过去几年我国大气颗粒物污染频繁爆发，颗粒物浓度达到前所未有的高水平，引起了世界的关注。郑州和新乡是我国中原城市群中两个代表性城市，因其经济和城市化发展速度较快，大气环境也受到影响，颗粒物污染越来越严重。为此，本研究在2016年采集了郑州市PM2.5样品，在2017年采集了新乡市PM2.5样品以及冬季PM1和PM10样品，分析了PM2.5的质量浓度水平和季节变化特征，探究了气象因素对大气细颗粒物污染的影响，并根据后向轨迹和聚类分析得到PM2.5的传输路径。同时研究了PM2.5中水溶性无机离子组分的质量浓度水平，利用相关性分析和主成分分析得到水溶性离子的主要来源。颗粒物污染在冬季更为严重，且由于颗粒物粒径越小，对人类健康的威胁越大，因此展开基于不同粒径颗粒物质量浓度及其中碳组分浓度的研究，并得到2017年新乡市冬季采样期间每次污染事件的形成机理，为城市大气污染控制提供依据。研究结果表明：
　　1、郑州市2016年和新乡市2017年PM2.5的年均质量浓度分别为150.72±85.39μg/m3和75.83±47.88μg/m3，PM2.5达标率分别为14.3%和58.8%，颗粒物污染依旧比较严重，但相比往年分别下降了13.9%和24.6%。外源输送对郑州和新乡PM2.5污染有一定影响。新乡有34.42%的气团受到来自南边郑州方向的影响，两地的联防联控在控制大气颗粒物污染方面显得十分关键。经过聚类分析发现2016年整个华北平原都具有较高的潜在污染等级，2017年PM2.5浓度高值范围的缩小，也从侧面反映了区域污染水平的下降，间接证明了2017年空气治理行动的有效性。
　　2、大气颗粒物的质量浓度与气象条件存在一定相关性。总体而言，风速大有利于污染物的稀释扩散；其他条件不变，相对湿度越大，大气颗粒物浓度越高。气温对大气颗粒物的影响较为复杂，冬季温度低，PM2.5浓度高，与大气混合层逆温现象有关；夏季温度高，PM2.5浓度低，与气流垂直运动增强有关。
　　3、郑州市2016年和新乡市2017年PM2.5中7种水溶性离子总和的年均质量浓度分别为54.20μg/m3和42.98μg/m3，分别占PM2.5年均质量浓度的36.0%和58.3%，水溶性离子是新乡市PM2.5中的主要组分。两地水溶性离子浓度总和具有明显的季节特征，均为冬季>春季>秋季>夏季。SO42-、NO3-和NH4+是两个城市细颗粒物中主要的水溶性离子，在离子总和中的占比分别为92.9%和81.3%。二次污染对郑州影响更严重，新乡Ca2+浓度是郑州的4.2倍，应关注对扬尘的防控。
　　4、郑州和新乡PM2.5总体均呈碱性，碱性程度新乡大于郑州。根据SOR和NOR的值得到两市较高浓度的SO42-和NO3-不只是通过一次排放造成，大气中存在着较强的SO2和NO2的二次转化过程。郑州和新乡的NH4+与NO3-、SO42-和Cl-之间的相关性较高，相关系数为0.648~0.911。郑州NH4+和NO3-的相关系数大于NH4+和SO42-的相关系数，表明NH4+优先与NO3-结合，生成NH4NO3，新乡则情况相反，NH4+优先与SO42-结合。根据主成分分析结果得到郑州市2016年和新乡市2017年PM2.5中水溶性离子主要来源有二次转化，燃烧源以及自然源和建筑源的混合源，2016年郑州市PM2.5中水溶性离子还受到农业活动的影响。根据NO3-/SO42-比值得到移动源对郑州和新乡的颗粒物污染的影响更大，说明机动车排放对大气污染的影响不容忽视。
　　5、2017年新乡市冬季碳质组分的质量浓度在PM1、PM2.5和PM10中的占比分别为43%、36%和26%，表明细颗粒物中碳质组分含量较高，且随粒径增大呈下降趋势。在为期一个月的采样期内，观察到4次污染事件(PE)的发生，其中PE1和PE3属于颗粒物浓度较低的短期污染事件，PE2和PE4属于颗粒物浓度较高的长期污染事件。静稳气象条件使污染事件持续时间更长。在较干燥的环境下碳组分对PE1和PE2的形成有较大贡献，但在相对湿度较高的环境下碳质组分不是颗粒物爆发性增长的主要组分。采样期间持续三日的降雪对PM10的清除效果最好，但对PM1中碳质组分的清除率最高，超过85%的SOC在PM1和PM2.5中通过湿沉降清除。