大气颗粒物浓度居高不下,仍然是我国主要地区面临的大气环境问题之一。矿物颗粒是大气颗粒物的重要组成部分,在大气颗粒物的形成和迁移过程中扮演重要的角色,尤其是矿物颗粒物表面复杂的非均相化学反应,可导致城市二次污染颗粒指数式爆发增长,是大气复合污染形成的重要机制之一。碳酸钙和二氧化硫分别作为矿物颗粒和污染气体的典型代表,是本研究的关注对象。本研究利用四川省绵阳市国控监测站发布的PM₁₀、PM_2.5质量浓度等环境监测数据,结合西南科大自建监测站点所得数据,分析了绵阳市在2017年9月至2018年9月PM₁₀、PM_2.5质量浓度平均日变化特征,以及不同季节的小时变化差异,对比了城区和郊区PM₁₀、PM_2.5的不同变化特征。结果表明,绵阳市PM_2.5、PM₁₀质量浓度日变化特征呈现“W”型,夜间污染要高于白天。季节变化差异较大,整体上污染水平冬季>春季>秋季>夏季,冬季出现重雾霾的天数最多,人为排放、地形和气象为主要影响因素。PM_2.5和PM₁₀浓度具有良好的线性关系,相关系数为R²=0.8771,颗粒物质量浓度郊区整体低于城区,城区相对郊区变化更为平稳。并利用大气颗粒物采样器采集了绵阳市的PM₁₀和PM_2.5,分析了其主要矿物相和表面形貌。研究还建立了用于探究二氧化硫在碳酸钙颗粒物表面非均相反应的简易烟雾仓装置,定量考察了烟雾仓内二氧化硫的浓度变化。并利用SEM-EDX、红外等手段对反应产物进行了表征。反应完成后在碳酸钙颗粒表面发现附着有小片状的硫酸盐生成物,主要成分为CaSO₄·2H₂O。探索了二氧化硫在碳酸钙表面的反应机理,建立了CaCO₃与SO₂表/界面反应模拟计算模型,计算了吸附过程中不同体系的吸附能和电荷密度,并进行了态密度分析和布局分析,表明CaCO₃和SO₂发生表界面反应时主要通过CaCO₃中的Ca和SO₂中的O相互作用来实现。初步探讨了碳酸钙颗粒物粒径、反应温度和光照对非均相反应的影响:颗粒物粒径越小,光照强度越大,温度越高均能加快CaCO₃和SO₂的反应速率,温度对反应平衡的影响更大。利用漫反射傅立叶变换红外光谱仪对CaCO₃和SO₂的非均相反应做了原位分析,确定了体系中硫酸盐的原位红外标准曲线,表征了CaCO₃和SO₂原位反应中的中间产物,为硫酸盐和亚硫酸盐。分析了CaCO₃和SO₂的反应动力学曲线,测定了非均相反应中的初始摄取系数和稳态摄取系数,分别为（1.4±0.3）×10^-7和（1.5±0.5）×10^-8,相对比稳态摄取系数比初始摄取系数平均低1个数量级,确定了CaCO₃和SO₂的原位红外反应速率方程。评价了CaCO₃和SO₂反应的大气意义,该反应可能为大气复合污染的重要形成机制之一,也可能是SO₂一个重要的汇机制。