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探索·收穫！現代工學院魏輝教授課題組報導納米酶傳感器陣列檢測農藥的新策略
以PM2.5為特徵汙染物的大氣複合汙染問題是我國東部地區面臨的一大環境挑戰。南京大學大氣科學學院、江蘇省氣候變化協同創新中心丁愛軍與符淙斌研究團隊的最新研究成果揭示了我國京津冀和長三角兩大城市群秋冬季的重霾汙染如何通過相互作用增強長距離傳輸的新機制，同時提出了減緩這種區域尺度相互影響以實現科學治霾與精準治霾的新思路。
雖然我國東部地區空氣品質自2013年"清潔空氣行動計劃"（"國十條"）實施以來有了顯著改善，但即使在很多城市從嚴減排情形下重霾汙染事件仍然頻發。汙染物的長距離輸送、局地積累及化學生成被認為是影響重霾汙染的關鍵因素，然而對於區域尺度、持續性霾的形成機制及其在不同超大城市群間理化過程關係的認識還非常有限。該研究從2017年底至2018年初（即"國十條"收官之際）發生在華北和華東地區的一次大範圍重霾事件出發，基於多種觀測資料和數值模式模擬，發現該汙染事件表面上看起來長三角是受華北區域性汙染的長距離傳輸所致，而事實上華北地區重霾形成和加劇的氣象條件卻顯著受到長三角和山東等地區排放的影響。具有較強太陽輻射吸收特性的黑碳氣溶膠的區域性排放可被快速輸送傳至京津冀的邊界層上層，通過氣溶膠-邊界層的相互作用改變京津冀地區的氣象條件，加劇所在地區靜穩天氣的形成（即邊界層上層增暖、下層降溫的"穹頂效應"），同時邊界層內因降溫所導致的相對溼度增加又顯著促進二次顆粒物的生成，從而加劇了華北的PM2.5汙染。在隨後的冷鋒作用下，區域性重霾又可南下影響包括長三角在內的整個東部地區（如圖所示）。研究進一步統計了2013年以來類似的17個典型案例，並基於WRF-Chem數值模式模擬量化了該過程的相關貢獻。研究同時發現，對於長三角而言，同樣的減排強度，只要將減排時間點比正常預報重霾出現時間錯位（譬如提前兩天），不但可以減輕華北地區的汙染，也有助於對隨後長距離傳輸的重汙染過程進行削峰。
該研究首次發現在上千公裡的空間尺度上，垂直方向的空氣汙染-大氣邊界層反饋過程可以與大尺度天氣過程發生相互作用而進一步增強區域間的汙染傳輸。該項工作是丁愛軍與符淙斌團隊在前期"黃泥天"形成機制以及超大城市黑碳氣溶膠"穹頂效應"等工作基礎上的拓展和又一重要突破。該研究進一步證明了我國獨特環境條件下大氣複合汙染成因的複雜性和非線性，而基於多學科交叉（特別是大氣物理、氣象和大氣化學交叉）的方法以及多手段（包括地面觀測、垂直立體探測以及先進的數值模擬技術）的結合可幫助提高相關問題的認識。
該項研究對於我國今後在京津冀和長三角一體化背景下實施跨區域大氣汙染協同控制具有重要的參考價值。一方面，該發現對基於傳統數值模式的區域源解析以及僅基於地表觀測對大氣複合汙染成因的認識帶來新的挑戰；另一方面，也對未來大氣複合汙染需要加強垂直觀測以及需進一步提高空氣品質預報時效，從而實現"科學治霾、精準治霾"提出了新的要求。
該項工作於5月25日在線發表在《自然-地球科學》（Nature-Geoscience），並作為該期刊主頁條幅亮點推薦。論文第一作者為大氣科學學院國家優秀青年基金獲得者黃昕副教授，通訊作者為丁愛軍教授，符淙斌院士、博士研究生王子麟、助理研究員丁可、中國環境科學研究院高健研究員、柴發合研究員為論文共同作者。該項工作得到了國家重點研發計劃"大氣專項"項目"我國東部沿海大氣複合汙染天空地一體化監測技術"、江蘇省氣候變化協同創新中心、國家自然科學基金重大科學計劃項目、國家傑出青年基金項目、優秀青年基金項目以及"大氣重汙染成因與治理攻關"總理基金項目的資助。
參考閱讀
Huang, X. et al., Amplified transboundary transport of haze by aerosol-boundary layer interaction in China , Nature Geoscience, doi:10.1038/s41561-020-0583-4, 2020.
Ding, A, " D ome effect" of black carbon amplifies transboundary transport of haze , Nature Research Chemistry Community, May 26, 2020.
Huang, X., Wang, Z., & Ding, A., Impact of Aerosol-PBL Interaction on Haze Pollution: Multiyear Observational Evidences in North China , Geophys. Res. Lett., 45, 8596-8603, 2018.
Wang, Z., Huang, X., & Ding, A., Dome effect of black carbon and its key influencing factors: a one-dimensional modelling study , Atmos. Chem. Phys., 18, 2821-2834, 2018.
Ding, A., X. Huang et al., Enhanced haze pollution by black carbon in megacities in China, Geophys. Res. Lett., 43, 6, 2873-2879, 2016.
Ding, A., C. Fu, et al., Intense atmospheric pollution modifies weather: a case of mixed biomass burning wither fossil fuel combustion pollution in the eastern China , Atmos. Chem. Phys.,13,10545-10554, 2013.
原標題：《探索·收穫！大氣科學學院丁愛軍與符淙斌團隊揭示長三角和京津冀重霾汙染相互作用新機制》
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