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水溶性有机碳和水溶性无机离子是气溶胶的重要组成，其对人类健康、能见度和气候变化等方面都有重要影响，因而成为大气环境领域的研究热点。气溶胶的热解特性是气溶胶的重要性质之一，其可以反映气溶胶的化学性质、形成机制和来源。然而，因气溶胶组成复杂，常规的分析方法难以充分获取其不同组分的热解信息。因此，发展和应用新的实验测定方法，特别是热解方法，对研究气溶胶的组成特征和形成途径有重要的学术价值和现实意义。 针对目前常规分析方法测定水溶性有机碳(WSOC)仅能获取WSOC的总量而无法获得WSOC的热解特征的不足，本研究利用WSOC在水中快速解析的特性以及样品膜自身的过滤作用，通过使用热-光分析法测定样品膜在被水过滤提取前后的有机碳(OC)含量，从而可以获取WSOC在不同温度演化下的碳组分信息。使用该方法，研究了2010-2011年北京大气气溶胶样品中的水溶性有机碳的不同碳组分的浓度水平和变化规律，结合多种常规化学组分分析，应用源解析模型，分析了WSOC的来源，并从WSOC的采样误差、质量浓度的时间变化、人为因素和自然因素影响、以及WSOC与其他化学组分的相关性分析等方面展开讨论，进而提高我们对WSOC的化学特性、形成途径和来源的认识。结果表明，观测期间WSOC的平均值为10.2μg m-3，呈现冬季高，夏季低的特征，体现了冬季燃煤的影响。然而，WSOC/OC的比值（平均值0.52）表现为春夏季较高，秋冬季较低的趋势，表明光化学反应形成对于WSOC的重要性。WSOC的采样误差(18.2％)要高于OC的采样误差(13.4％)，该结果突出了利用合理的采样方法和误差修正手段对于水溶性有机物采样的重要性。WSOC与二次有机碳以及水溶性离子的相关性结果表明，虽然WSOC在春季和冬季受到明显的生物质气溶胶的影响，但是WSOC和二次物种的强相关性表明了其二次形成的特性。不同温度下演化的OC和WSOC碳组分的结果表明，不同碳组分的WSOC/OC比值变化很大（最高为0.92，最低值为0.30），其季节变化规律也十分明显，因此可以被应用于来源解析。利用正定矩阵因子分解法(PMF)，识别了四个来源因子。根据碳组分的热解性质，其中三个因子分别和低、中和高的分子质量有机物有关;另一个因子和二次无机气溶胶的形成过程有关。年均来说，四个因子分别占到WSOC来源的20.5％、46.2％、12.4％和20.9％。 针对常规采样和分析方法对不同种类的无机盐定量困难和易受到采样误差影响的问题，本研究利用挥发性的铵盐(NH4NO3和NH4Cl)和非挥发性的铵盐((NH4)2SO4)在特定温度下可以被热解分离的特性，发展了扩散管-多级采样膜和热解方法。该方法可以实现对不同种类的无机盐以及相关气体前体物的测定，同时还可以避免常规采样的气-固反应和挥发性铵盐损失的误差影响。利用该方法研究了2013-2014年冬季和夏季的北京大气气溶胶中不同种类的无机盐类的形态分布和时间变化规律，进而提高了对水溶性无机盐的大气化学过程和形成机制的理解。将该方法获得的观测数据输入到热力学平衡模式ISORROPIAⅡ中，进一步考察无机物种的气-固平衡特征和热力学平衡模型的预测能力，并利用该模型进行敏感性实验，评价前体物排放强度变化时气溶胶中二次离子的相对变化程度以为制定污染控制政策提供依据。观测结果显示，(NH4)2SO4、NH4NO3和NH4Cl是气溶胶无机盐的主要存在形式，且主要存在于细粒径中。和地壳元素结合的硫酸盐，硝酸盐和氯盐在土壤尘浓度较高的北京市对无机盐的贡献也很重要。金属硫酸盐在冬季和夏季分别占总硫酸盐的19％和11％，其来自于非均相反应或者直接的燃煤飞灰排放。金属硝酸盐在冬季和夏季分别占总硝酸盐的33％和15％。通过比较NH4NO3的理论热力学常数和实际观测值，发现冬季有足够的气态前体物来形成稳定的NH4NO3，而夏季硫酸盐和地壳元素的内部混合对NH4NO3的生成有十分重要的作用。通过对比观测结果和热力学模型ISORROPIAⅡ模拟结果，发现该模型在预测气-固分布时，偏差在合理范围内，而在预测不同种类的无机盐类时，模拟值和观测结果相差较大。这意味着模型中对地壳元素处理的假设对于无机物种体系的气-固分布和提高模型的预测能力十分重要。气溶胶前体物浓度变化的敏感性分析结果表明，当前减少北京大气中的总硝酸(TNO3)或总硫酸(TSO4)均可有效降低气溶胶的质量浓度，而当TSO4降低到较低浓度时，需要更合理的控制TNO3，以防止气溶胶质量浓度的反弹。 综上所述，本研究通过发展和应用热解方法，研究了北京市大气气溶胶中水溶性有机碳和水溶性无机盐的浓度水平及组成特征，重点关注水溶性有机碳的热解特征和水溶性无机盐的形态分布，结合源解析和热力学平衡模型，进一步分析气溶胶中水溶性有机碳的来源和挥发性铵盐的热力学平衡特性。研究结果表明，热解方法可以提供常规分析方法无法获取的气溶胶不同组分的热解特征和形态分布的信息，这为提高对气溶胶的化学组成、形态分布、来源和形成机理的认识提供了新的视角。