形成的的络合物的DTT消耗较低。但是HULIS或SRFA-Fe（II）络合物的消耗速率比单独的Fe（II）高,表明有机金属络合对活性氧的产生具有很大的影响。在两个季节中,大气HULIS的DTT消耗量均高于其替代物（SRFA）。这是由于大气HULIS的来源,排放,老化时间和运输途径都与其代替物不同所致。在DTT_m中,HULIS的氧化潜能遵循冬季（非霾）>冬季（霾）>春季（非霾）>春季（霾）的模式,而DTT_v活性表现出季节性变化的顺序。HULIS和其Fe II)络合物的DTT_v和DTT_m有很强的相关性,HULIS及其Fe（II）络合物的DTT_v与碳质组分,离子以及金属都很强相关性,春季相关性更加明显。6.ROS测定的结果表明,单独的HULIS或SRFA（Suwannee River Fulvic Acid）化合物产生的ROS水平高于HULIS-Fe II络合物和Fe（II）。DTT和ROS的相关结果相互一致。单独的大气HULIS样品在无细胞系统的DTT分析和基于细胞的ROS分析中均表现出强大的氧化潜能。DTT和ROS的相关结果也较为一致,但冬季的ROS与大多数金属负相关。7.细胞毒性（MTT）结果显示,在高HULIS浓度（50μg/ml）下观察到的最高细胞死亡率（44%）,在10μg/ml处观察到最低的细胞死亡率。与DTT和ROS测定不同,细胞死亡率显现出与DTT和ROS测定结果有相反趋势。HULIS-Fe（II）所导致的细胞死亡率最高可能是由于HULIS-C与Fe（II）的混合时间（40min）以及Fenton样反应的参与所致。有趣的是,有机金属络合时间和Fe（II）诱导的Fenton反应在细胞死亡率中都起着重要作用。在这些季节的样品中,DTT和ROS具有很强的相关性,而MTT和ROS之间也显示出高度的相关。研究结果表明,冬天A549细胞的细胞死亡率与PM_2.5中含碳物种（除EC）具有很强的正相关性;而在春天A549细胞死亡率与WSOC,OC,EC显示负相关性。8.根据反向轨迹和PSCF和CWT模型,确定了冬季雾霾和非雾霾天PM_2.5和HULIS-C的主要潜在来源区域是长三角地区,包括内陆地区（江苏,山东,河北,安徽）和海域（黄海,东海,环渤海）。在春季雾霾天,PM_2.5和HULIS-C主要受到长三角地区,邻省（江苏）,本地（上海的城市化和工业化地区）和海洋地区的影响,其他国家（日本和朝鲜）的影响中等。在春季非雾霾天,除上述区域外,包括珠三角在内的区域污染物会影响上海PM_2.5及其HULIS的形成。在两个季节中,上海本地（城市化和工业化地区）对HULIS-C和PM_2.5都做出了重大贡献,而远程运输（西北地区）的影响很小。