自然源沙塵擾動大氣光化學過程研究方面取得進展

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人民網北京12月31日電 （記者趙竹青）據國家自然科學基金委員會網站消息，南京信息工程大學張運江副教授研究團隊與海外合作者，在沙塵暴通過氣象擾動與大氣多相化學過程耦合作用研究方面取得進展。研究成果以“沙塵暴擾動臭氧生成與損耗化學過程引發的大范圍地表臭氧降低”為題，於2025年5月7日發表在《科學進展》期刊上。
近年來，在自然源與人為源污染疊加背景下，我國大氣污染呈現出更加復雜的演變特征。作為典型的自然源污染事件，沙塵暴導致大氣顆粒物濃度顯著升高，但其與人為排放污染物之間的相互作用及對臭氧污染的影響機制仍缺乏系統認識。針對這一科學問題，研究團隊綜合運用長期地面觀測數據、衛星遙感數據、數值模擬技術，系統分析了我國典型沙塵暴過程中地表臭氧變化特征及其主導驅動因素。
研究發現，沙塵暴發生期間，多地地表臭氧濃度出現顯著下降，表明沙塵過程對近地面光化學環境具有重要擾動作用。為定量區分氣象擾動與沙塵氣溶膠化學作用對臭氧變化的相對貢獻，研究團隊構建了基於人工智能的觀測數據解析方法，在突發且持續的沙塵污染背景下，實現了臭氧變化驅動因素的有效分離。結果表明，沙塵暴一方面通過削弱太陽輻射、降低光解速率抑制臭氧生成，另一方面通過非均相反應增強臭氧及其前體物的化學損耗。結合大氣化學模式模擬，進一步量化了沙塵粒子對臭氧、活性氮氧化物（如N2O5）以及自由基（如HO2）等關鍵物質的吸收過程，明確了非均相化學反應在沙塵暴期間臭氧損耗中的重要作用，該機制在我國春季沙塵頻發的北方地區尤為顯著。
研究指出，在氣候變化與人類活動的共同影響下，近年來蒙古國及我國西北地區的沙塵暴發生頻率呈現明顯回升趨勢。沙塵過程不僅顯著影響區域空氣質量，還可能通過遠距離輸送調節更大尺度的大氣氧化性與光化學平衡。研究成果凸顯了在臭氧污染防治中統籌考慮自然源過程的重要性，為深化對沙塵氣溶膠與臭氧相互作用及其氣候環境效應的認識提供了新的科學依據，也為進一步優化臭氧與顆粒物協同治理策略提供了理論支撐。

               
                (責編：趙竹青、呂騫)
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