大气颗粒物是指分散在大气中的固/液态颗粒状物质的总和。大气颗粒物中有多种化学物质,其中SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺等水溶性离子对大气颗粒物的浓度水平有重要贡献,主要是由NO_x、SO₂和NH₃等前体气体在大气中进行的二次转化生成的,并且受到温度、湿度等气象要素及光化学氧化作用的影响,形成机理较为复杂。水溶性离子可以通过吸湿作用改变气溶胶颗粒的大小、组分、酸碱性等,并可能影响降水的酸度,同时大气中的气态污染物和颗粒物之间的平衡关系是影响局部大气空气质量和区域传输的重要因素。因此,研究不同粒径的大气颗粒物中水溶性离子的浓度水平及组分特征、气-粒平衡关系对深入认识大气颗粒物的来源以及控制因素具有重要意义。北京地区PM₁、PM_2.5和TSP中NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺离子是主要的污染离子,3种离子质量浓度总和在PM₁、PM_2.5和TSP中占比分别为40.7%、49.8%和19.5%,二次离子主要集中在PM₁、PM_2.5中,其对大气空气污染起到直接作用。各粒径段水溶性离子基本呈现出NO₃^-夏季最低、SO₄^2-夏季最高,NH₄⁺四季相对均匀,Ca²⁺春、冬季较高,而其他水溶性离子冬季最高的特点。PM_2.5呈现北部高于南部、城区高于郊区的区域空间特征。人为活动和气象要素都在一定程度上影响区域大气颗粒物质量浓度。区域内PM₁、PM_2.5和TSP中各水溶性离子具有很好的相关性。不同粒径的NH₄⁺与NO₃^-的相关系数最高,NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-与SO₄^2-相关系数较好,说明整个区域颗粒物污染来源较为相近。分析K⁺与Cl^-及Ca²⁺和Mg²⁺在不同粒径的水溶性组分相关性都相对显著,可以推断北京市的空气状况可能受矿物粉尘、生物质燃烧及地表矿物粉尘的影响。Ca²⁺、Mg²⁺分别与NO₃^-、SO₄^2-在TSP中具有显著相关性,推断主要在大粒径段中分布,来自风沙、土壤等自然源,主要结合方式为Ca（NO₃）₂、Ca SO₄。通过分析颗粒物中阴、阳离子的平衡情况来推断大气颗粒物的酸碱度,各粒径阴离子与阳离子间均呈现显著的相关性,其相关系数均大于0.90;回归方程的斜率均大于1。说明北京市各粒径段的大气颗粒物呈弱碱性,且粗颗粒物的酸性要强于细颗粒物。利用NO₃^-/SO₄^2-的比值分析,北京区域已由原来的硫酸型污染转变为硝酸-硫酸型污染态势,这可能与冬季取暖燃料、交通污染及气象因素共同作用的结果,而机动车尾气排放是主要贡献源,对北京地区NO₃^-污染产生了巨大贡献。通过分析硫的氧化率和氮的氧化率发现,北京市夏季臭氧对二次反应的发生起到重要作用,二次气溶胶形成特征较为明显;NO₃^-的形成主要是NO_x气相均相氧化,其主要受NO、NO₂浓度的影响。