本论文利用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、图像分析技术(IA)和DNA评价法(Plasmid Scission Assay)等方法手段,研究了北京市、天津市和唐山市PM10和PM2.5样品的理化特征及生物活性。FESEM研究表明,单颗粒的类型有矿物颗粒、球形颗粒、烟尘集合体和未知颗粒,三个地区均以未知颗粒和矿物颗粒为主。颗粒物粒径分析结果表明,春季由于北京的沙尘暴天气,空气中大于1μm的矿物颗粒体积占到80%以上,唐山和天津的颗粒物粒度分布特征相似,数量上以0.1-0.7μm范围内的细粒子为主,体积上以大于1μm的粗颗粒为主。ICP-MS分析结果显示京津唐城市群PM10全样微量重金属元素中Cr、Ni、Cu、Zn、Sri、Ba Pb Fe等浓度较高,PM10中重金属的浓度在水溶部分中差别很大,其中Zn的浓度最高,其次是Ni、Pb、Mn等。质粒DNA评价法的研究结果表明：颗粒物全样样品在500μm/mL剂量水平上时,春季北京、天津和唐山三个地区的颗粒物对DNA的损伤率分别为31.2%、41.76%、45.3%,夏季损伤率分别为52.8%、68.4%、65.3%,夏季颗粒物对DNA的损伤率更大,天津和唐山的颗粒物对DNA的损伤率高于北京。对颗粒物的毒性来源分析表明,颗粒物毒性的主要来源为Cu、Zn、Co、Ni等重元素。