Science: 地球環(huán)境所揭示我國(guó)城市大氣二次有機(jī)氣溶膠形成的獨(dú)特化學(xué)環(huán)境與機(jī)制
城市空氣污染是全球性環(huán)境問題。2013年以來，隨著我國(guó)大氣污染治理措施的深入推進(jìn)，一次顆粒物排放得到有效控制，而由氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等前體物經(jīng)大氣化學(xué)反應(yīng)生成的二次氣溶膠---(尤其是二次有機(jī)氣溶膠)成為霾污染的主導(dǎo)因素，亟需系統(tǒng)研究其形成機(jī)制。
中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃汝錦研究員聯(lián)合丹麥、美國(guó)、德國(guó)、芬蘭、荷蘭、沙特、香港、澳門及內(nèi)地多家單位科研人員，通過與歐美國(guó)家歷史時(shí)期空氣污染事件進(jìn)行比對(duì)研究，揭示了我國(guó)多種大氣環(huán)境因素之間的復(fù)雜相互作用共同促成城市大氣中二次有機(jī)氣溶膠的獨(dú)特形成機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了多污染物相互作用、多相反應(yīng)和多代化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的重要性，為進(jìn)一步深化霾污染治理提供了科學(xué)依據(jù)。
研究通過對(duì)我國(guó)城市大氣二次有機(jī)氣溶膠生成的化學(xué)環(huán)境和機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)梳理和分析，發(fā)現(xiàn)冬季高大氣氧化能力是多種因素共同作用的結(jié)果，包括高濃度氣態(tài)亞硝酸光解、氮氧化物參與的烯烴臭氧化、鹵素自由基反應(yīng)以及水/氧參與的界面氧化和水解過程，這些化學(xué)條件導(dǎo)致二次有機(jī)氣溶膠高效生成。此外，較高濃度的氮氧化物促進(jìn)了一系列含氮有機(jī)物的生成，尤其是過氧?；跛狨サ男纬?，延長(zhǎng)了有機(jī)過氧自由基壽命，進(jìn)而加劇區(qū)域二次污染。近年來硝酸鹽占比上升，也提升了氣溶膠液態(tài)水含量，進(jìn)一步促進(jìn)液相二次有機(jī)氣溶膠的生成。
研究還討論了人為源二次有機(jī)氣溶膠生成與老化過程對(duì)顆粒物吸濕性、光學(xué)特性及健康效應(yīng)的影響。同時(shí)展望了未來研究重點(diǎn)，特別強(qiáng)調(diào)需重視對(duì)未知氧化途徑的探索、對(duì)前體物和多代氧化產(chǎn)物的分子水平表征、以及對(duì)相應(yīng)的生成與老化機(jī)制的深入研究。
該研究不僅加深了對(duì)我國(guó)城市霾污染形成機(jī)制的理解，也為全球大氣污染研究提供了參考，為未來空氣污染治理和政策制定提供了重要科學(xué)依據(jù)。
成果以“中國(guó)城市大氣中二次有機(jī)氣溶膠形成的獨(dú)特化學(xué)環(huán)境與機(jī)制”(Secondary organic aerosol in urban China: A distinct chemical regime for air pollution studies)為題，2025年8月28日發(fā)表于《科學(xué)》(Science)雜志。中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃汝錦研究員為第一和通訊作者。
這項(xiàng)工作是繼他們2014年發(fā)表于Nature上發(fā)現(xiàn)二次氣溶膠是我國(guó)灰霾污染化學(xué)驅(qū)動(dòng)因子的重要成果之后，又一項(xiàng)在城市大氣二次有機(jī)氣溶膠獨(dú)特形成機(jī)制方面的重要進(jìn)展。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院、新基石科學(xué)基金會(huì)科學(xué)探索獎(jiǎng)等經(jīng)費(fèi)支持，由來自中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所、廣州地球化學(xué)研究所、化學(xué)研究所、北京大學(xué)、清華大學(xué)、澳門大學(xué)、香港科技大學(xué)、沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)、丹麥奧胡斯大學(xué)、芬蘭赫爾辛基大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、德國(guó)美茵茨大學(xué)、美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校、加州大學(xué)歐文分校、哥倫比亞大學(xué)等單位組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作完成。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq2840
我國(guó)城市大氣二次有機(jī)氣溶膠形成的獨(dú)特化學(xué)環(huán)境與機(jī)制
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