2025年11月23 日至 24日,第六届全球大气自由基测量前沿研讨会在北京大学斯坦福中心成功召开。会议由北京大学环境科学与工程学院陆克定教授与英国利兹大学Lisa Whalley教授共同召集,汇聚了来自中国、英国、德国、法国、美国、日本等国家的五十余位知名科学家、技术专家与青年学者。会议聚焦“地基、船基与空基平台的HOx和ROx自由基测量:仪器发展与新化学”主题,就大气自由基测量技术前沿突破、复杂环境下的化学机理认知深化与未来全球协同研究框架等核心议题进行了深入研讨。

参会人员合影
开幕式上,北京大学科研部副部长张存群、国家自然科学基金委化学科学部四处项目主任万莹教授、北京大学环境科学与工程学院张远航院士分别致辞,对与会嘉宾表示热烈欢迎,并对大会推动大气化学基础研究与技术创新的重要意义予以充分肯定。
回顾测量技术发展历程
英国皇家科学院院士、皇家化学会物理化学分会主席、利兹大学Dwayne Heard 教授作题为《自由基测量技术的演变:从第一届到第六届研讨会的历史回顾》)的大会主旨报告。报告系统梳理了自1982年首届会议以来,以激光诱导荧光、化学电离质谱和激光差分吸收光谱为代表的大气自由基测量技术发展脉络。Heard教授指出,对羟基自由基(OH)等关键大气氧化剂的高精度探测历程,体现了人类在精密测量与工程技术上的持续突破。当前研究重点已从早期的“可探测性”转向“更精准、更全面、更稳健”的测量目标。他特别强调,中国团队自2015年第五届会议开始参与国际合作,历经十年发展,以北京大学为代表的中国科研机构已成为重要参与力量并担任本届会议主办方,彰显了中国在该领域的快速成长与国际影响力的显著提升。
技术创新推动观测能力实现多维跃升
多场景适配与系统集成:新一代自由基测量技术呈现高度集成化、自动化与多平台适配的趋势。德国于利希中心、北京大学、英国利兹大学、德国不莱梅大学、法国科学院、中国科学院合肥物质院等多家研究团队报告了适用于室内、森林、背景、城市、高原、海洋及高空等不同环境的定制化、高性能自由基测量系统,标志着全球多尺度立体观测网络技术基础日趋成熟。会上,北京大学团队系统报告了由陆克定教授和谭照峰研究员牵头开展的“对流层大气氧化性综合观测实验(Ensembled eXperiment of Atmospheric oxidation Capacity in the Troposphere (EXACT))”成果。该实验在全球范围内首次实现了在多站点对关键自由基的同步观测,成为协同观测创新的典范。通过集成多平台观测技术,不仅在京津冀地区实现了自由基的全链条闭合研究,为模型验证提供了关键数据集,其下一步全国尺度的扩展计划(EXACT-Plus)更将为全球大气化学研究和我国“十五五”空气质量的深度改善提供坚实的科学依据。
新兴探测技术的突破:德国于利希中心Hendrik Fuchs教授报道了新型全固态激光器的研发进展。英国利兹大学报道了新型基于深紫外吸收技术的OH反应活性测量技术。中国科学院合肥物质科学研究院研发的法拉第旋转光谱OH反应活性测量仪及基于Nafion干燥器改进的过氧自由基化学放大系统,显著提升了长期监测的数据可靠性与准确性。日本国立环境研究所与英国利兹大学将VACES气溶胶浓缩系统与激光光解-激光诱导荧光技术结合,实现了气溶胶表面过氧自由基摄取系数的实时原位测量。
多元技术体系交叉验证:高灵敏光谱技术、质谱技术以及化学放大法测量技术形成了互补协同的多元测量体系。中、德、法、英等国团队在报告中介绍了不同仪器间的比对情况,并强调基于不同原理的仪器间严格交叉验证,是提升全球自由基数据一致性与公信力的关键路径。
从观测到机制,深化大气化学过程认知
模型偏差的精准溯源:会议重点关注了外场观测与模型模拟在关键自由基浓度上存在系统性偏差问题。中、德、法、英等国团队在报告中指出,通过化学调制等干扰排除技术与多仪器协同观测,可实现真实信号与测量干扰的有效分离,进而识别出现有大气化学反应机理的缺失或反应速率参数的不确定性是导致偏差的主要因素,而非单纯的测量误差。
非均相过程的定量突破:中、英、日等国团队在会议报道了过氧自由基在真实环境气溶胶表面摄取系数的外场实时测定结果,该过程表现出高度的环境依赖性与变率,且常被传统模型低估。这一直接观测实现了从理论参数到外场实证的跨越,为重新评估气溶胶对全球和区域大气氧化能力、二次颗粒物生成及气候效应的贡献提供了关键定量依据,成为连接气相化学与颗粒相研究的重要桥梁。
凝聚共识,推动构建全球协同研究网络建设
与会科学家在以下三大方面达成重要共识:
1. 攻克测量干扰,提升数据质量:未来仪器研发需将干扰在线识别与校正功能作为核心设计要素,推动化学调制等技术标准化,保障复杂环境下的数据可靠性。
2. 建立全球通用标准源:亟需发展全球通用的自由基标准发生装置与标定协议,为实现数据可比性与模型有效验证奠定基础。
3. 正式成立“全球大气自由基研究联盟”:在本次会议上,“全球大气自由基研究联盟”正式成立,由陆克定教授、 Lisa Whalley教授和Hendrik Fuchs教授担任联合主席。该联盟将建立制度化、高效率的国际合作机制,系统推进跨国观测计划实施、技术标准制定、设施与数据共享、人才联合培养等工作,为全球与区域大气环境治理提供可预测、定量化的科学支撑。
本次研讨会的成功举办,不仅集中呈现了大气自由基测量领域的最新进展,更标志着该领域的研究范式正向数据驱动、机制深化和全球协同的新阶段迈进,为应对复合型大气环境挑战和甲烷等温室气体寿命的定量评估奠定了坚实的科学基础。

对流层大气氧化性综合观测实验(EXACT)大科学计划研究框架

北京大学陆克定教授(右)和英国利兹大学Lisa Whalley教授(左)