北京PM2.5有6个重要来源，分别是土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶，这些污染源的平均贡献分别为15%、18%、12%、4%、25%和26%。
有科研人员在不同季节对北京城区采集的样本进行分析。研究显示，沙尘天气常对春季气溶胶有重要影响，而在秋冬季节，来自建设工地的浮尘和街道的再悬浮尘是土壤尘的主要来源。燃煤源在冬季贡献最大，生物质燃烧源贡献春、秋季较高，冬、夏季较低。工业污染源贡献在夏秋季节较高。硫酸盐、硝酸盐等组成的二次无机气溶胶在夏季和春季的贡献最高。
研究表明，对于硫酸盐、硝酸盐、铵盐等六类主要组分来说，北京的南部地区是来源可能性最高的区域。来自北京南部的气流常携带较高浓度的二次无机气溶胶和含碳气溶胶，西北向的气团则含有较多的土壤尘和含碳气溶胶。北京发生雾霾时，来自南向的气流会使二次无机气溶胶的浓度变得很大，这可能与高湿度的云雾中较强的非均相反应以及较强的光化学反应有关。
研究人员表示，如果将燃煤、工业污染和二次无机气溶胶三个来源合并起来，化石燃料燃烧排放成为北京PM2.5污染的主要来源。
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