專家顧問：中國科學院大氣物理研究所研究員 辛金元

我國大氣污染問題的系統研究始于20世紀70年代的重工業城市甘肅蘭州。蘭州地處典型的河谷盆地，受冬季無風、重化工產業布局影響，這里“率先”出現了光化學污染問題。隨著改革開放經濟快速發展與城市化、工業化進程的加快，我國中東部地區的污染問題也逐步凸顯，尤其是2013年我國東部地區出現大范圍持續性霾污染，威脅到人民健康和環境安全?？諝馕廴九c大氣污染物過量排放及大氣污染擴散氣象條件關系密切。對此，相關科技工作者不斷強化探測與數值模擬手段，以科技助力大氣污染成因探究及其防治，助力國家打贏藍天保衛戰。

蘭州為何首度出現重度光化學污染？

20世紀70年代，蘭州地區出現了一種新的污染現象，被稱為“黑雨”或“光化學煙霧”。這種污染由汽車尾氣和工業廢氣排放引起，與不利的氣象條件相互作用，導致空氣質量急劇下降。它是由汽車尾氣中的氮氧化物和揮發性有機物在陽光下反應形成的一種二次污染物。這種煙霧對人體健康和生態環境都有很大的危害。在蘭州地區，有一段時間光化學煙霧污染持續數天，導致許多人出現眼睛刺痛、呼吸困難等癥狀，引起公眾和政府的關注。

“除了光化學反應因素外，當地特殊的日間穩定邊界層現象是污染頻繁出現的重要大氣物理學誘因?！背啥夹畔⒐こ檀髮W環境氣象與健康研究院教授王式功在蘭州大學任教期間研究發現，日間谷風環流使上層大氣增溫，下層溫度低，形成溫度隨高度遞增的逆溫現象，從而抑制白天混合層發展與污染垂直擴散，導致污染頻發。

除了光化學污染外，蘭州當時還是一個典型的沙塵污染型城市，研究團隊發現并提出了我國北方春季沙塵型重污染和冬季靜穩型重污染的空氣重污染分型。通過創建以污染天氣型和氣象參數為基礎的空氣污染預報理論與方法，團隊成功預測了沙塵路徑與源地的分布情況。蘭州大氣污染研究開創了空氣污染研究的先河，為我國其他地區大氣污染成因研究與防治提供了借鑒與參考。

追尋霾污染成因，助力打贏藍天保衛戰

不同于蘭州的特殊地理條件，我國東部的霾污染呈現顯著的區域性大范圍高濃度分布特征。依托中國科學院大氣物理研究所325米氣象鐵塔、地基雷達等，中國科學院大氣物理研究所研究員辛金元帶領團隊構建了北京超大城市大氣邊界層熱力、動力與物質垂直結構高分辨率探測技術體系，系統提出了氣溶膠（PM2.5、PM10）在邊界層中的“火爐效應”“穹頂效應”和“陽傘效應”的形成機制。研究揭示出高濃度氣溶膠顯著加熱邊界層上部大氣、冷卻地表，伴隨出現接地或脫地逆溫，形成日間穩定邊界層，抑制大氣污染擴散，并進一步提出了大氣污染管控的氣溶膠-邊界層反饋閾值理論。

“我們構建了城市大氣邊界層理化結構立體觀測系統，發現北京地區冬季PM2.5邊界層反饋閾值約為50微克/立方米。當PM2.5濃度低于50微克/立方米時，氣溶膠對邊界層的反饋作用弱，大氣對流發展旺盛；但當PM2.5濃度高于這個閾值時，氣溶膠通過與輻射相互作用能夠使大氣快速穩定，從而造成污染急劇惡化?！毙两鹪榻B說，南風輸送和局地排放過程的污染物與邊界層相互反饋是霾污染爆發的重要原因，必須努力將顆粒物濃度降低至邊界層反饋閾值之下，激活大氣對流自凈能力，才能快速提升空氣質量水平，提高大氣能見度。京津冀持續嚴格的大氣污染管控措施激活了區域大氣自凈能力，實現了“北京藍”。

大氣污染對公眾健康的影響不容忽視

辛金元研究團隊于2007年率先在國內開展大氣污染健康影響研究，發現PM2.5和PM10對呼吸系統和循環系統疾病人群有顯著的危害風險。其中，PM2.5的健康危險度要遠大于PM10，這主要是由于細顆粒物PM2.5可以進入人體肺部，引發一系列呼吸系統和循環系統疾病。而氣態污染物對心腦血管疾病人群，特別是老年人危害風險更大。不同氣象因素對易感人群的影響程度也存在很大差異，研究發現氣溫在24℃-25℃、相對濕度約為60%時，污染物危害風險最??；而高溫與低溫均會放大PM2.5的危害風險；低溫低濕的冬春交替季節是高危階段，PM2.5的危害風險是秋季的5.6倍。同時，大氣污染短期應急管控與長效防治措施，如京津冀1萬平方公里禁煤區設立，均顯著提升了區域空氣質量，降低了健康危害風險。

然而，2022年歲末至2023年年初，我國多地大氣污染呈反彈趨勢，空氣質量改善成效還不穩固，大氣污染防治依然是一項長期、復雜、艱巨的任務。研究利用天氣氣候資源，建立區域污染協同管控機制，消除重污染天氣，仍然是我國現階段大氣污染防治的主攻方向。（王敏珍、張瑩、鄭山、馮鑫媛、李沛、馬永敬等對本文有貢獻）

（作者：周權?責任編輯：張林）