随着城市化进程的不断加快,以空气污染和热岛效应为代表的城市环境问题日益突出。空气污染对居民身体健康和城市环境都造成负面影响;城市热岛既影响城市的气象气候,又引发许多疾病;空气污染和城市热岛已成为居民日常生活的阻碍和城市发展的制约因素。众多研究表明,城市热岛与空气污染相互作用,选取PM_2.5为空气质量指标,研究城市热岛与PM_2.5的时空耦合关联,探究城市环境问题现状,对提高居民的生活质量、促进城市可持续发展具有重要意义。本文以北京市为研究区,以2015-2018年空气质量监测站历史时刻数据、2015-2018年国家气象站的历史日值数据和2015年MODIS温度合成月数据为数据源,利用统计分析、空间分析、相关性分析等方法主要完成了北京市PM_2.5时空分异分析、北京市热岛效应分析以及城市热岛与PM_2.5的时空耦合关联分析三个模块的内容,并得出以下结论:（1）北京市空气污染严重,但呈现逐年好转状况;PM_2.5浓度天变化存在两个峰值,分别位于北京市早晚高峰之后;PM_2.5浓度冬季污染最高、夏季污染最低;不同地点的污染物浓度空间差异较大,高污染更容易出现在北京市城六区和东南部人类活动频繁的区域。（2）北京市的热岛现象比较严重,每年的平均热岛强度都高于2.5℃;北京市热岛效应冬季最强,夏季最弱;北京市存在多个高温中心,白天热岛分布情况与建成区范围更吻合,中心城区的温度不一定高于周边地区;而夜间热岛更集中于北京市中心城区,中心城区的温度明显高于周边区域。（3）城市热岛效应与PM_2.5在时间和空间上都存在耦合性。从时间耦合性来说,长期累积视角上热岛效应与城市的PM_2.5存在正向耦合,短期变化视角上二者存在负向耦合;从空间耦合上来说,热岛效应产生的温度分异会对PM_2.5浓度产生正向影响;北京市内部耦合协调度空间差异较大,且与人类活动密切相关,人类活动密集的区域,更容易出现高温和高污染聚集。本文在探讨城市热岛和PM_2.5的时空耦合关联时,从长期累积视角和短期变化视角分析时间耦合,从空间的相关性和内部耦合协调度分析空间耦合,为后续深入研究提供新思路,为后期改善居民生活环境提供理论支持。