丁爱军教授聂玮教授和鄢超副教授团队最新成果揭示夜间氮化学对疫情期间北京雾霾形成的关键作用

氮氧化物（NOx = NO + NO2）是大气臭氧和PM2.5的主要前体物，其排放在过去的几十年里在全球范围内都受到了严格控制。然而颗粒硝酸盐（pNO3-）浓度的降低远弱于 NOx排放的减少。在一些极端情况下，例如在 COVID-19封锁期间NOx大幅度减排的情况下，仍然可以在某些地区观测到较为严重的雾霾污染。这说明污染控制与减排之间不能理解为线性关系，挑战了以NOx为代表的一次污染物的减排可以有效缓解颗粒物污染的直观认知。

鉴于此，南京大学、北京化工大学和赫尔辛基大学等多个研究团队合作，利用在北京疫情封锁期间（2020年1-3月）的综合观测对上述的非线性关系进行了综合分析。研究发现通常在污染条件下可以忽略不计的夜间氮化学在疫情封控期间被强烈地放大，这极大促进了pNO3-和二次有机气溶胶（SOA）的形成。首先，N2O5在气溶胶表面的非均相反应成为封控期间 pNO3-的主要来源；其次，该反应同时生成了大量的 ClNO2和 Cl2，为次日昼间提供了大量的氯自由基，加速了VOCs氧化和SOA生成。

图1. 不同 PM2.5水平下 PM2.5成分和主要含氮化合物浓度在封锁前和封锁期间的对比。

夜间活性氮化学的关键是 NO 和 O3的相对丰度：当 O3比 NO 更丰富时，“NO滴定”效应有限，夜间氮化学被放大；然而当 NO 过量时，“NO 滴定”在广泛区域内抑制了夜间氮化学反应。通过在全球多个城市和郊区地点收集的数据证明，夜间氮化学反应通常在污染条件下处于“抑制状态”。然而，NOx的持续减排会导致“NO滴定”的减弱，夜间氮化学将在颗粒物污染中日益重要。就污染控制效果而言，我们的结果指出了夜间活性氮化学的重要性，防控政策需要同时控制VOC 和 NOx来调节O3的浓度和夜间活性氮化学的强度。

图2. 全球多个大城市的NOx和O3浓度在清洁（C）和污染（P）空气条件下的浓度对比。

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