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本研究对北京地区冬季PM2.5特性进行了加密观测，结合污染气体、气象数据、后向轨迹模式、PMF(positive matrix factorization)模式和ISORROPIAⅡ(an improved thermodynamic equilibrium aerosol model)模式，分析了北京地区冬季PM2.5的化学组分、来源特征、粒径谱分布和光学特性，探讨了霾发生发展的机制及其影响因素，并进一步研究了不同污染程度下PM2.5的变化特征，和探讨了粒子粒径增长事件的主要特征及形成原因。 研究结果表明，在2014年2月19日-3月15日的观测期间，PM2.5平均浓度为137.7±124.8μg m-3，占了PM10质量浓度的66％。在污染水平从清洁(PM2.5＜75μg m-3)增加到轻-中度污染(75-150μg m-3)，然后再增加到重度污染(150-250μg m-3)和严重污染水平(PM2.5＞250μgm-3）的过程中，除了PM2.5各个组分（水溶性成分，有机碳OC，元素碳EC和微量元素）的浓度增加外，作为主要成分的二次无机组分对PM2.5的相对贡献不断增加，OC和EC对PM2.5的相对贡献减少，这说明二次转化对污染程度的提升有重要作用。同时，PM2.5的酸度（阴离子浓度与阳离子的摩尔比）从0.96增加到1.08。此外，微量元素的富集因子(EFs)值随着污染的加剧而增加，这些结果表明人类活动的排放对污染的加剧起到很重要的作用。 利用PMF模型解析出5种主要的PM2.5来源分别为:二次无机气溶胶、工业排放、土壤尘、交通排放，燃煤和生物质燃烧，这5种来源对PM2.5质量浓度的贡献分别为46％，20％，10％，6％和18％。在清洁水平，工业排放是PM2.5的主要来源，贡献了PM2.5质量浓度的60％。在轻，中度污染时期，除了交通排放贡献了5％，其他来源对PM2.5的贡献都在17％-29％之间，比较接近。二次无机气溶胶在重度污染和严重污染时期是PM2.5质量浓度的最大贡献者，分别贡献了40％和78％。此外，随着污染的加剧，观测地点48小时的后向气团的传输距离持续减少，清洁时期气团在48小时内的传输距离为2000公里，在严重污染时期仅为300公里，并且污染越严重，不同污染水平下来自北京南部的气团的概率越大，从0％（清洁水平）增加到97％（严重污染），这些结果表明区域和局地尺度上从南向北的污染物的输送对北京地区PM2.5浓度的上升起到关键性作用。 观测期间获得的核模态(～10-20nm)、爱根核模态(20-100nm)、积聚模态(100-700nm)和总数浓度(～10-700nm)数浓度平均值分别为3×103，1.7×104，8.4×103和2.8×104cm-3。研究发现，随着污染的加重，核模态颗粒物的数浓度减少，爱根核模态颗粒物的数浓度基本保持不变，而积聚模态颗粒物的数浓度不断增加了。此外，观测期间粒子粒径增长事件的发生频率约占观测天数的40％，粒径增长的速率为3.1-10.9nm h-1，其中污染时期的粒径增长的更快，一方面可能是污染环境中气态前体物浓度增大，单位时间内向粒子表面输送的气体分子数增多，导致粒子表面的气体转化速率加快，从而使得污染时期的粒径增长的更快;另一方面也可能是污染环境中污染物之间的化学反应加强，促进了气体在粒子表面的反应转化速率，从而导致污染时期的粒径增长的更快。 区域输送和化学转化是引起严重霾污染的两个主要因素。在观测期间的5次霾污染事件中，研究发现这两个因素在不同的污染水平扮演了不同的角色。在每个污染事件发生的最初12个小时，PM2.5浓度均增加了120μg m-3左右，从清洁水平上升到轻-中污染水平。同时，亚微颗粒物(～10-700nm)数浓度、平均粒径和体积浓度均表现了明显的增加。此刻，北京地区盛行南风，并且北京南部地区比北京更早出现轻-中度污染，因此，北京地区污染初期PM2.5快速的增加很可能是由来自南部的污染物的区域输送引发的。随后，PM2.5继续提升到重度和严重污染水平，此时当地的风速较弱，相对湿度高，臭氧浓度低。增加的PM2.5以二次无机组分为主，在重度和严重污染水平，二次无机组分分别贡献了PM2.5质量浓度的45％和55％，表明二次转化是污染的加剧的重要因素。此外，在重度和严重污染水平，亚微颗粒物的数浓度基本不变，但亚微颗粒物的平均粒径和体积浓度不断增加，这很可能是由颗粒物表面的非均相反应造成颗粒物粒径的增长造成的。因此，研究结果表明，在本文的北京冬季5次污染事件中，来自南部的区域输送是严重污染前期PM2.5快速增加的主要原因，严重污染后期PM2.5增加主要是由静稳时期背景下局地污染物的非均相反应引起。 观测期间散射(σsp)系数，吸收(σabs)系数和单次散射反射率(SSA)的平均值分别为581.0Mm-1，44.5Mm-1，0.88。随着PM2.5浓度增加，其散射（σsp）系数，吸收(σabs)系数和单次散射反射率(SSA)同步增加，说明光学参数与气溶胶质量浓度密切相关。污染期间，σsp和σabs分别增加到清洁时期的12倍和5倍。此外，污染时期PM2.5的SSA也会明显增加，说明PM2.5的散射系数比吸收系数增加的速度更快，这与污染时期气溶胶的散射性气溶胶组分（如二次气溶胶和有机物等）浓度增加的更快有关。利用IMPROVE方法分析了各化学组分对散射系数的贡献，发现有机物(OM)，硫酸铵((NH4)2SO4)，硝酸铵(NH4NO3)是PM2.5中最主要的散射性组分。随着污染程度的加剧，虽然各个化学组分贡献的散射系数均增大，但是各化学组分对散射系数的相对贡献率不同，从清洁时期到严重污染时期，OM对散射系数的贡献率从66％下降到29％，(NH4)2SO4和NH4NO3对散射系数的贡献率分别从13％和12％增加到32％和37％，并且在严重污染时期(NH4)2SO4和NH4NO3成为散射系数的主要贡献者。