近年来，我国华北平原地区空气污染问题较为突出，灰霾污染频繁发生，已经成为国内外广泛关注的焦点。灰霾污染主要是以空气动力学直径小于2.5μm的细颗粒物（PM2.5）为首要污染物，PM2.5不仅能吸收和反射可见光从而影响大气能见度，而且能进入人体的支气管和肺部从而增加了发病率和死亡率，因此认识PM2.5的理化性质、来源以及演化过程对于探究霾污染的形成与大气颗粒物污染防治至关重要。然而，目前对PM2.5的研究多集中在城市地区，对农村地区农民活动阶段性排放的研究较少。农村地区的大气污染排放由于缺乏控制措施，可能对区域灰霾的形成具有明显贡献。例如来自居民散煤燃烧排放的典型大气污染物的排放因子要比工业锅炉和燃煤电厂高出1-3个数量级。为此，本研究主要在华北地区典型城市（北京市区、保定市区及望都县城）和农村（东白陀村）区域，利用中流量采样器对大气颗粒物各组分进行为期近3年的连续观测（2014-2016年），系统研究了农村面源大气污染排放对区域空气质量的影响，并取得以下主要研究成果：

      （1）基于2014年北京站点和东白陀站点大气PM2.5中水溶性离子的对比，结果表明农民活动阶段性排放对北京大气水溶性离子具有明显贡献。在秋季和冬季，两个站点相对较高的K+浓度证实了农作物秸秆燃烧对北京地区大气中K+的贡献。在冬季，两个站点Cl-浓度的明显抬升，以及北京地区Cl-/K+比值和Cl-在水溶性离子中比例的显著增加均可归咎于冬季散煤燃烧取暖过程。在夏季，两个站点明显较高的Cl-/Na+比值，东白陀地区相对较高的Cl-浓度以及北京地区Cl-在水溶性离子中比例的显著抬升均可被认为由于华北地区玉米施肥期间NH4Cl化肥的广泛使用。在玉米收获和土壤翻耕期间，两个站点明显较高的Ca2+浓度以及北京地区Ca2+在水溶性离子中比例的抬升表明秋季集中农业活动对区域矿质气溶胶具有显著贡献。在秋季重污染期间常伴随着Ca2+浓度的明显抬升，表明农作物收获和土壤翻耕过程排放的矿质气溶胶不仅能增加大气一次颗粒物的浓度，而且通过NO2和SO2在其表面发生的非均相反应极大促进大气硫酸盐和硝酸盐的二次形成。后向轨迹结果也表明北京地区大气水溶性离子的最高浓度通常受南面或西南面气团主导，而北京的南部和西南部正是分布着高密度农民的污染重灾区。               （2）基于2014-2015年春冬两季北京、保定、望都及东白陀四个站点PM2.5中关键物种的日变化、组成和相关性特征，结果表明居民散煤燃烧对华北地区区域大气PM2.5具有显著贡献。东白陀站点的典型水溶性离子（如Cl-、NO3-、SO42-和NH4+）浓度在2014-2015年两个冬季明显高于北京站点，而在两个春季基本与北京站点相同。与其他三个站点相比，2015年冬季东白陀站点明显较高的OC、EC及二次无机离子（NO3-、SO42-、NH4+和Cl-）浓度表明农村地区的污染物并不是受临近城市的传输主导，而是来自于当地排放。居民散煤燃烧作为农村地区OC和EC的主要源，也会排放大量的气态前体物（NOx、SO2、NH3和HCl），这些气态前体物在OC和EC表面的非均相或多相反应可对二次无机离子具有显著贡献。望都站点和保定站点的OC、EC、NO3-和SO42-的质量比例与东白陀站点非常接近，但与北京站点存在明显差异，表明望都和保定地区由于完全被农村包围而受居民散烧煤的影响较大。当PM2.5大于150μg/m3时，四个站点OC/EC的比值几乎相同（4.8），表明在重污染时期居民散煤燃烧也对北京地区大气PM2.5具有显著贡献。PM2.5中各物种显著相关（p<0.05）数量从农村地区到城市地区的明显增加进一步证实居民散煤燃烧是农村地区典型物种的主要来源，而同时表明城市地区大气PM2.5中各物种主要受包括当地排放及区域传输的复杂源所主导。OC、EC、Cl-、NO3-和NH4+在四个站点的相关性均较强，而SO42-和OC（或EC）仅在北京站点具有较强的相关性，表明SO42-通过非均相或多相反应的生成速率可能低于NO3-、NH4+和Cl-。根据化学质量闭合法，在北京、保定、望都及东白陀四个站点居民散煤燃烧排放的一次颗粒物对大气PM2.5的贡献分别可约达32%、49%、43%和58%。

      （3）基于2016年冬季北京站点PM2.5中关键物种的小时变化及重污染期间二次气溶胶的污染特征，结果表明在严重污染时期大气H2O2对SO42-生成产率具有显著贡献。NO3-、SO42-和NH4+在重污染时期的明显抬升表明大气颗粒物的二次生成对灰霾的形成具有主要贡献。在相对湿度60%附近，NOR的缓慢下降、气溶胶水含量的陡然增加以及NOR/NHR的比值趋于稳定表明大气NO3-在此条件下以NH4NO3形态发生潮解。SOR在相对湿度60%附近的猛然抬升表明液相反应对SO2转化的极大促进。基于大气H2O2实际浓度的精确测定以及重污染期间大气颗粒物pH值的详细计算，发现北京重霾期间H2O2对SO2的氧化生成SO42-的贡献要明显高于NO2和O3。此外，在PM2.5浓度高于100μg/m3时，几种典型大气氧化剂（H2O2、NO2和O3）对SO42-生成产率贡献之和无法弥补SO42-的缺失源，表明在北京冬季严重污染期间仍存在未知的SO42-生成机制。