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细颗粒是一类常见的环境污染物，细颗粒的溯源对于其污染控制和毒理学研究都极为重要。然而，细颗粒理化性质活泼，很容易在水、土壤和大气等不同环境介质间迁移;同时，环境基质非常复杂，进入环境的细颗粒很容易发生物理化学转化。这使环境中细颗粒的来源甄别面临较大的分析瓶颈。 本文基于多接受器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICPMS)的同位素分析技术，提出了基于非传统稳定同位素分馏的细颗粒溯源方法，并对环境介质及人体中典型的细颗粒污染物（银纳米颗粒、大气细颗粒等）的来源及赋存状态展开研究。论文主要包括以下几部分内容: 第一部分，总结了细颗粒的分类、环境赋存、环境行为、生物安全性、常见的分析表征方法;重点介绍了细颗粒来源甄别的研究手段——稳定同位素分馏理论及分析技术，提出了本课题的研究目的、研究意义及总体的研究思路。 第二部分，研究了水环境中银纳米颗粒(AgNPs)与银离子（Ag+）相互转化过程中的银同位素分馏，并基于银同位素分馏对AgNPs及Ag+相关转化机制展开研究。通过MC-ICPMS对实验室模拟条件下腐殖酸诱导Ag+生成AgNPs过程、腐殖酸对Ag+吸附过程和AgNPs释放Ag+的过程中银同位素分馏行为的分析，发现腐殖酸对Ag+的吸附过程可能是造成AgNPs自然生成过程中银同位素分馏的重要原因。而AgNPs在光照和黑暗条件下释放Ag+过程中不同的同位素分馏行为暗示其存在不同的离子释放机制。特别的是，天然来源的AgNPs在光照下释放Ag+过程中很可能伴随着Ag+的二次还原，从而导致其与人为来源的AgNPs在该过程中发生了相反的同位素分馏现象。这一现象初步揭示了银同位素分馏在AgNPs来源甄别中的应用潜力。 第三部分，将稳定同位素分馏应用到当前我国面临的严峻环境问题——大气细颗粒(PM2.5)污染的溯源研究中。本文基于MC-ICPMS对2003年和2013年北京地区PM2.5及其7类潜在排放源中Si的同位素指纹信息分析，发现其存在显著的同位素组成差异。在重度污染天气时(＞200μg/m3)，PM2.5中Si同位素比率（δ30Si）低于-1.0‰，揭示煤燃烧是北京地区春冬季PM2.5污染加剧的重要影响因素。此外，Si同位素指纹信息不仅可以用于长时间段内PM2.5的源解析研究，也可以指示单个污染事件的形成机制及来源变化，说明Si同位素指纹是PM2.5来源解析的有效指示物。 第四部分，基于Si同位素的质量平衡原理建立了北京地区2013年PM2.5天然源和人为源贡献率定量评估新方法，揭示了2013年北京地区PM2.5污染中人为源排放占主导地位(贡献率高达(63±10.5)％)。此外，结合Si同位素指纹信息和特征元素比值信息（Si/Al、La/Ce、Ni/V、As/V、Zn/Pb和Cu/Sb），建立了多元线性回归模型并对PM2.5的一次的排放源贡献率进行定量评估，发现2013年北京地区PM2.5污染中人为源贡献率为70.8％。同时，2013与2003年相比，PM2.5天然排放源（如土壤尘）的贡献率有所下降，但是人为排放源（如煤燃烧、工业排放及汽车尾气等）的贡献率出现上升。 第五部分，进一步对PM2.5中NH4+、NO3-、SO42-、OC和EC分析，验证了北京地区PM2.5污染伴随着显著的二次颗粒生成现象。本文也基于二次细颗粒生成过程中Si丰度的稀释效应，建立了PM2.5中二次颗粒贡献率定量评估的新方法，计算了2013年北京地区PM2.5中二次细颗粒贡献率为(79.2±26.1)％，这与通过传统方法得出的(68.8±9.7)％结杲高度吻合。进一步通过对PM2.5中Si同位素指纹特征与二次细颗粒的主要成分和重要前体物进行统计学分析，甄别出PM2.5中二次组分的来源主要与煤燃烧和工业排放有关。 第六部分，本文基于铁(Fe)和铜(Cu)稳定同位素分馏对人体胸腔积液中颗粒物的来源进行了研究。研究发现，人体内胸腔积液中存在大量的颗粒物，其形貌和元素组成复杂。从形貌和元素组成上分析，发现胸腔积液中颗粒物与血液循环中血清内的颗粒物很可能具有同源性。大多数人的胸腔积液中颗粒物的Fe和Cu的同位素指纹信息与体液内的同位素指纹信息存在显著差异，结合生物矿化过程中同位素的分馏规律，可以推断出人体内胸腔积液中的颗粒物存在外源暴露的可能性。 总之，本文基于MC-ICPMS建立了Ag、Si、Fe和Cu同位素比率的高精准分析方法，并开展了水环境中AgNPs的溯源与转化机制研究、大气PM2.5的溯源研究和人体内胸腔积液中颗粒物的来源甄别研究。相关研究结果证实了非传统稳定同位素分馏是细颗粒溯源研究的有力手段。本文研究也为科学评估细颗粒的生态健康风险及有效地管控颗粒污染提供了新的方法学支撑。