通过实时在线监测了2018年11月27日～2019年1月15日北京市城区PM2.5、水溶性无机离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、PO43-)、碳质组分(有机碳OC、元素碳EC)的质量浓度以及气态污染物浓度和气象要素,收集整理了近20年北京市冬季PM2.5、主要离子组分以及碳质组分浓度,分析研究了1999～2018年北京市冬季PM2.5、离子、碳质组分的变化特征,重点探讨了监测期间清洁日与两个典型重污染事件PM2.5及其组分的演变特征.结果表明:研究期间PM2.5浓度为53.5μg/m3,达到近20年北京市冬季较低值,且大气主要污染源由煤烟型污染源转变为燃煤型与机动车尾气复合型污染源.监测期间,湿度高、微弱的西南风导致重污染产生,清洁日、污染事件I与污染事件II　PM2.5平均浓度分别为32.5,138.9,146.8μg/m3且不同时段PM2.5日变化趋势存在差异.各离子浓度变化为:NO3-＞NH4+＞SO42-＞Cl-＞K+＞Ca2+＞Na+＞PO43-＞F-＞NO2-～Mg2+,总水溶性离子浓度为24.6μg/m3占PM2.5总浓度的46.0％,其中SNA浓度占总离子浓度的83.7％,是离子中最主要的组分.碳质组分浓度达到近二十年北京市冬季最低值,变化为:一次有机碳POC＞EC＞二次有机碳SOC,OC与EC相关系数达到0.99,一次燃烧源对污染过程有较大贡献.NH4+在清洁日与污染II中富集,主要以(NH4)2SO4、NH4NO3和NH4Cl形式存在,在污染I中较少,仅以(NH4)2SO4和NH4NO3存在.在污染I和II期间,SO42-的形成昼夜均受相对湿度与NH3影响;NO3-的形成白天受O3与NH3的影响,夜间受相对湿度和NH3的影响.