中國氣象科學研究院的張小曳研究員對二次顆粒物的形成方式有更細致的研究，他認為主要有三種：一是直接從氣體變為氣溶膠粒子（這些新形成的氣溶膠粒子粒徑通常在30nm以下）；二是新粒子形成后通過碰并、集聚等過程形成一些更大的粒子（粒徑通常在100～200nm）；三是通過凝結等過程進一步形成一些粒徑更大的粒子（多數在300nm，一般不超過1000nm，即PM1）。進一步講，PM2.5中的二次顆粒物基本都是PM1之下的微小顆粒物。

　　張小曳的研究表明，北京PM2.5中大多是直徑小于1um（也稱為PM1）的粒子。其中最大的部分為有機碳氣溶膠，約占40%；排在第二的是硫酸鹽氣溶膠，占16%，主要來自燃煤；第三大部分為硝酸鹽氣溶膠，約占13%，既有機動車燃油的貢獻，也有燃煤的影響；北京PM1中還有一個占11%的組分即元素碳，來自城市道路開挖、未覆蓋道路、建筑工地、工業煙塵和城市外礦物粉塵的輸入。

　　不同于一次顆粒物在空氣中相互獨立的運動軌跡，二次顆粒物在生成過程中，漂浮在大氣里是相互發生化學作用的。比如二氧化硫變成硫酸鹽，氮氧化物與VOC發生化學反應，變成臭氧和二次有機氣溶膠。李俊華教授介紹，這種相互之間的化學反應會造成1＋1≥2的效果，加速二次顆粒物的生成。

　　環科院大院里，一座不起眼的兩層小樓樓頂，有一個形如海洋貝殼似的龐然大物。大氣所的王學中老師帶領我來到頂層，其實就是半層高的儲藏間，需要彎著腰才不碰頭。他按動幾個按鈕，只聽樓頂傳來轟轟的聲響，巨型“貝殼”從中間裂開一道縫，慢慢打開，露出中間一個薄膜做成的方盒子，這就是用來研究大氣化學反應的基礎裝置“煙霧箱”。王學中老師介紹，因為煙霧箱的表皮是FEP薄膜，相當脆弱，需要做一個外殼為它遮風擋雨，之前的外殼是木質的，2009年北京下大雪的時候壓垮了，又花10萬元為它量身定制了這副鐵皮殼。

　　環科院大氣所的這個“煙霧箱”是56立方米大，在國內“煙霧箱”里邊已經算是大的。“煙霧箱”的原理是隔離出一定體積的純凈空氣來，然后用各種方式注入化學物質，并模擬光的作用，用以觀察大氣中不同物質在不同光化學條件下的反應機理。通俗講，這個透明的魔方盒子，就是為了對大氣中的各種化學物質進行可控制的試驗，借此追查PM2.5的元兇。

　　但是，這個追兇過程并不容易。“煙霧箱”只能模擬各種化學物質的反應過程和機理，要真正弄清楚北京PM2.5的兇手都有誰，還必須從實際出發。2013年12月30日，中國科學院大氣物理研究所研究員張仁健公布了其課題組對北京地區PM2.5源解析的研究結果，認為“北京霧霾有六大貢獻源”，分別是二次無機氣溶膠、工業污染、燃煤、土壤塵、生物質燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒，依次占比為26%、25%、18%、15%、12%、4%。結論一出，眾人嘩然，因為印象中唱主角的機動車尾氣只占到4%，北京環保局也出面對此提出質疑。

　　之后，今年4月，北京環保局公布了一份官方的“PM2.5源解析清單”，從來源來看，28%～36%來自區域傳輸，其他的64%～72%都是北京本地產生。在本地來源中，機動車排放（占31.1%）、燃煤（占22.4%）、工業生產（占18.1%）的比重占據前三位，此外，揚塵占14.3%，其他（包括餐飲、燒烤）等占14%左右。這個結果與多數專家的研究比較一致，但張仁健后來也出面辟謠，他并沒有把二次生成顆粒物算在其內。這樣看來，偏差如此之大也就可以理解了。

