近期，中國科學(xué)院大氣物理所（簡稱“大氣所”）蘇杭研究員課題組與北京大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院張遠航院士課題組和李歆研究員課題組合作在《Nature Geoscience》發(fā)表題為《大氣氧化性長期趨勢指導(dǎo)臭氧污染控制戰(zhàn)略》（Ozone pollution mitigation strategy informed by long-term trends of atmospheric oxidation capacity）的論文，首次通過自由基化學(xué)機制分析揭示我國臭氧污染的優(yōu)化控制路徑。
對流層臭氧（O3）污染是由排放到大氣中的氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)通過光化學(xué)反應(yīng)生成的，是重要的大氣污染物之一。O3能夠加重呼吸道疾病，如哮喘、慢性支氣管炎，引起肺功能降低和感染，進而嚴重危害公眾健康。O3復(fù)雜的非線性化學(xué)生成機制使得其有效控制成為大氣污染控制領(lǐng)域的世界難題。
在國家大氣污染防治行動計劃等系列控制措施的推動下，我國PM2.5污染得到緩解、濃度逐年下降。但臭氧污染問題依然嚴峻，很多地區(qū)臭氧濃度不降反升。導(dǎo)致臭氧污染特殊變化趨勢的機制是什么？如何采取有效措施控制臭氧污染，優(yōu)先控制揮發(fā)性有機化合物還是氮氧化物（NOx）？回答這些問題已成為學(xué)術(shù)界和污染控制決策領(lǐng)域共同面臨的挑戰(zhàn)。
這一背景下，蘇杭課題組和張遠航、李歆課題組利用長達15年的觀測資料對我國臭氧及其前體物的演變規(guī)律和驅(qū)動機制進行了系統(tǒng)研究。該研究揭示了我國典型城市北京快速減排背景下臭氧濃度的非單調(diào)變化，即快速增加后緩慢下降的趨勢，該趨勢與其前體物NOx和VOC下降的趨勢均不相同，與歐美減排后臭氧污染逐年下降的趨勢也形成鮮明對比。 對大氣化學(xué)機制的深入分析揭示，北京臭氧變化的獨特趨勢，反映了對應(yīng)的大氣羥基自由基（OH）周轉(zhuǎn)率的變化趨勢，可以通過揮發(fā)性有機化合物與氮氧化物的反應(yīng)活性比率 (VOCR/NOxR) 的變化進行解釋和預(yù)測。鑒于臭氧與(VOCR/NOxR)一致的變化趨勢，可以用該比率指導(dǎo)獲得最佳減排路線圖，即降低反應(yīng)性比率是控制臭氧污染最有效的方法。按照該路線圖，揮發(fā)性有機化合物的減排是我國臭氧污染控制的近期重點，而氮氧化物控制室則是未來進一步降低臭氧濃度實現(xiàn)達標的重點。
大氣所蘇杭研究員、北京大學(xué)張遠航教授、李歆研究員為論文共同通訊作者，來自大氣所，北京大學(xué)，德國馬普化學(xué)所，尤里希研究中心，上海環(huán)科院，南信大，清華大學(xué)、中國科學(xué)院空天中心和浙江生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站多家單位的專家學(xué)者參與了該項研究。研究得到大氣環(huán)境與極端氣象重點實驗室，國家自然科學(xué)基金委和國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”（EarthLab）的支持。
圖1：我國排放和大氣O3污染濃度的非同步變化趨勢
圖2：O3污染對VOCs和NOx的響應(yīng)關(guān)系及歷史和未來路徑
原文地址：
Wang, Wenjie, Xin Li*, Yafang Cheng, David D. Parrish, Ruijing Ni, Zhaofeng Tan, Ying Liu, Sihua Lu, Yusheng Wu, Shiyi Chen, Keding Lu, Min Hu, Limin Zeng, Min Shao, Cheng Huang, Xudong Tian, K. M. Leung, Liangfu Chen, Meng Fan, Qiang Zhang, Franz Rohrer, Andreas Wahner, Ulrich P？schl, Hang Su*, and Yuanhang Zhang*. 2024. 'Ozone pollution mitigation strategy informed by long-term trends of atmospheric oxidation capacity', Nature Geoscience, 17: 20-25.
