北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院胡敏教授課題組與美國德州A&M大學(xué)張人一教授合作研究揭示北京霾形成的機制。研究顯示，與直接排放至大氣中一次顆粒物相比城區交通等排放的大量揮發(fā)性有機物(VOCs)、氮氧化物(NOx)和周邊工業(yè)生產(chǎn)排放的大量二氧化硫(SO2)經(jīng)化學(xué)轉化生成的二次顆粒物對北京霾的貢獻更大，有針對性的控制上述三類(lèi)氣態(tài)污染物是治理北京霾的關(guān)鍵。

　　該成果基于北京大學(xué)環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)實(shí)驗室在校園內長(cháng)期運行“城市大氣環(huán)境定位觀(guān)測站”觀(guān)測研究，由大氣化學(xué)研究團隊胡敏教授、邵敏教授、曾立民教授、美國德州A&M大學(xué)張人一教授和聯(lián)合博士后郭松等人合作完成。同時(shí)獲得國家自然科學(xué)基金和科技部973項目資金支持。成果于11月24日發(fā)表在美國著(zhù)名科學(xué)期刊《美國科學(xué)院院報》(PNAS)上。

　　霾主要是由于空氣中高濃度的細顆粒物(PM2.5)對太陽(yáng)光的消光作用導致的能見(jiàn)度下降的現象。該項研究分析了北京初秋典型霾污染過(guò)程，霾發(fā)生時(shí)表現出以高臭氧和高PM2.5為特征的大氣復合污染特征。北京的霾從形成到結束一般以4至7天為周期，而且從藍天白云的清潔天到嚴重的霾天只需要幾天時(shí)間。每個(gè)周期都包括兩個(gè)重要的化學(xué)轉化過(guò)程：在清潔天，主要是氣態(tài)污染物生成納米顆粒物的過(guò)程，也稱(chēng)為顆粒物的核化過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的納米級粒子;在隨后幾天，是顆粒物持續快速的增長(cháng)過(guò)程，使得在清潔階段“種植”的種子得以長(cháng)大到亞微米大小，這樣大小的顆粒物對太陽(yáng)光的消光作用明顯，因此導致能見(jiàn)度的降低從而形成霾。北京PM2.5質(zhì)量濃度的增長(cháng)非常迅速，在清潔天每立方米大氣中的顆粒物總重量不足50微克，但在2至4天后的污染階段會(huì )增至數百微克。

　　清潔天與PM2.5質(zhì)量濃度迅速升高，導致能見(jiàn)度下降，形成霾對比

　　研究從機理上解釋了北京的霾比世界上其它地區形成更迅速且更嚴重的原因。北京大氣顆粒物化學(xué)組成與世界上其它地區非常相似，都主要是硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機物等二次顆粒物，表現出明顯的二次形成特征，并無(wú)特殊之處。但是，在我國大氣復合污染條件下，強氧化性和高濃度的氣態(tài)污染物使得顆粒物具有更強的核化能力和持續快速增長(cháng)的能力。成核過(guò)程在世界上許多地區也會(huì )發(fā)生，但北京成核的潛力遠高于其它地區，只要是清潔天都會(huì )發(fā)生;更為獨特的是顆粒物的持續快速增長(cháng)過(guò)程，同時(shí)具有這兩個(gè)方面就使得北京的霾更加嚴重。相比之下，國外發(fā)達國家城市中氣態(tài)污染物濃度較低，大氣氧化性也沒(méi)有北京強，因此很難同時(shí)出現顆粒物有效的核化及持續快速增長(cháng)