观测发现黑碳（black carbon,BC）等空气污染物的垂直廓线多种多样,这取决于排放源和大气扩散输送条件,但现有研究对一些特殊BC廓线的形成机制及其来源解释并不充分。本研究根据2018年5月在北京观测的地面BC浓度以及飞机观测平台获取的BC垂直廓线,利用耦合了BC在线源追踪技术以及过程分析技术的Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry（WRF-Chem）模式对北京及周边地区的BC进行来源追踪,探讨天气形势对BC浓度分布的影响,量化不同源区对北京地面BC浓度的贡献,分析北京自由对流层中BC浓度高值的成因,计算不同物理过程对BC浓度变化量的贡献,并深入解释特殊BC廓线的形成机制。结果表明:（1）天气形势对北京地区BC污染有重要影响。在近地面:北京在污染前期一直位于弱低压前部,低层大气存在辐合运动,周边地区污染物容易聚积;到污染后期北京处于均压场,较小的风速对BC扩散不利,地面污染持续。在500 h Pa高度场:北京在污染前期位于高压脊上,受偏西风控制,北京-河北-山西上空存在BC的“输送通道”;到污染后期主要位于东北低压槽后,受偏北风控制且风速增大,有利于BC的清除。（2）北京地区BC的区域来源在不同高度存在明显差异。在水平方向上:北京地面BC主要来自北京本地、河北、河南、天津及山东等地,贡献率分别为44.9%、30.4%、7.1%、5.2%和4.4%,其中京津冀对北京地面BC的贡献率超过80%。在垂直方向上:BC的区域来源存在较大差异,边界层内（700 m以下）的BC主要来自北京本地,而自由对流层中（～4000 m）的BC几乎全为外来源输送,主要为山西、西北、西南、河北、河南、乃至华南等地,贡献率分别为24.7%、23.5%、10.5%、9.4%、8.9和7.1%。（3）结合源追踪和过程分析结果发现,水平平流和垂直平流过程在气旋引起的辐合和上升运动以及BC的区域输送中起着重要作用。中部省区（包括山西、河南等地）的近地层BC先被气旋系统抬升后输送到北京上空大约3000 m的高度,然后被垂直平流过程抬升到大约4000 m。在近地面,北京及其周边地区处于均压场内,导致BC累积。二者共同作用下形成了此次观测到的特殊BC廓线。（4）本研究结果表明中纬度气旋可快速将BC等污染物抬升至自由对流层,延长其寿命,并进一步影响区域大气环境和天气气候。