大气气溶胶是指粒径小于100微米并能在大气中长期稳定存在的液体或固体颗粒，其对人体健康、环境、和大气能见度的影响是十分明显的。目前我国已经意识到大气颗粒物的影响，并出台了相关的污染控制措施，研究大气颗粒物的物理和化学性质可以为污染治理提供科学依据。为了分析颗粒物的物理和化学性质，我们使用了不同的分析方法和仪器。本文中分析的气溶胶化学性质有：颗粒物的质量浓度、有机碳、水溶性离子成分和元素，分析的气溶胶物理性质主要为颗粒物的光学性质，包括气溶胶的散射系数、吸收系数、单次散射反照率等。通过IMPROVE方法可以将颗粒物的物理和化学性质联系起来。此外，本文还研究了相对湿度对气溶胶散射系数的影响以及气溶胶的垂直分布。颗粒物中的化学组分多种多样，我们分别使用了质子X射线荧光（PIXE）方法分析了颗粒物中的元素浓度、离子色谱法分析了颗粒物中的水溶性离子成分、光学反射法（TOR）分析了颗粒物中的有机物含量。同时为了分析大气颗粒物对太阳光的影响，我们还使用了散射积分浊度计（Intergrating Nephelometer）和多波段黑碳仪（Aethalometer）分析颗粒物对太阳光的散射和吸收。此外，我们利用自制的湿度控制系统完成了相对湿度对颗粒物光学性质影响的实验。2012年5月26日-6月30日通过膜采样的方式分析了PM2.5和PM10的质量浓度，并分析了其中水溶性离子的浓度、有机碳（OC）、元素碳（EC）和元素含量等。观测期间PM2.5和PM10的质量浓度为103.2μg/m3和159.6μg/m3，结果表明，在观测期间超过63.9%的天数都超过国家新颁布二级标准（75μg/m3）。从化学成分上来看，水溶性离子是PM2.5和PM10的最主要的组成部分，在PM2.5和PM10中比重分别为57.9%和62.6%。有机碳（OC）和元素碳（EC）占PM2.5的比重分别为20.1%和4.3%，有机碳和元素碳占PM10的比重为16.3%和3.9%，。元素在PM2.5和PM10中的比重较小，S元素在大气颗粒物种含量最高的元素。观测期间测量525nm波段的散射系数（σsc）和吸收系数（σab）的均值分别为312.9Mm-1和28.7Mm-1，这个数值要比中国其它城市的观测结果要高一些。单次散射反照率（ω）的平均值为0.85，这个数值和大部分北半球的观测数据较一致。散射系数的日变化表现出白天高晚上低的特点，而吸收系数的日变化则为白天低晚上高，这说明了吸收系数更易受边界层高度的影响。光学性质和风速风向的关系表明了，散射系数更易受区域输送的影响，而吸收系数除了受区域输送影响外还会受到局地排放的影响。IMPROVE方法重建散射系数的结果表明，测量和计算的结果吻合的相当好，根据不同污染情况下化合物的对散射系数的贡献分析，可得出污染情况下硫酸铵对散射的比重最大，清洁天有机物对散射的贡献大，这反应了不同情况下北京市的污染来源不同。根据自制的湿度控制系统，控制仪器的相对湿度从40%到90%循环变化，研究了北京市气溶胶散射系数的亲水性变化特征。在观测期间相对湿度为80%时的亲水新增长因子可以从1.05变化到1.90。不同污染程度，亲水性增长的方式和大小也不相同，清洁天的亲水性增长的平均值为1.2，污染天的平均值为1.45，重污染天的平均值为1.53。本文还研究了亲水性增长和光学性质间的关系，并用化学成分解释了亲水性增长的原因。