近日，北京大学陆克定教授团队和暨南大学刘绍臣院士团队在北半球中纬度地区的大气氧化能力演变研究方面取得重要进展。相关成果以“Atmospheric oxidation capacity at northern midlatitude regions is reaching a turning point”为题，发表于国际顶级期刊National Science Review（《国家科学评论》）。
羟基自由基（OH）是大气中最主要的氧化剂，控制着甲烷等短寿命温室气体的去除以及臭氧等二次污染物的生成，在空气质量与气候变化中扮演着关键角色。受观测手段所限，OH定量主要依赖大气化学模型及卤代烃反演等方法，但不同研究对其长期趋势尚未形成一致认识。
本研究开发了一种基于观测的模型，定量解析了中国、欧洲和美国地表大气OH浓度的时空演变特征，并识别出其关键转折点。结果表明，相较于清洁区域，中国、美国和欧洲的OH浓度提升了约300%，主要受人为NOx排放驱动，清晰揭示了人为活动对大气氧化能力的显著增强。
不过，这种增长并不会无限持续。研究发现，在欧洲和美国，约10%的站点已呈现显著的OH下降趋势，而约85%的站点仍保持上升；相比之下，中国的OH目前整体仍处于增长阶段。总体而言，北半球中纬度地区过去五六十年间的OH浓度大体稳定在(5–9)×106 cm-3的高值区间，表明该区域大气氧化能力长期维持在较强水平。研究进一步指出，随着未来NOx持续减排，区域OH浓度有望逐步跨越临界点并进入NOx限制阶段，届时OH浓度将由高位稳定转入下降通道。这意味着，大气污染物以及甲烷等温室气体在空气中的停留时间可能延长，从而给未来区域空气质量管控和全球气候治理带来新的挑战。
该研究首次揭示，北半球中纬度地区的大气氧化能力可能正处于关键转折阶段。基于观测的模型为OH长期变化提供了较传统模型更为可靠的表征，弥补了区域尺度上定量评估人为排放对OH影响的不足，也为区域空气污染防治与气候变化协同应对提供了新的科学依据。
图 中国（a）、美国（b）和欧洲地区（c）的OH浓度对NO2的响应关系。本研究基于观测的模型（OBM）估算的午间（11:00–13:00 LT）OH浓度分别与化学箱式模型模拟结果、实测数据进行了对比。
论文第一作者为北京大学博士后韦丽艳，通讯作者为暨南大学刘润副研究员和北京大学陆克定教授。合作者包括暨南大学刘绍臣院士，北京大学张远航院士、谭照峰研究员、马雪飞副研究员、周明博士、博士生魏文玉，暨南大学硕士生张靖雯。该研究得到国家杰出青年科学基金项目（22325601）和国家重点研发计划项目（2023YFC3706100）的共同资助。
论文信息
Title: Atmospheric oxidation capacity at northern midlatitude regions is reaching a turning point
Journal: National Science Review
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