随着经济的快速发展和城市化的进程不断加快,我国中东部地区大气污染持续恶化,大气颗粒物尤其是大气细颗粒物PM2.5对空气质量、气候变化和人体健康造成严重的负面影响。本研究于2014年12月至2015年11月不同季节的代表性月份在我国中东部地区的5个典型城市,分别是北京、南京、武汉、太原和广州进行了大气PM2.5的离线连续观测,分析其质量浓度污染特征。本研究同时分析了大气PM2.5中水溶性无机离子、有机碳及元素碳的含量和时空变化特征,并利用主成分分析法对PM2.5中水溶性无机离子和碳组分进行了来源解析。本研究成果旨在为政府制定有效的污染防控策略提供科学理论依据。研究结果如下:根据我国最新《空气环境质量标准》二级标准(GB 3095-2012,75μg/m3),南京和太原PM2.5污染严重,其次为武汉和北京;广州污染最轻。5个城市全年PM2.5污染等级均以良和轻度污染天气为主,总的百分比为67.7%～81.1%。污染源、区域大气传输和气象条件共同作用,导致PM2.5具有明显的季节差异性。冬季和(或)秋季其PM2.5日均浓度变化波动范围较大,且冬季PM2.5平均浓度最高,而春季和夏季变化趋势较为平稳。水溶性无机离子是大气PM2.5的主要化学组分之一,总水溶性无机离子在PM2.5中所占百分比为38.5%(北京)、44.3%(南京)、49.0%(太原)、46.7%(武汉)、32.2%(广州)。其中SO42-N03-和NH4+(简称SNA)是主要的水溶性无机离子种类,占总水溶性无机离子的74.6%(北京)、82.%(南京)、73.9%(太原)、85.2%(武汉)、86.2%(广州)。SNA/PM2.5百分比的季节变化均表现为夏季和秋季较高,冬季和春季较低。北京和广州PM2.5呈电中性,南京和太原PM2.5呈碱性,武汉PM2.5呈酸性。太原PM2.5中NH4+含量足以完全中和SO42-、NO3-和Cl-,而其他4个城市PM2.5中NH4+相对较为缺乏,其中南京和武汉NH4+仅能部分中和SO42-。北京移动排放源对大气PM2.5污染的贡献占主导地位。南京固定排放源和移动排放源对pM2.5的贡献相当。武汉、太原和广州的固定排放源对其PM2.5的贡献占主导。碳组分也是大气PM2.5的主要成分之一,北京、太原、武汉和广州的碳质气溶洨(TCA)年均浓度分别为24.73μg/m3、34.79μg/m3、26.17μg/m3和16.85μg/m3,分别占PM2.5质量浓度的34.4%、36.6%、30.3%和26.9%。PM2.5中有机碳(OC)年均浓度是元素碳(EC)的1.9～2.3倍。冬季PM2.5中OC和EC浓度最高,而夏季最低。北京、太原和武汉PM2.5中OC和EC具有相同的来源,而广州OC和EC来源较为复杂。4个城市大气PM2.5中OC/EC均大于2.0,表明均存在二次有机碳(SOC)污染。太原SOC年均浓度最高,为10.9μg/m3,在OC中所占百分比为69.0%;广州SOC浓度最低,为4.0μg/m3所占百分比54.0%。受排放源和气象条件影响,SOC浓度季节变化规律不同于SOC/OC占比变化规律。利用主成份分析(PCA)对中东部地区5个城市大气PM2.5中的水溶性无机离子和碳组分进行来源解析。结果表明:北京市PM2.5中水溶性无机离子主要来源于二次源、生物质燃烧和扬尘;碳组分主要来源于生物质燃烧、燃煤和机动车尾气。南京水溶性无机离子主要来源于燃煤、机动车尾气、生物质燃烧和扬尘。太原PM2.5中水溶性无机离子的主要来源是二次源、生物质燃烧、燃煤、扬尘和农业畜牧;碳组分的主要来源是生物质燃烧、燃煤、汽油车尾气。武汉水溶性无机离子主要来源于二次源、燃煤、生物质燃烧和扬尘;碳组分主要来源于燃煤、汽油车尾气和生物质燃烧。广州水溶性无机离子主要来源于二次源、生物质燃烧、扬尘和燃煤;碳组分主要来源于燃煤、机动车尾气、生物质燃烧。由此可以看出,以清洁能源替代燃煤,控制机动车保有量的增长并提高燃油质量,严禁秸秆等生物质燃烧,以及提高绿色植被覆盖率,应成为改善中东部地区大气环境质量的重要手段。