中国科大在我国夏季臭氧污染机理研究方面取得重要进展

近年来，我国大气污染（PM_2.5、NO₂、SO₂）问题在国家的有效治理下，得到了显著地改善。但是，夏季近地面臭氧（O₃）污染问题却日益突出，对公众健康和生态环境等造成严重危害。

中国科大地空学院的姜哲研究员团队与国内外同行合作，利用中国和美国地面污染物监测数据和大气化学输运模式，来探究人为排放对我国东部城市群2014-2019年O₃上升的影响。相关成果以“ChineseRegulations Are Working—Why Is Surface Ozone Over Industrialized Areas StillHigh? Applying Lessons From Northeast US Air Quality Evolution”为题发表于地学领域知名期刊《Geophysical Research Letters》。

地表O₃由氮氧化物（NO_x）和挥发性有机化合物等前体物通过光化学氧化过程生成，该过程具有明显的非线性特征。其中，对于高浓度NO_x（NO_x过剩区）而言，此时O₃浓度会随NO_x浓度的降低而增加；而当NO_x浓度较低（NO_x敏感区）时，O₃的浓度变化则与NO_x一致。一个典型例子是美国东北部在1990-1999年处于非线性化学拐点右侧（即NO_x过剩区），此时NO_x排放降低导致O₃浓度升高（图1A）；而其在2010-2019年则处于非线性化学拐点左侧（即NO_x敏感区），此时NO_x排放降低能显著改善O₃污染状况（图1B）。

通过对比分析我国2014-2019年的地面污染物观测数据，姜哲研究员团队发现华北平原（图1C）和长三角（图1D）城市群O₃与NO_x变化关系与美国东北部1990-1999年的情况类似，即都因NO_x浓度较高而处于非线性化学拐点的右侧，所以即便中国的节能减排政策已经使得国内这些城市群NO_x排放持续降低，但O₃浓度却不降反升了8 ppb。但另一方面，可以注意到在2019年NO_x浓度已到达了非线性化学拐点区域，故根据美国O₃在随后（2010-2019年）NO_x敏感区的变化特点（图1B）可以推断，若继续控制NO_x的排放将开始有效降低我国东部城市群O₃浓度，从而进一步改善空气质量。

这项研究得到了中国科学院人才计划和国家自然科学基金（41721002）的支持。同时，中国科学技术大学超级计算中心为本研究提供了高性能计算支持。姜哲研究员为通讯作者，博士研究生陈小康为论文第一作者。

参考文献：

Chen, X., Jiang, Z., Shen, Y., Li, R., Fu, Y., Liu, J.,Han, H., Liao, H., Cheng, X., Jones, D., Worden, H., and González Abad, G.:Chinese regulations are working - why is surface ozone over industrializedareas still high? Applying lessons from Northeast US air quality evolution,Geophys. Res. Lett., 48, e2021GL092816, https://doi.org/10.1029/2021GL092816,2021.

论文链接：https://doi.org/10.1029/2021GL092816