PM2.5与臭氧（O3）污染的协同控制是中国当前及未来一段时间所面临的一个严峻挑战，深层次地解析大气复合污染成因是制定有效的空气质量持续改善措施的重要基础。
近日，来自中国环境科学研究院的李红研究员及其研究团队在Atmospheric and Oceanic Science Letters上发表一篇题为“Clarifying the relationship between PM2.5 and ozone complex pollution and synoptic patterns in a typical petrochemical city in the Bohai Rim region of China: Implications for air pollution forecasting and control”的科学论文，以位于中国环渤海地区典型石油化工城市——东营市为例，从气象学角度阐明了天气形势和局地气象条件对PM2.5与臭氧复合污染的重要影响，并讨论了该研究结果对于本地大气污染管控的启示。
PM2.5和O3在大气中的形成、累积、传输、清除等大气物理化学过程均十分依赖于气象条件；尤其是当空气污染物排放仍处于高位的情况下，PM2.5和O3浓度变化的气象敏感性大于排放敏感性。因此，研究大气环流和气象因子对PM2.5和O3浓度变化的影响，识别导致PM2.5与O3复合污染天气发生的典型天气形势，一方面可以为弄清PM2.5与O3复合污染成因提供重要信息，另一方面也可以为提高PM2.5和O3污染预警预报的准确度提供有力支撑。
环渤海地区为中国目前最大的工业密集区之一，东营市是该地区的典型石油化工城市（图1）。2017—2022年期间，尽管东营市PM2.5单独污染发生的天数逐年下降，并于2022年首次实现PM2.5浓度年度达标，但是东营市实现PM2.5浓度年评价值稳定达标仍有压力；O3单独污染发生天数波动上升，且呈现夏秋季高发的特征；PM2.5与O3复合污染在4、6、10月发生频率相对较高。因此，近年来东营市大气光化学污染较为严重，PM2.5与O3复合污染态势凸显。
图1：东营市及周边地区地形海拔高度和东营市环境空气监测点位分布
2017—2022年东营市的天气形势可分为9种类型（图2），分别为海上高压后部型（Type1）、高压前部型（Type2）、高压内部型（Type3）、高压顶前部型（Type4）、均压场型（Type5）、西高东低型（Type6）、副高型（Type7）、倒槽型（Type8）和低压场型（Type9）。在不同的天气型下，影响东营市PM2.5和O3污染发生条件的地面天气系统具有不同的特点。
图2：东营市2017–2022年PM2.5与臭氧复合污染天天数/占比及其优势天气型发生频率变化图
优势天气型的增加或减少是导致PM2.5单独污染、O3单独污染和PM2.5与O3复合污染频率发生变化的重要因素（图2）。2017–2022年期间高压控制型发生频数的减少是导致东营市1–4、10–12月PM2.5污染情况减轻的气象原因之一；海上高压后部型和副高型在4–9月发生频数的增加促使东营市近年O3污染程度加剧；高压内部型发生频率总体降低，促使东营市发生PM2.5与O3复合污染天数总体减少，而东营市10月更易发生PM2.5与O3复合污染则归因于该天气型的发生频率在10月有所增加。
由于天气形势具有不可控性，目前PM2.5和O3前体物的协同减排对于中国环渤海地区城市空气质量改善至关重要；但是，识别不同类型污染的优势天气型，可为地方管理部门提供大气复合污染防治的理论支撑。对于东营市而言，当高压控制型天气下该地发生较大的偏北风时，或副高、倒槽型下发生较强的降水时，可以借助有利的气象条件进一步加强本地管控，促进PM2.5与O3的协同控制。在易于促发污染的天气型下，还可以通过人工抢云增雨等措施在一定程度上改变局地气象条件，从而减少PM2.5与O3污染的发生。
本论文第一作者为中国环境科学研究院在读硕士生闫永馨，通讯作者为中国环境科学研究院李红研究员。
https://doi.org/10.1016/j.aosl.2024.100539
作者简介
通讯作者：李红
研究员，博士，主要从事光化学机理与臭氧污染特征、有机气溶胶污染特征、大气环境基准体系构建方面的研究。
第一作者：闫永馨
在读硕士生，主要研究大气环境化学、光化学机理与臭氧污染特征。
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期刊简介
《大气和海洋科学快报(英)》(Atmospheric and Oceanic Science Letters，简称AOSL)创刊于2008年年底，是由中国科学院主管， 中国科学院大气物理研究所、中国气象学会主办的英文学术期刊。
AOSL实行严格的同行评议，发表大气科学和物理海洋学领域创新性“通讯” (letters)，发表Original Articles、Reviews (特邀)、Progress and Views、Report、Data Description等类型文章。期刊一直以高水平研究成果的快速发表为办刊宗旨，具有国际化的编委会以及编辑、审稿、作者队伍，致力于不断提升期刊的论文质量，提高期刊的学术影响力。
期刊自2016年起转为开放获取(Open Access, OA)出版模式。从2014年连续被评为“中国国际影响力优秀期刊”，目前已被ESCI (Impact Factor: 2.3，三区)、Scopus (CiteScore: 4.2，二区)、GEOBASE、DOAJ、JSTChi、CSCD (核心集)、中科院期刊分区表、中国科协地学领域高质量科技期刊分级目录 (T2级) 等收录。
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作者：闫永馨
