新粒子生成是一次污染物氧化生成的过饱和蒸汽在大气中冷凝为分子簇,继而通过冷凝碰并形成颗粒物的过程。它不仅是气态污染物向颗粒态转化的重要途径,也是大气二次转化的一个重要形式。目前国际上在不同大气环境下都观测到了高频率发生的新粒子生成事件,但是针对其生成机制的研究主要集中在大气环境比较干洁的地区,在这样的研究背景下所提出的生成机制能否解释我国高污染强氧化性大气背景下高频率发生的新粒子生成现象,进而揭示我国新粒子生成机制和增长特性是本研究所要解决的关键问题。　　本研究以北京大学环境城市定位站为平台,将超大城市北京的城区作为研究对象。基于离子迁移化学离子化质谱(ID-CIMS)首次在国内获得了高时间分辨率的气态硫酸数据,结合同步测量的颗粒物数浓度谱分布,挥发性有机物、光解速率、纳米级颗粒物化学组分等参数,为利用理论计算和盒子模型模拟等方法研究北京城市大气新粒子生成机制和增长特性提供了数据保障。　　2008年7-9月的加强观测期间新粒子生成事件的发生频率为26％。研究表明和国外干洁地区不同,北京夏季新粒子生成天的特点主要表征为高浓度的一次气态前体物(SO2)和高水平背景颗粒物(CS)共存。气态硫酸和凝结汇两者之间的竞争结果是决定新粒子生成事件能否被观测到的关键因素。北京夏季新粒子天的凝结汇整体水平(0.4-9.2 s-1)远高于国外的研究结果,指示在气态前体物充足的北京城市地区,背景颗粒物水平的高低是决定新粒子生成事件能否发生的限制因素。　　新粒子生成重要前体物气态硫酸的浓度变化特征是研究新粒子生成机制的先决条件。本研究利用Malte_box模型对气态硫酸浓度的模拟结果显示其和实测值具有非常好的一致性。研究表明新生成颗粒物数浓度(N3-6)或生成速率(J)与气态硫酸浓度存在指数关系,其指数的取值能够反映新粒子生成机制。北京城市地区新粒子天气态硫酸指数的范围很大(1～8)。根据新生成颗粒物或生成速率同气态硫酸浓度指数的关系可将其分为两类:第Ⅰ类与国外类似,指数介于1和2之间,指示活化成核或动力学成核可能是主要的成核机理,主要发生在背景颗粒物浓度较低的天;第Ⅱ类是北京所特有的,指数大于2.5,成核更多的是热动力学过程,主要发生在污染较为严重,背景颗粒物浓度较高的天,此类新粒子天所占比例为58％。同时模型模拟的结果也显示活化成核和动力学成核机制能够对颗粒物数谱分布进行较好的描述并对新粒子生成事件的发生进行很好的预测。动力学成核机理对新生成颗粒物数浓度日变化趋势和生成速率的模拟与实测值更为接近,但是两种成核机制对增长速率的估算值普遍较低,暗示其余物种会参与到成核过程当中。17个新粒子天中“表观”生成速率(J3)与“真实”成核速率(J1.5)和气态硫酸浓度的平均拟合指数分别为2.3和2.7。和国外的研究比较发现污染严重的城市站点的成核系数要高于大气环境较为干洁的站点,说明其他物种例如低挥发性有机物可能会参与到成核过程,成为城市地区新粒子生成的重要前体物。　　本研究基于参数化的方法得到了可能参与成核过程的有机物浓度,其和生成速率之间较好的相关性证实和气态硫酸一样,有机物在新粒子成核过程中也会起到重要的作用。成核机制中有机物的参与会提高成核速率模拟值和实测值之间的相关系数,本研究的结果确定有机物参与的动力学成核机制(J=Ks1[H2SO4]2+Ks2[H2SO4][Org])对成核速率的拟合结果与实测值更为吻合(相关系数可达到0.77,斜率为1.1)。根据最小二乘法对成核机制中各项的成核系数进行拟合后,结果显示动力学成核机制中硫酸项和有机物项贡献分别为39％和61％,说明在污染严重的北京城区有机物对于成核的贡献非常重要。同时在模型的成核机制中考虑有机物(以单萜烯的氧化产物为代表)后能够提高模拟的精确性,增长速率模拟值和观测值的比值为0.6。　　针对北京污染严重的城市地区增长特性的研究发现气态硫酸蒸汽对颗粒物增长速率的贡献不足10％。增长速率与不同化学组分的相关性分析结果证实新粒子的后续增长是二次组分转化和累积的过程。其中氧化性有机物OOA的平均增长速率(1.8μg/m3/h)大约是硫酸盐的1.6倍,证实有机物质量浓度的增加是新粒子生成后颗粒物增长的重要原因。与OH自由基的反应相比,新粒子的增长可能更受限于VOC物种和O3的反应。同时研究发现热动力学过程的新粒子天中有机物对细颗粒物质量浓度的贡献的比重要高于其他新粒子天,对新粒子的后续增长更为重要。