长期、准确的背景大气成分观测是认识区域污染根源的基础性工作，也是研究和评估污染控制措施有效性的科学依据。近日，中央民族大学生命与环境科学学院林伟立教授团队在华北背景地区SO2和NOx两类污染气体的长期变化观测研究上取得重要进展，研究成果以“Measurement report: Variations in surface SO2 and NOx mixing ratios from 2004 to 2016 at a background site in the North China Plain”为题的文章发表在Atmospheric Chemistry and Physics（地球科学1区）上，文章链接https://doi.org/10.5194/acp-22-7071-2022。
近年来，随着经济发展、人口增长与较快的城市化，我国大气污染呈现以城市为中心的区域性污染特征。华北平原地区（NCP）作为人口稠密、工农业经济较发达的区域，NOx和SO2污染物排放强度高，表现出典型的区域性污染特征。目前基于地面观测数据的长期变化研究尤其是在NCP背景区域进行时间跨度超过10年的观测研究较少。林伟立教授团队与上甸子区域大气本底站合作，基于地面长期观测结果，首次进行了NCP背景地区2006‒2016年SO2和NOx的长期变化特征分析及影响因素研究。该工作对于深入了解NCP区域大气环境变化具有重的意义，可为今后区域大气污染控制提供科学依据。
研究结果表明，2004‒2016年间，NCP地区的SO2年均值浓度以-0.36 ppb yr‒1（‒6.1% yr‒1, R=‒0.84, P<0.01）的速度逐年波动下降，与北京地区SO2年排放量的下降速率-6.3% yr‒1（R=‒0.95, P<0.01）十分接近。其中，2008‒2016年间，SO2年均值浓度的降低更为显著[-0.56 ppb yr‒1（‒7.4% yr‒1, R=‒0.95, P<0.01）]。NOx年均值浓度则在2005‒2010年间，呈现出波动上升的特征，为+0.37 ppb yr‒1（+3.4% yr‒1, R=0.38, P=0.40），在2010年达到峰值（16.9 ppb），在2010‒2016年间，转变为显著的波动下降趋势[-0.77 ppb yr‒1（4.5% yr‒1, R=0.95, P<0.01）]，与华北地区NOx年排放量的变化显著相关（R=0.94, P<0.01）。与SO2相比，NCP的地面NOx浓度对北京及其周边地区减排措施的响应较弱，机动车数量的增加和交通控制措施的实施效果较弱导致了机动车NOx排放量的增加。在过去十几年中，为控制NCP地区的SO2和NOx所采取的措施总体上是成功的，但今后应加强对NOx排放的控制。
研究显示， 2004‒2016年间，NCP地区SO2和NOx浓度的季节变化规律相似，冬季浓度较高，夏季浓度较低，但二者浓度平均日变化的季节特征有明显差异（图1和图2）。作者提出，该地区可能在地面上空存在一层SO2浓度较高的污染层，午后强烈的对流交换将上层较高浓度的SO2交换到地面上，可能是SO2在午后出现峰值的重要原因。而NOx浓度在中午左右的上升则是受到南部污染地区污染物输送的影响。
图1.不同季节上甸子大气背景站SO2和NOx浓度的平均日变化
图2.不同年度区域上甸子站SO2和NOx浓度的平均日变化
生命与环境科学学院2019级环境科学与工程专业硕士研究生刘雪莉同学为本文第一作者，林伟立教授为本文的通讯作者。本工作是中央民族大学生命与环境科学学院与北京市气象局合作研究的成果之一，上甸子站是世界气象组织/全球大气观测网下属的中国区域3个区域大气本底站之一。本研究获得国家自然科学基金与上甸子区域大气本底站（91744206和SDZ2020615）的资助。
林伟立教授是2017年生命与环境科学学院引进的优秀人才，博士生导师。主要从事大气成分的观测研究。进入学校任教后，先后获得国家自然科学基金重点和面上项目各1项，其它项目多项，发表论文40余篇，专利多项。
供稿：刘雪莉，林伟立
周宜君审核
