雾霾的肆虐引起对其成因的关注。在宏观成因方面，“气象条件说”“燃烧、工业污染说”“周边影响说”“通道输送说”等给出了表象或定性表述。最近一项研究给出了雾霾中二次细粒子物理和集总化学成因的定量理论。该研究的论文题为：“大气中二次细粒子污染的宏观机制及其前体物环境容量”，近期在线发表于《中国科学：地球科学》，由中国气象科学研究院的徐大海、陈军明撰写。
当前，对雾霾的主要成分二次细颗粒的管、控方法在学术上大致分两类：责任源追踪和排放总量控制。责任源追踪法对大气污染的初步控制已经取得较好的成绩但是由于大气流动的非确定性和污染情景的错综复杂，对责任源的进一步精准追踪非常困难，而简化的追踪容易对一些地区排放源管理出现‘一刀切’的问题。大气污染物排放总量控制是长期以来为大家所重视的管控方法。如果允许排放总量等于、低于大气容量，大范围高强度的污染出现机率就非常小。然而，对大气容量的定义并不统一。有定义大气容量就是允许排放总量，那么由基准气象条件、给定监测点位、规定的源清单和具有化学过程的模拟工具所确定的容量，就与上述给定条件有关，因此它的的气候统计特征是难以客观估计的。如果认为大气容量由大气对其中污染物的清除能力所决定的，那么给出的容量仅仅与气候特征有关，它的统计参数容易确定。然而如何定义大气自我清洁的能力、并与大气污染的其他特征参数如源强、浓度、污染物种，一起来表达大气污染过程的问题，一直未能得到有效的解决方案，从而限制了这个大气质量管控思路的发展。“大气中二次细粒子污染的宏观机制及其前体物环境容量”一文在雾霾成因机理的层面上解决了这一问题。
论文研究者以定义的大气物理自净能力和总体化学转换能力作为驱动力，建立了大气化学动力学方程组, 对形成二次细粒子的关键因子进行理论解析，明确了各因子的自身和协同作用的宏观机制。该方程组的解，表达了二次细粒子及其前体物的浓度在大气自净力和化学转化作用下的变化规律，也可以用来求取形成二次细粒子的前体物的大气环境容量。方程解还揭露了二次细粒子的污染浓度对污染区域或城市建成区的面积的依赖关系。城市面积的非理性扩张，将会急剧减小单位面积的大气自净能力，在静、小风条件下，将会导致二次污染物急剧增长。 此外利用分布于各地气象站40年的逐时记录和当前所采集到的其他有关数据给出了各地不同重现期的集总前体物（包括常规污染物SO2、NOx、NH3）大气环境容量。同时也给出了各地区在上述条件下, 不同重现期的单位面积的前体物清除率分布图。
这一研究成果具有很好的科学意义，对于空气污染治理和环境保护政策的制定也有很大的参考价值。
该项研究得到了中国气象科学研究院科技发展基金项目(编号: 2018KJ026)资助。
更多详情请阅原文：
徐大海, 陈军明. 2019. 大气中二次细粒子污染的宏观机制及其前体物环境容量. 中国科学: 地球科学, 49, doi: 10.1360/N072018-00221
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/doi/10.1360/N072018-00221?slug=fulltext
https://doi.org/10.1007/s11430-2018-9378-1
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Journal
Science China Earth Sciences