当前我国东部城市群地区灰霾污染日益加剧，特别是京津冀地区尤为明显，重霾事件频发。作为全国工业大省，河北省与煤炭相关的行业众多，加之机动车保有量的激增，导致人为源污染物排放的SO₂、NOx等一直维持在较高浓度水平。位于京津冀大气污染物传输通道上的典型重污染城市，如石家庄、邯郸等近年来空气质量一直处于全国最差行列。但有关河北省典型城市灰霾的化学组成和来源解析的研究还相对较少，研究的深度和广度与治污需求间还存在明显差距。

本研究以河北省传输通道城市为研究对象，通过典型城市观测、颗粒物成分在源解析、污染源清单建立和实验室模拟等手段相结合，对河北中南部典型城市，特别是省会石家庄和南部工业重镇邯郸在采暖季的污染物变化趋势、污染排放与人类活动相关性、PM_2.5化学组成及与前体物之间的定量关系、污染物来源及可能的化学反应机制开展了深入研究，对典型重污染过程进行了深入解析，为制订区域灰霾污染控制对策提供科学依据。研究结果表明：

石家庄和邯郸冬季采暖过程频发的重污染事件，与人类活动如燃煤暖和早晚出行高峰等过程密切相关。高强度的一次排放、二次颗粒物的爆发式增长和不利的地形和气象条件共同作用导致重污染过程持续时间长、峰值高。燃煤、机动车和工业生产过程排放的气态前体物SO₂、NO₂在特定气象条件下发生气-粒转化的速率加快，导致二次无机离子（SIA）爆发式增长。SIA与有机物（OM）在颗粒物中都占有相当大比重，且OM中解析得到的一次和二次有机物种分别与人为源一次排放污染物和SIA密切相关。

在线源解析结果证实，石家庄、保定、邢台等位于河北省中南部传输通道城市冬季取暖过程的主要排放源是燃煤源、其次是移动源和工业工艺源，其中石家庄燃煤污染最为严重。进一步对河北省所有城市的主要污染物排放清单进行了，统计，详细分析河北省各城市主要污染物分担率、各类污染物城市排放特征及城市排放强度。结合清单结果和模式，得到了石家庄各县市PM_2.5的主要来源。结果显示，燃烧源、移动源和工业工艺源和扬尘源市污染物的主要贡献源，石家庄、邯郸、唐山等高GDP增速的城市各类污染物排放量都十分显著。

实验室模拟了河北省冬季燃煤过程主要气态前体物（NOx和SO₂）在颗粒物表面的摄取和非均相反应过程，结果表明，相对湿度的上升抑制了NOx和SO₂在模拟矿尘颗粒物表面的摄取过程，但促进了NO2通过非均相转化形成HONO的反应。大气中氧化性气体NO₂的存在促进了SO₂向SO₄^2-的转化，可能是颗粒物爆发式增长的一个重要机制。光反应过程在非均相反应中有较大的贡献，其具体影响机制需要深入探讨。