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为了加深我们对西安冬季雾霾形成来源及机理的了解，本研究于2015.11.01-2015.11.30供暖前后(PhaseⅠ)和2015.12.20-2016.01.07元旦重霾期(PhaseⅡ)，在西安市区进行PM2.5昼夜采样，其中供暖前后样品各29个，元旦重霾期样品38个，合计96个样品。通过分析PM2.5样品的有机碳，无机碳及无机离子来了解其化学组成变化。样品中棕碳采用水和甲醇依次提取的方法，水提取的部分则为水溶性部分(WSOC)，不溶于水溶于甲醇的部分则为非水溶性部分(WIOCms)。利用紫外可见分光光度计对WSOC和WIOCms的质量吸光效率(MAE)及Angstrom指数(AAE)进行分析。同时我们也对PM2.5中的有机物如乙二醛、甲基乙二醛、糖类、多环芳烃(PAHs)及含氧多环芳烃(OPAHs)的质量浓度进行了测量，探讨棕碳的分子组成及来源。此外，我们还在实验室模拟了棕碳形成机理的实验。基于以上工作，本研究的主要发现及结论如下: 供暖前后的采样主要为了对比由于燃煤取暖增加而导致的PM2.5化学组分及光学特征的变化，探讨西安冬季居民采暖对PM2.5及其棕碳的影响。供暖前后的灰霾期能见度均低于1km，相对湿度大于80％，供暖前后PM25平均浓度分别为127±64(39-261)μg·m-3、164±126(51-511)μg·m-3。相比于供暖前，供暖后PM25、K+和Cl-分别增加了30％、30％和70％，表明燃煤取暖导致了排放增加。供暖期间SO42-和NH4+分别增加了40％和38％，可能是产生二次无机离子的反应增强导致的。Na+、Ca2+和Mg2+占PM2.5的百分比在洁净天高于灰霾天，表明灰霾期间的静稳天气导致干沉降效应增强。WSOC和WIOCms占OC的比值在供暖前更大，表明供暖期燃煤和生物质燃烧取暖产生了更多的有机污染物。 由于取暖导致的排放增加，供暖期WSOC和WIOCms的吸光度均大于供暖前。供暖前WSOC和WIOCms的MAE大于供暖期，这可能是由于灰霾期间静稳天气导致光化学氧化反应的增强，从而导致吸光性有机物不断老化。WIOCms的AAE大于WSOC的AAE，表明WIOCms对于吸光波长具有更强的依赖性。 PM2.5中乙二醛和甲基乙二醛的质量浓度在供暖期均大供暖前，并且灰霾期均大于洁净期。供暖期间，乙二醛和WSOC及吸光度的相关性比甲基乙二醛与两者的相关性好，表明燃煤取暖期间产生了更多的乙二醛。供暖前后PAHs的质量浓度分别为48.9±35ng·m-3和87.7±58.8ng·m-3，OPAHs分别为43.8±17.4ng·m-3和92.3±34.6ng·m-3。PAHs和OPAHs与WIOCms的相关性均比两者与WSOC的相关性好，这是因为PAHs和OPAHs都为非水溶性物质。 元旦重霾期呈现出明显的低温高湿的气象条件，且平均能见度小于2km，PM25为300±70ug/m3，是国家空气质量二级标准的4倍。相比于过渡期，灰霾期的NO3-和SO42-占总离子的比例从51％上升至74％，而Cl-与F-，Na+、Ca2+、Mg2+总浓度从20％降至3％，这表明:在不利的气象条件下，污染物的干沉降效应增加。离子当量平衡结果显示过渡期颗粒物呈碱性而灰霾期呈酸性，这些现象进一步证明了灰霾期有利于硫酸盐及硝酸盐等二次粒子的形成。 元旦期间灰霾期WSOC及MSOC(WSOC+WIOCms)占OC的比例均有所增加，且吸光度在灰霾期均大于过渡期，表明灰霾期能产生更多可溶性物质，但其MAE均有所减小，这与供暖前后保持一致，说明灰霾期的光漂白效应增加使得吸光效率减弱。 元旦期间PM25中甲基乙二醛浓度大于乙二醛，且两者均有灰霾期大于过渡期，并且乙二醛与吸光度和WSOC的相关性(R2=0.56，0.49)均高于甲基乙二醛与两者的相关性(R2=0.45，0.35)，这种现象与供暖前后一致，再次证明乙二醛对吸光度的贡献更为突出;过渡期和灰霾期总PAHs质量浓度分别为83±41.3ng/m3和157±80ng/m3，OPAHs的质量浓度分别为44.7±23.2ng/m3和109±65ng/m3;PAHs及OPAHs与MSOC吸光度的相关性均高于与WSOC的吸光度，再次证明PAHs和OPAHs这类非水溶性气溶胶是甲醇可溶性棕碳的重要组成部分，对非水溶性棕碳的光吸收性有重要贡献。 同时，实验室模拟棕碳反应的结果表明，乙二醛和甲基乙二醛能与铵盐发生曼尼希反应，产生咪唑等吸光性物质，随着反应的不断进行，产生的吸光性有机物逐渐增多，吸光性越来越强，但到一定时期，由于发生光漂白反应，含-C=C-、-C=N-等不饱和键的棕碳发生氧化分解的效应逐渐增加，吸光性不再增强。 为了进一步探讨PM2.5及其棕碳的来源，我们针对西安冬季运用PMF进行来源解析，结果表明:西安冬季PM25的来源主要有二次反应(46％)，生物质燃烧(20％)，燃煤(20％)及扬尘14％，其中二次反应为主要来源;棕碳中WSOC主要来源于生物质燃烧(60％)，而WIOCms的主要来源为燃煤(79％)，这表明生物质燃烧主要排放水溶性有机物，而燃煤能够排放更多不溶于水但溶于甲醇的吸光性有机物;南方地区二次反应对PM25的贡献高于北方城市，但北方由于冬季取暖，煤和生物质燃烧的贡献高于南方城市。