　　實際上，這種針對“誰是主犯，誰是從犯”的辯論，一直持續到現在，不同的研究人員，采用不同的方法，在不同時間和地點采集數據，得出的結果很可能相差甚大。這也是目前霧霾源解析工作中面臨的一個現實挑戰——為了完成環保部定下的任務，趕在今年底之前公布35個城市的源解析清單，本來嚴肅的科學研究工作被迫駛入快車道，35個城市各自找科研院所來解析自己的霧霾成因，并無統一標準。

　　即便在相同時間、相同地點，采集相同的數據，套用不同的研究方法，所得出來的結論仍然會有差別。北京大學環境學院的鄭玫老師還專門就此寫過一篇論文，她發現，方法不同，針對不同的污染源，所得出的結論差距也不盡相同。比如，道路揚塵的差異較大，而機動車尾氣和生物質燃燒的差距就較小。

　　鄭玫老師介紹，霧霾的源解析研究，首先是摸清家底，搞清楚所有污染源，比如單位面積內有多少汽車、多少燃煤鍋爐，就能測算出理論上的污染排放總量，這是進行源解析工作的基礎數據。在此基礎上，有兩種基本的研究方法，一個是受體模型方法，即分析采集到的細微顆粒物，通過它的不同化學成分占比來反推污染源的貢獻率，這也是現在學界普遍采用的研究方法。二是空氣模型方法，受體分析固然可以解答一顆細微顆粒物里包含了多少硫酸鹽、多少硝酸鹽……但卻不能回答這些化學物質是從哪里來的。利用空氣模型法，輸入污染源排放數據和空氣流動等參數，利用一套數學模型，就能像解方程式一樣，推斷出這些污染物來自哪里、來自哪一類污染源。比如，如果在大興捕捉到一顆含有二氧化硫的細粒子，根據時間和占比，就能大致推斷出，它是昨天南部河北地區某個燃煤鍋爐的產物。

　　理論上講，這樣就能夠比較精確地定位霧霾的兇手，可是，現實卻要復雜得多。首先，孟凡所長向我們強調，最大的難處就是污染源數據仍然不健全，源清單中，像火電廠、大工廠這類明顯的固定排放源便于統計，移動的機動車源也可以通過車管所的數據和汽油消耗量進行推算，可是散布于民間的生活燃煤、餐飲、燒烤等社會面排放源，卻極難統計量化。“污染源數據是基礎，這個基礎不準確，模型再好，算出來的結果也有偏差。”為此，孟凡特意囑托本刊記者呼吁，科研機構之間應該更深入地共享數據。他感慨，現在各家的研究都是項目制，一個項目產生一堆數據，做完了就扔在那里，項目負責人退休了或調離了，數據就基本廢棄了，造成了大量不必要的浪費。舉個簡單的例子，如果仔細閱讀各個科研院所發表的論文就會發現，很多數據都是基于自家的采集結果，比如北大、環科院、清華、中科院，都有各自的數據采集系統，他們有的規模大一些，有的只有一個架在自家樓頂的采集器，代表性必然大打折扣。

　　此外，對于二次顆粒物的生成過程和周邊區域的傳輸模式，仍存在諸多研究疑問。不過，基本達成一致的是，燃煤排放與機動車尾氣已經成為大城市霧霾最主要的兩個兇手。莊國順對北京和上海的數據持續采集和分析，結果發現，在2000至2003年，硝酸鹽與硫酸鹽的比值是0.3左右；而以后比值一直呈上升趨勢，到了2012年的許多時候，已經達到1；而在2013年初的全國性大范圍霧霾事件中，兩者之比甚至達到1.5～2.0。這意味著，交通排放甚至已經超過工業排放，成為京滬霧霾天的最大污染源。

　　按照環保部的部署，2014年底前，35個城市要公布各自的霧霾源解析清單，搞清楚霧霾的元兇。由于城市產業不同，各個地區的霧霾元兇可能不太一樣，比如河北的第一元兇是燃煤，北京的第一兇手是機動車，而天津的PM2.5中，建筑揚塵占比最多。柴發合強調，治霾并非一時沖動，也不能搞一刀切，一定要在科學研究基礎上，根據各地的不同情況制訂個性化治霾方案。