随着我国空气污染形势日益严峻,人民生态环境需求日益增长,各地区城市积极开展大气污染防治工作已势在必行,近年来,大气PM_2.5仍是我国大部分城市首要空气污染物。因此,正确认识大气PM_2.5污染特征及污染来源对进一步贯彻落实大气污染防治行动计划具有重要指导意义。本研究分别在衡阳市某生活区、交通区、工业区选取设置一个大气PM_2.5采样点,于2015年12月至2016年9月采集了3个点位4个季度的84个大气PM_2.5样品,然后利用ICP-MS及原子荧光光度计测量了PM_2.5中14种金属元素质量浓度,最后讨论并分析了PM_2.5及其金属元素的时间、空间分布特征、健康风险、污染来源及源贡献率。主要研究结论如下:（1）衡阳城区大气PM_2.5质量浓度范围为18.10³25.72μg·m^-3,平均质量浓度为89.65μg·m^-3,时间上,PM_2.5污染水平呈现春季>冬季>秋季>夏季的趋势,空间上,呈现工业区>交通区>生活区的趋势。（2）84个PM_2.5样品中14种金属元素（Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Fe、Zn、Mn、K、Ca、Mg、Al、Hg、As）质量浓度总值为11.89μg·m^-3,占PM_2.5质量浓度总值的13.26%,其中Ca、Al、K、Fe、Mg是PM_2.5中主要元素组分,在所测元素中占比达85.03%,根据我国《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级年均浓度参考限值,发现PM_2.5中重金属Pb、Cd、As超标较明显。（3）PM_2.5中的非致癌物（Pb、Cu、Zn、Mn和Hg）和潜在致癌物（Cd、Ni和As）经呼吸暴露途径对不同功能区人群均不会造成明显健康风险,但致癌物Cr对工业区人群存在较小的潜在致癌风险,9种重金属元素对人群的健康风险指数均呈现出:成年男性>成年女性>儿童青少年以及工业区>交通区>生活区的趋势。（4）利用富集因子法、主成分分析法、正定矩阵因子法3种受体模型解析衡阳城区PM_2.5中金属元素的污染来源,3种受体模型解析结果一致性较好。最终解析得到4类污染源,分别是有色金属冶炼源（72.9%）、化石燃料燃烧源（13.4%）、钢铁生产粉尘源（7.5%）、机动车排放及扬尘源（6.2%）。