从1980年以来的历史记录解码城市臭氧的年代际趋势｜NSR

近日，《国家科学评论》在线发表了中山大学卢骁副教授、范绍佳教授和北京大学张远航院士等与国内外多个团队的合作研究成果。该研究通过梳理全球城市站点地表臭氧浓度的历史变化趋势，揭示了地表臭氧浓度年代际趋势的动态演变特点及驱动因子，为我国现阶段臭氧污染演化机制和控制策略提供了新的思考。

北半球城市臭氧污染最新分布及趋势

研究首先梳理了2013-2022年全球城市站点（基于现有观测网络，分布在中国、日本、韩国、印度、欧洲、美国）暖季地表臭氧浓度的空间分布和变化趋势。分析显示，我国的华北平原、长三角地区与美国西部加州是臭氧高浓度区域。2013年至2022年间，高浓度站点的暖季臭氧水平快速上升（1.2±1.3 ppbv year-1），而相对低浓度站点的上升幅度较小（0.2±0.9 ppbv year-1），进一步扩大了城市间的臭氧污染程度差异。这表明，从全球视角来看，极端臭氧污染事件的频率和强度正在增加。由于臭氧的强氧化性，地表臭氧污染加剧将对人类健康和生态系统构成日益严峻的威胁。

图1. 2013-2022 年北半球暖季（4 月至 9 月）和冷季（10 月至 3 月）的臭氧日最大八小时平均浓度及其变化趋势空间分布

从历史时期臭氧变化趋势中思考臭氧演变的驱动因子和控制策略

研究进一步剖析了1980年以来，上述地区逐十年臭氧变化趋势与人为排放及气候条件之间的联系，旨在从历史观测数据中提炼地表臭氧浓度对前体物排放变化和气候变化的响应关系，进而分析我国近年来臭氧浓度上升在现象和成因上与其他地区的异同。分析发现，日本、韩国等地区在分别在1990年和2010年前后经历过伴随着氮氧化物排放下降而地表臭氧浓度迅速上升的现象。但近十年，随着氮氧化物的深度减排及挥发性有机物的协同减排，日本、韩国的臭氧上升趋势已大幅减缓或已进入稳定下降通道。然而，我国臭氧浓度在2013-2022年期间的上升幅度显著高于1980年以来日本、韩国观测到的臭氧十年上升幅度。这一特殊性源于我国在减排初期具有相比于其他地区的历史时期更高的氮氧化物和气溶胶浓度，因此针对氮氧化物和颗粒物的减排导致了臭氧水平的显著上升。从2018年到2022年，我国臭氧的上升趋势明显放缓，表明氮氧化物和挥发性有机物的持续、协同减排措施已对臭氧污染控制产生了初步成效。欧美地区的臭氧变化则体现了深度减排后，气候变暖和野火排放的增加将对臭氧控制带来新的挑战。上述分析进一步得到了大气化学数值模拟试验的验证。

图2. 1980 年以来不同地区和时期的历史十年臭氧趋势与人为NOx，NMVOCs 排放和温度趋势之间的关系

该研究得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程项目和广东省基础与应用基础研究基金的支持。