《Commun. Earth Environ.》| 大气残留层垂直输送显著贡献近地面硫酸盐气溶胶

《Commun. Earth Environ.》| 大气残留层垂直输送显著贡献近地面硫酸盐气溶胶

Wang, Y., Ma, Y., Li, S. et al. Ground-based urban sulfate aerosol transported from the boundary layer aloft. Commun Earth Environ (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03808-1

Wang, Y., Ma, Y., Li, S. et al. Ground-based urban sulfate aerosol transported from the boundary layer aloft. Commun Earth Environ (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03808-1

尽管中国自2013年起实施了一系列严格的减排政策，使北京等城市的二氧化硫排放量大幅下降，但地面硫酸盐气溶胶浓度并未同步显著降低。这一悖论长期以来困扰着大气化学界。近日，中国科学院生态环境研究中心联合北京城市气象研究院和北京化工大学在《Communication Earth & Environment》发表题为“Ground-based urban sulfate aerosol transported from the boundary layer aloft”的研究论文，为这一科学谜题提出了可能的解答。

该研究在国家重点研发计划青年科学家项目（2023YFC3711000）等资助下，团队在北京市中心528米高的中信大厦观测平台与北京化工大学地面站点开展同步观测，并结合高分辨率大涡模拟，揭示出近地面硫酸盐气溶胶一个长期被忽视的来源机制。研究发现，边界层中上部（528米高度）夜间残留层内的硫酸盐浓度显著高于地面。日出后，太阳辐射加热地表，引发湍流混合，将残留层中富集的硫酸盐向下输送，导致地面在上午11时左右出现硫酸盐浓度峰值。大涡模拟成功再现了这一过程，多组敏感性试验进一步表明，气溶胶光学厚度（AOD）和逆温层的作用会显著延迟峰值出现的时间。

更为重要的是，研究团队收集了全球16个城市（涵盖亚洲、欧洲、北美和南美）的原位观测数据，发现这些城市均存在类似的上午硫酸盐峰值现象，证明该垂直输送机制并非北京独有，而具有全球多城市的普遍性。传统观点往往将此类峰值归因于水平区域传输，但本研究通过垂直观测与模式模拟证实，大气残留层过程同样是重要贡献因素。同时，研究指出，工业烟囱排放所引发的大气残留层化学转化，是地面气溶胶污染的重要来源之一。

研究强调，未来空气质量达标策略以及气溶胶天气气候效应研究，亟需将大气残留层化学过程纳入考量。在制定减排措施时，尤其应关注大气残留层内前体物与氧化剂的协同控制，方能有效削减城市细颗粒物污染。该论文第一作者为中国科学院生态环境研究中心王永宏副研究员，通讯作者为王永宏副研究员、北京城市气象研究院马朋坤副研究员和北京化工大学刘永春教授。

Figure 3. Cities with forenoon time sulfate peaks observed globally. The dataset and measurement campaigns presented here are introduced in Supporting Information.

Figure 3. Cities with forenoon time sulfate peaks observed globally. The dataset and measurement campaigns presented here are introduced in Supporting Information.

Figure 4. A schematic picture illustrating the process of sulfate aerosol aloft transported from residual layer of Beijing.

Figure 4. A schematic picture illustrating the process of sulfate aerosol aloft transported from residual layer of Beijing.

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