封面说明：臭氧(O3)和PM2.5是当前我国主要的大气污染物. 两者具有同根同源性, 并通过复杂的大气化学和物理过程相互影响. O3和PM2.5的协同控制是“十四五”时期我国持续改善大气环境质量的核心内容. 封面图片显示人为活动排放的污染物在光照条件下发生光化学反应生成O3, 并通过传输扩散、气溶胶过程和云过程等与PM2.5产生相互影响, 最终形成区域大气复合污染. 详见本期专辑文章.

特邀编辑：胡建林

南京信息工程大学环境科学与工程学院教授、江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室常务副主任、科技部重点研发计划青年首席科学家. 主要研究方向包括大气环境数值模拟方法、大气污染成因与来源解析、大气污染与人体健康、空气环境质量政策评估分析等.

特邀编辑： 张远航

中国工程院院士、北京大学环境科学与工程学院教授. 担任国家高技术研究发展计划(“863”计划)重大项目(2007~2010年)和科技部“蓝天科技工程重点专项”(2012~2015年)总体专家组组长, 牵头编制了“大气污染成因与控制技术研究”国家重点研发计划重点专项实施方案(2016~2020年). 主要研究领域为大气环境化学, 重点研究城市与区域大气复合污染形成机制、环境影响及控制对策.

编者按

加强 O 3和 PM 2.5协同控制, 持续改善我国环境空气质量

我国自2013年发布《大气污染防治行动计划》以来，在保持经济快速发展的同时，大气环境质量明显改善。在六项常规污染物中，二氧化硫（SO2）、细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）浓度均显著下降。但我国大气污染形势依然严峻，PM2.5浓度距离世界卫生组织的推荐值仍然有较大差距；同时，臭氧（O3）污染程度总体呈上升趋势。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出：“强化多污染物协同控制和区域协同治理，加强细颗粒物和臭氧协同控制，基本消除重污染天气。” PM2.5和O3协同控制是“十四五”时期我国持续改善大气环境质量的核心内容。

O3和PM2.5中的二次组分（主要包括硫酸盐、硝酸盐和二次有机气溶胶，平均已占总PM2.5浓度的50%以上），是由人为源和自然源排放的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物（VOCs），在一定气象条件作用下，发生复杂大气物理化学过程而形成的，两者之间具有同根同源性以及复杂的耦合关系。美国、英国、法国等国家对O3和PM2.5的形成机制及控制策略等方面开展了长期研究，发展了O3和PM2.5污染来源成因的基本物理化学理论和研究方法，构建了应对O3和PM2.5污染的防治策略和技术体系。我国在O3和 PM2.5 的成因机制和防控策略等方面也开展了深入的科学研究，并取得了一些重要突破，支撑了我国O3和PM2.5的污染防治，但目前在O3和PM2.5的耦合机制、多污染物协同减排等方面仍存在诸多前沿科学、技术与管理问题亟待解决。

为了交流PM 2.5 和O 3 协同控制研究的最新成果，提高对PM 2.5 和O 3 复合污染的科学认知，特此在《科学通报》组织出版“臭氧和PM 2.5 协同控制”专辑。本专辑共收录11篇研究论文，内容上涵盖了PM 2.5 和O 3 污染态势、PM 2.5 和O 3 形成过程、协同控制策略与路径分析等。张子睿等人从长期历史数据梳理与典型污染过程挖掘两个角度，阐释了北京PM 2.5 与O 3 污染态势的演变与规律。裘彦挺等人分析了我国城市大气PM 2.5 与O 3 以及大气总氧化剂O x 浓度之间的相关性。孙金金等人分析了华北地区和长江三角洲地区不同季节和时间尺度PM 2.5 和O 3 协同关系，并探究了化学组分和气象条件对PM 2.5 和O 3 协同关系的影响。张运江等人报道了2015~2020年我国典型城市大气PM 2.5 和O 3 的污染特征及年际时空变化趋势，以及二者间相互作用关系和人为减排对其趋势变化的影响。黄志炯等人从表征方法、基础数据积累、源和组分覆盖、校验与改进方法等方面总结了我国PM 2.5 和O 3 污染前体物排放源清单的现状与问题，并提出了排放源清单编制的质量评估思路。王叶和廖宏模拟了不同SSPs路径下2015~2050年南亚和东南亚输送变化对中国O 3 浓度的影响。牛英博等人在珠江三角洲沿海大气中观测到高浓度的五氧化二氮和硝酰氯，发现活跃的夜间非均相反应是促进白天PM 2.5 和O 3 生成的重要机制。王芃等人分析了我国主要大气氧化剂与二次污染物在不同年份的变化及相互关系，提出减少一次排放的同时需要控制大气氧化性的升高，才能有效实现PM 2.5 和O 3 的协同控制目标。董赵鑫等人基于排放-浓度响应曲面模型，阐述了长江三角洲区域污染物排放与空气质量的响应关系，提出了该区域PM 2.5 和O 3 的协同控制策略。刘鑫等人定量分析了不同NO x 和VOCs减排情景下全国及重点区域PM 2.5 与O 3 浓度变化情况，提出中国PM 2.5 与O 3 协同控制路径。戴海夏等人采用数值模拟与情景分析方法，预测了不同能源政策与污染防治政策组合情景下区域空气质量水平，据此提出了长江三角洲区域中长期大气PM 2.5 和O 3 污染协同控制的对策建议。这些文章梳理了我国主要地区和城市的PM 2.5 和O 3 的关系，分析了影响PM 2.5 和O 3 的关键前体物、输送以及大气化学过程，提出了主要地区PM 2.5 和O 3 协同控制的策略和路径。希望本专辑的出版，能为相关领域的科研和管理人员提供有益参考，并进一步促进国内大气环境领域的交流和合作。

