機動車汙染排放是北京霧霾根本成因，中美大氣化學領域專家合作進行的壹項最新研究顯示，北京出現霾的根本成因可能是城區交通排放的大量揮發性有機物、氮氧化物和周邊工業生產排放的大量二氧化硫經化學轉化生成的顆粒物，而直接排放至大氣中的顆粒物貢獻很小，因此控制這三類氣態汙染物是治霾關鍵。
這項獲得中國國家自然科學基金和科技部資金支持的成果，11月24日發表在美國《國家科學院學報》上，它由北京大學環境模擬與汙染控制國家重點聯合實驗室胡敏教授、美國得克薩斯農工大學張人壹教授和兩校聯合博士後郭松等人合作完成。
霾主要是指懸浮著的高濃度細顆粒物(PM2.5)讓空氣混濁，造成能見度下降的現象，這些顆粒物可以來自直接排放，如來自機動車、電廠和揚塵等，被稱為壹次顆粒物；還可以由大氣中的氣態汙染物經化學轉化而生成，被稱為二次顆粒物。
研究人員在北京大學校園內建立長期定位觀測站點，采用目前國際上最先進的儀器同步對大氣氣態汙染物和顆粒物進行長時間觀測，以研究霾的形成機理。
研究顯示，北京的霾每次從形成到結束壹般以4天至7天為壹個周期，每個循環包含起始的清潔階段、中間的過渡階段和最後的汙染階段3個過程，其主要成因是上述三類氣態汙染物在本地經化學反應生成的二次顆粒物，而非直接排放的壹次顆粒物。張人壹說，這種化學轉化包括顆粒物的核化生成與增長兩個過程，霾在清潔階段每立方米大氣中的顆粒物總重量不足50微克，但在2至4天後的汙染階段會增至數百微克。
研究還表明，北京出現的霾每次持續時間主要受氣象條件影響，包括風向和風速，以及降雨清除過程。在清潔階段，風主要來自北部地區，且風速較高，因此顆粒物濃度較低。當風向由北轉為來自受汙染的南部地區且風速較小，顆粒物迅速生成與增長，形成霾。北京夏天霾相對較少，而秋天和冬天霾較為嚴重，主要是因為北京夏天雨水相對較多，同時清除了空氣中的氣態汙染物與顆粒物。