跨境臭氧与国内排放的复杂相互作用塑造了中国地表臭氧污染

远方的空气为何影响身边空气

近地面臭氧是严重的空气污染问题，会损害呼吸系统、农作物和生态系统。许多人认为各国只要减少汽车、工厂和电厂等当地排放，就能控制本国的臭氧水平。但这项研究表明，中国的情况更为复杂：来自世界其他地区的飘移臭氧与国内释放的气体在大气中持续相互作用，因此外来和本地污染并非两个独立的问题，而是紧密交织在一起。

可控的臭氧与不可控的臭氧

科学家通常把地表臭氧分为一部分“背景”成分（来自天然来源和长距离输送）以及一部分由本地人为活动产生的“可控”成分。许多政策建立在这样的假设上：背景臭氧基本固定，不会随着一国自身排放变化而显著响应。作者对这一观点提出了挑战。利用精细的大气模型，他们追踪了2019年秋季为期一个月的中国霾期中臭氧及其短寿命化学伴侣如何移动和变化——当时华东等地在超过半数天数里超出健康指南。

追踪臭氧生命周期的每一步

研究团队在一种广泛使用的天气-化学模式中引入了一种新的追踪方法。他们不仅计数臭氧本身，还追踪包含产生或消耗臭氧的高反应性短寿命自由基在内的更广泛化学家族，并根据来源对这些化学物质进行标记：来自中国以外输送的臭氧和气体；来自工业与交通等人类活动的气体；以及植被等自然释放的气体。这样他们就能观测外来与本地成分在空气中如何相遇，以及一种来源形成的臭氧有多少被另一种来源的反应所循环利用。

外来与本地污染共同作用

结果显示，输入臭氧与国内排放的混合并非次要效应，而是中国地表臭氧的核心特征。在研究期间，整个华东地区近地面臭氧近一半来源于输送臭氧与本地气体之间的相互作用，而不是单独由任一来源造成。来自中国外部的臭氧在阳光下常常分解生成自由基，这些自由基随后与本地产生的气体反应生成新臭氧。同时，这些反应也可能去除自由基并减缓后续臭氧生成。在中国西部，由于本地排放较弱，输入臭氧占主导；但在更工业化的东部和南部，化学过程由外来臭氧与国内污染物之间持续的相互作用驱动。

清洁策略中的隐性曲折

由于这种复杂的化学耦合，削减某类排放并不总能带来预期的臭氧下降。在一些地区，从模型中移除输送臭氧的影响反而使本地来源的臭氧上升，因为失去了一类自由基的消耗途径，结果留下更多能量将本地气体转化为臭氧。在其他区域，减少某些本地气体可能无意中增强其他气体的影响。作者利用他们的标记系统定义了一个新指标，用以衡量每类气体在真实条件下生成臭氧的能力，并发现这种效能在中国各地差异很大，且受到输送臭氧存在的强烈抑制。这意味着忽视这些相互作用的常规指标会低估某些排放在其生命周期内实际上产生的臭氧量。

重新思考可治理的范围

研究得出结论：被认为的中国“背景”臭氧并非化学上被动。相反，远方输送的臭氧主动影响本地排放能够产生多少额外臭氧以及地方管控的效果。因此，可控与不可控之间的界限比以往认为的更为模糊。对政策制定者而言，这意味着成功的臭氧减排需要针对各地区制定的策略，既要考虑本地排放，也要考虑来自世界其他地区的污染随时变化的影响——尤其在变暖的气候下，自然排放和长距离输送都可能增强，这一点尤为重要。

引用: Tao, W., Fu, TM., Liu, J. et al. Complex interplay between transboundary ozone and domestic emissions shapes surface ozone pollution in China. npj Clim Atmos Sci 9, 107 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01379-8

关键词: 地表臭氧, 跨境污染, 中国空气质量, 大气化学, 排放控制