气溶胶对气候变化、大气能见度和人体健康有重要影响。近几年，我国华北平原灰霾天气频发，灰霾形成的原因已是大气环境领域研究的热点，已有的研究工作多集中在气溶胶的化学组成、粒径分布和质量浓度的分析方面，主要探讨了灰霾天气气溶胶的形成机制、物理化学变化和光学性质。目前针对灰霾天气气溶胶的混合状态研究还很缺乏，气溶胶的混合状态分析对于研究气溶胶的来源、形成机制和老化过程有重要意义，是研究华北平原灰霾天气成因不可缺少的部分。本文选取华北平原的郑州市中牟县作为采样点，从2014年12月至2015年1月进行了单颗粒气溶胶的在线采样分析，研究了灰霾天气与清洁天气单颗粒气溶胶化学组成、粒径分布和混合状态的特征，主要研究结论如下：
　　根据能见度将采样期划分为灰霾期和清洁期：灰霾期(H1:2014年12月13日19:00~2014年12月15日10:00，H2:2015年1月2日10:00~2015年1月6日3:00)和清洁期(C1:2014年12月15日18:00~2014年12月17日18:00，C2:2014年12月31日16:00~2015年1月1日20:00)。根据单颗粒气溶胶的质谱特征将采集到的颗粒物分为7大类：元素碳(EC)，有机碳(OC)，物质燃烧颗粒(BB)，元素碳有机碳(ECOC)，钾二次颗粒(K-Secondary)，矿尘(Dust)，重金属颗粒(HM)。灰霾期(H1，H2)测得的颗粒中K-Secondary占比最高，数浓度占分别为31.3%和33.4%，其次是OC和EC颗粒，两者在灰霾期的比例相近；清洁期(C1，C2)OC颗粒含量最高，分别为49.8%和39.1%，其次是ECOC和EC颗粒物。
　　灰霾期与清洁期单颗粒气溶胶的差分质谱图表明，灰霾期Na+、K+、NO3-、HSO4-、NO2-组分的信号强度显著大于清洁期，而清洁期C3H+、C4H3+、C5H3+等有机碳峰的信号较强。从清洁期到灰霾期各类颗粒物与NH4+的混合程度较低，但是与NO3-和HSO4-的混合程度显著增强，表明灰霾期气溶胶经历了老化过程，二次组分增加。C2到H2时间段，颗粒物质量浓度增加，且相对湿度也较高，对大气能见度降低有显著贡献。
　　根据采样期相对湿度的变化将颗粒物分为三组：T1:相对湿度小于40%，T2:相对湿度介于40%至60%之间，T3:相对湿度大于60%。T1和T2占比最高的颗粒都是OC颗粒，占比分别为35%和30%，T3占比最高的颗粒是EC颗粒物(33%)。当相对湿度增大时，K-Secondary颗粒和EC颗粒占比增加，OC颗粒占比减小。对华北平原气溶胶散射系数和PM2.5、PM10的质量浓度进行回归分析，得到郑州大气气溶胶的质量散射系数为6.55m2/g和3.84m2/g，表明PM2.5浓度的增加是气溶胶散射系数升高的主要贡献。T1到T3，小时能见度由9.8km降为3.8km，散射系数对消光作用的贡献增强，能见度降低显著。研究显示，颗粒物质量浓度、颗粒的化学成分和混合状态以及大气相对湿度是影响郑州大气能见度和光学性质主要因素。