挥发性有机化合物（VOCs）和颗粒物（PM）在我国的排放负荷巨大,是城市大气复合污染中的重要前体物和组成部分,二者通过持续在大气中的反应和传输,恶化空气质量,影响气候变化,并危害人体健康。西北地区由于沙尘量高且湿度低,大气环境具有特殊性,且近年来二次污染程度不断加剧。以往的研究较少涉及这一环境下的VOCs和PM,也缺乏对沙尘环境VOCs生成二次污染机制的科学认识。本文针对西北甘肃省和新疆维吾尔自治区（甘新地区）城市,开展相关系统研究,系对前人研究的一个重要补充,对我国大气复合污染防控和居民健康保障具有重要科学意义和实用价值。本文基于质子转移反应质谱仪（PTR-MS）和颗粒物采集分析技术,对甘新地区十三个城市大气中的VOCs和三种粒径PM(PM10、PM2.5和PM1)进行采样分析。通过受体模型、拉格朗日扩散模型和健康风险评估等模型的模拟研究,探讨了甘新城市大气中的VOCs和PM的污染特征、来源和环境健康效应。主要结果如下:一、阐明了甘新地区城市大气中VOCs及组分的污染特征。结果表明:大气中平均总VOCs（TVOCs）浓度为41.84±7.56 ppbv,浓度呈现出日间高于夜间的规律,说明受日间人为生产生活的影响。氧化性VOCs（OVOCs）是VOCs的重要组分,其中高浓度甲醇与其背景浓度和各站点的工厂方向气团有关。VOCs总浓度高于国内外其他城市,主要为甲醇和乙醛高,而芳香烃则低于其他城市。二、阐明了甘新地区城市大气中PM及组分（水溶性无机离子、碳质气溶胶和无机元素）的污染特征。结果表明:大气中PM10、PM2.5和PM1的平均质量浓度分别为139.39±32.63μg/m~3、77.66±25.39μg/m~3和44.76±17.59μg/m~3,浓度总体呈现出日间低于夜间的规律,说明受夜间低边界层和重型卡车排放的影响。无机离子和矿物粉尘是该地区城市PM的主要种类。PM污染分为人为污染和沙尘污染两种类型,优先降低硫酸盐、硝酸盐和铵盐（SNA）和Ca2+可以有效减少污染的发生。三、解析了甘新地区城市大气中VOCs和PM的当地和远距离来源。结果表明:大气VOCs有八种来源,包含住宅生物燃料+废物处理、生物来源、混合工业过程-煤炭、二次形成、生物质燃烧、混合工业过程-燃油、汽车尾气和溶剂使用。本地来源和远距离传输分别贡献了67.5%和32.5%的VOCs污染。大气颗粒物有六种来源,包含二次形成、沙尘、交通、煤炭燃烧、金属工业和生物质燃烧;本地来源和远距离传输分别贡献了57.5%和42.5%的PM污染。四、揭示了甘新地区城市大气中VOCs对臭氧（O3）和二次有机气溶胶（SOA）的影响。结果表明:形成O3的主要VOCs组分是乙醛、三甲基苯、丙烯、异戊二烯和甲醇;主要来源是住宅生物燃料使用和废物处理、混合工业过程-燃料和溶剂使用。形成SOA的主要VOCs组分在低NOx浓度下是C10-芳香烃、二甲苯和苯乙烯,在高NOx浓度下是苯、C10-芳香烃和甲苯。形成SOA的主要来源是汽车尾气和溶剂使用。通过拟合估算值和实测值得出,VOCs氧化可解释SOA形成的6.1-20.7%。五、评估了甘新地区城市大气中VOCs和PM中重金属的健康风险。结果表明:VOCs的非致癌风险显著,致癌风险处于可接受水平;乙醛的非致癌风险和萘的致癌风险较高。PM中重金属的非致癌风险和致癌风险都显著。PM10的致癌和非致癌风险高于PM2.5,Mn的非致癌风险和As的致癌风险较高。综上所述,甘新地区城市大气中VOCs和PM及组分存在不同程度的污染,具有明显的时空变化规律。VOCs和PM的本地来源贡献相对更强,沙尘环境对VOCs氧化反应的促进作用可能有限。为减少二次污染（O3和SOA）的生成,需优先管控VOCs组分乙醛和苯,以及来源住宅生物燃料使用+废物处理和汽车尾气。为减少毒性污染对人群健康的危害,需优先管控乙醛、萘、Mn和As元素。