2020–2024 年中国东南沿海城市粒径数分布的趋势与来源贡献

为什么微小的大气颗粒在此时此地重要

空气中看不见的微粒看似与日常生活无关，实则悄然影响我们的健康、局地天气乃至全球气候。该研究聚焦厦门这一温暖、潮湿的东南沿海城市，跟踪 2020–2024 年间空气中颗粒的数量与粒径如何变化。研究者揭示了城市活动、气候变化与大气化学反应如何共同影响我们呼吸的空气——这些线索对世界上许多沿海城市同样具有参考价值。

沿海城市隐蔽的空气特征

研究团队在靠近厦门海岸的城市小区上方，连续测量了 7 至 300 纳米范围内的空气颗粒——这些尺寸远小于人发直径。他们还同时记录了常见污染物、光照强度、温度、湿度和风速。与中国内陆的大型特大城市相比，厦门的总体颗粒物污染相对较低，细颗粒物质量浓度保持在国家限值以下。然而，空气中超小颗粒的数量仍明显高于无污染的沿海地点，说明尽管城市名声较为清洁，本地人类活动仍强烈塑造了该地的大气状况。

先降后升，再趋稳定

为将短期波动与更深层的变化区分开来，研究者使用时间序列滤波方法解析日尺度、季节性与长期变化。他们发现颗粒总数在 2020 至 2022 年总体下降，随后在 2023 年回升并在此后趋于稳定。此模式与前期严格的排放管控和人类活动减少相吻合，而随着疫情相关限制放松，社会活动逐步恢复导致颗粒数回升。在整个期间内，与交通和其它燃烧源相关的中等粒径颗粒所占比重增强，而极细粒子数量略低于起始时点，表明某些排放类型较其他类型得到更好控制。

天空中新粒子的诞生

研究的一个重点是“新粒子形成”事件——即空气中气体突然聚合作为大量超细颗粒出现并随后增长的时刻。这类事件在厦门出乎意料地常见，发生频率超过三分之一的日子，且在夏季和秋季达到高峰。在这些日子里，一阵极小颗粒突然出现，并在数小时内增大。研究者追踪了这些新生颗粒的增长速率，并估算了关键成分之一硫酸的贡献。他们发现增长速率在 2020 到 2021 年间减缓，随后又加快并趋于平稳，而硫酸本身呈稳步下降。这一不一致表明，来自人类活动和自然过程的其他蒸气也在沿海大气中新粒子形成中发挥重要作用。

天气、风向与城市生活的共同作用

为剥离气象影响与人为活动的作用，团队应用了一种机器学习方法对数据进行“去气象化”处理——也就是在假定气象不变的情况下推断颗粒水平会如何变化。该分析显示，人类与车辆排放的变化是长期颗粒数变化的主导因素，包括 2022 年之后的回升。在气象因子中，光照和南北向风尤为突出。更强的光照通过驱动光化学反应促进新粒子形成，而沿海风则将污染或相对清洁的空气输送进城市。对粒径模式的聚类分析进一步揭示了若干不同的“来源指纹”，包括城市背景气溶胶、日常与重载交通、区域传输污染、白天光化学形成的颗粒以及夜间生成或转化的颗粒。

对沿海城市空气的含义

简言之，研究表明即便在颗粒污染相对温和的沿海城市，人类地面活动与上空空气流动依然紧密控制着我们呼吸的微粒。单靠新粒子形成便贡献了约六分之一到四分之一的所有超细颗粒，尤其在暖季更为显著，而交通全年仍是主要来源之一。该五年观测记录表明，持续的排放管控能够降低颗粒数量，但当活动恢复时这类改善也会迅速衰减。通过阐明本地排放、化学反应与区域风场在陆海交界处如何相互作用，研究为制定能同时保护公众健康与气候的更明智沿海城市空气质量政策提供了科学基础。

引用: Li, L., Li, M., Fan, X. et al. Trends and source contributions of particle number size distribution over 2020-2024 in coastal city of Southeast China. npj Clean Air 2, 25 (2026). https://doi.org/10.1038/s44407-026-00069-2

关键词: 超细颗粒, 沿海空气污染, 新粒子形成, 城市排放, 大气化学