雾霾的源头是多种多样的，比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等等，雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的。但各地区的雾霾天气中，不同污染源的作用程度各有差异。这些来自直接排放的颗粒物，如来自机动车、电厂和扬尘等，被称为一次颗粒物;还可以由大气中的气态污染物经化学转化而生成，被称为二次颗粒物。
天津出现霾的根本成因可能是城区交通排放的大量挥发性有机物、氮氧化物和周边工业生产排放的大量二氧化硫经化学转化生成的颗粒物，而直接排放至大气中的颗粒物贡献很小，因此控制这三类气态污染物是治霾关键。
天津出现的霾每次持续时间主要受气象条件影响，包括风向和风速，以及降雨清除过程。在清洁阶段，风主要来自北部地区，且风速较高，因此颗粒物浓度较低。当风向由北转为来自受污染的南部地区且风速较小，颗粒物迅速生成与增长，形成霾。天津夏天霾相对较少，而秋天和冬天霾较为严重，主要是因为天津夏天雨水相对较多，同时清除了空气中的气态污染物与颗粒物。
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