北京大学环境学院陆克定团队在Nature Geoscience上发文揭示全球夜间大气氧化性的演变及其调控机制
作者： 发布日期：2023-02-20 浏览：
氮氧化物（NOx）是调节地球大气氧化性组成的关键活性气体。NO3自由基作为NOx转化过程中的关键活泼中间态物种，是主导夜间反应的关键氧化剂，可显著影响NOx大气寿命、臭氧和细颗粒物污染水平。因此探究夜间大气氧化性演变趋势对制订区域空气污染防控策略和减污降碳的协同应对至关重要。迄今，全球夜间大气氧化过程的演变规律和调控机制还尚未得到充分认识。
北京大学环境科学与工程学院陆克定研究员团队收集和分析了全球NOx和O3监测数据，系统评估了2014年至2021年全球近地面NO3的生成速率和趋势（如图1），揭示了我国和印度是全球夜间NO3自由基氧化反应的热点区域，且我国夜间NO3氧化性呈现持续增长，而欧美同期则呈现相对稳定或小幅下降趋势。
图1 全球近地面NO3自由基生成速率（PNO3）的分布和演变趋势
为揭示上述夜间大气氧化能力演变的调控因素，该研究首次构建了统一描述夜间氧化能力对NOx减排非线性响应的理论关系模型（如图2）。该理论模型揭示目前我国和印度等发展中国家处在NOx饱和区，减排NOx会导致夜间大气氧化能力的增强（即不利效应）；而欧洲和美国处在NOx限制区或过渡区，减排NOx有利于降低夜间大气氧化能力。在我国等发展中国家现有的大气环境条件下，开展NOx和VOC的协同减排是避免不利效应出现的关键途径。同时，该研究进一步回顾了美国洛杉矶过去近40年的夜间大气氧化性演变历程，印证了其正是通过NOx和VOC协同减排的方式实现了夜间氧化能力的成功调控。
图2 夜间大气NO3氧化能力对NOx减排的非线性响应关系
夜间大气氧化过程通过改变NOx大气寿命、累积活性氮Nr储库分子（在日间光解引发日间OH等自由基的快速产生，驱动日间大气氧化过程的快速进行）及其对痕量气体分子的快速氧化等通道深度耦合了O3和PM2.5污染，厘清夜间大气氧化过程是现阶段大气复合污染控制中与日间大气氧化过程、多相反应过程等并列的关键科学挑战之一。上述成果对全球各大城市群的大气污染控制提供了新的视角，并对其他发展中国家的空气污染治理具有重要的参考价值。
上述研究成果以“Increased nighttime oxidation over China despite widespread decrease across the globe”为题于2023年1月26日在线发表于Nature Geoscience。陆克定、北京大学环境科学与工程学院张远航院士和美国国家大气海洋管理局Steven S. Brown研究员为共同通讯作者，中山大学王海潮副教授（北京大学2018届博士毕业生，博雅博士后），王浩霖和卢骁副教授为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、北京市杰出青年科学基金和国家科技部重点研发计划等项目资助。
（来源：https://news.pku.edu.cn/jxky/2c5fcf1bd6114b33a3a6e1c865d75190.htm）