值此专辑出版之际，对所有作者、审稿人的大力支持和帮助表示诚挚感谢！

评述

我国PM2.5和臭氧污染前体物排放源清单的现状与质量评估

黄志炯, 沙青娥, 朱曼妮, 徐媛倩, 余飞, 刘慧琳, 周文钦, 张晓堂, 张雪驰, 饶思杰, 姜帆, 刘俊文, 郑君瑜

从表征方法、基础数据积累、源和组分覆盖、校验与改进方法等方面分析了我国PM2.5和臭氧污染前体物排放源清单的发展现状、存在的问题以及未来发展方向, 并初步提出了排放源清单编制的质量评估思路.

论文

2013~2020年北京大气PM2.5和O3污染演变态势与典型过程特征

张子睿, 胡敏, 尚冬杰, 肖瑶, 胡淑雅, 裘彦挺, 徐楠, 宗韬谋, 赵罡, 汤丽姿, 郭松, 王帅, 刀谞, 王晓斐, 唐桂刚, 吴志军

细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)是我国当前十分关注的两种大气污染物. 本文以2013~2020年北京大气污染物浓度水平和气象数据为基础, 揭示PM2.5与O3污染的逐年变化特征及典型污染过程的“发生-发展-消除”规律.

我国城市大气PM2.5与O3浓度相关性的时空特征分析

裘彦挺, 吴志军, 尚冬杰, 张子睿, 徐楠, 宗韬谋, 赵罡, 汤丽姿, 郭松, 王帅, 刀谞, 王晓斐, 唐桂刚, 胡敏

随着我国空气质量的不断改善, 当前PM2.5与O3双超标的情况主要出现在京津冀地区的4~5月. 本文基于Spearman相关性等方法, 分析了我国城市大气PM2.5与O3之间的相关关系. 在40°N以南的地区, PM2.5与O3浓度的相关性呈现“南高北低, 夏高冬低”的时空分布规律. 在O3超标的情况下, PM2.5与O3浓度的相关性和PM2.5的质量浓度相关.

不同时间尺度上PM2.5与臭氧协同关系及其影响因素分析

孙金金, 谢晓栋, 秦墨梅, 于兴娜, 吉东生, 龚康佳, 李婧祎, 黄琳, 胡建林

PM2.5和O3(P-O)协同控制是改善大气污染的关键, 而识别P-O协同关系及影响因素是其基础. 本文选取华北平原地区和长江三角洲地区, 分析2019年不同季节和时间尺度P-O协同关系, 并探究了PM2.5化学组分及气象条件对P-O关系的影响.

2015~2020年我国主要城市PM2.5和O3污染时空变化趋势和影响因素

张运江, 雷若媛, 崔世杰, 王红丽, 陈敏东, 盖鑫磊

基于观测资料分析了2015~2020年间我国主要城市大气PM2.5和O3污染时空变化特征以及二者间的相关性, 探讨了PM2.5和O3的相互作用年变化趋势, 并量化了人为减排和气象条件对二者变化趋势的相对贡献.

2015~2050年南亚与东南亚输送对中国大气臭氧浓度的影响

王叶, 廖宏

评估了不同共享社会经济路径(SSPs)情景下2015~2050年南亚、东南亚人为与生物质燃烧排放变化对中国O3的影响. 南亚和东南亚传输会对中国部分区域的MDA8 O3浓度产生较大影响, 从而可能加速经济发达城市群区域的O3增长, 抵消其他地区由于减排带来的改善.

珠江三角洲大气夜间非均相化学反应对二次气溶胶和臭氧的影响

牛英博, 黄晓锋, 王海潮, 王少霞, 林晓玉, 陈瑶, 朱波, 朱乔, 何凌燕

本文报道了2018年秋季在深圳市的N2O5-CLNO2在线观测结果, 揭示了该地区大气中夜间非均相反应是清晨大气氧化性增强的潜在机制, 亟需深入研究以便为珠江三角洲PM2.5和O3协同防治提供科学依据.

大气氧化性及其对二次污染物形成的贡献

王芃, 朱盛强, 张梦媛, 邵田, Qi Ying, 张宏亮

近年来, 我国细颗粒物得到了有效的降低. 然而, 二次污染物浓度(如臭氧)却逐年上升,这与大气氧化性有密切的关系. 本研究模拟了2013年和2020年我国大气氧化性水平和二次污染物的浓度, 综合讨论了二者之间的相互作用.

长江三角洲区域细颗粒物和臭氧对前体物减排的响应及政策启示

董赵鑫, 邢佳, 丁点, 刘欣, 王书肖

近年来, 我国长江三角洲地区面临着严峻的PM2.5和O3协同污染问题. 本研究计算并分析了PM2.5和O3对共同前体物NOx和VOCs的响应关系, 对未来长江三角洲PM2.5和O3的协同控制提供了一定的政策方向性启示.

中国PM2.5与O3协同控制路径

刘鑫, 史旭荣, 雷宇, 薛文博

PM2.5与O3协同控制的关键在于削减两者共同前体物NOx和VOCs的排放. 本研究利用WRF-CAMx模型, 通过设置不同NOx、VOCs减排情景, 系统模拟分析NOx、VOCs减排对全国及重点区域PM2.5与O3浓度改善效益, 以此提出中国PM2.5与O3协同控制路径.

长江三角洲区域大气PM2.5和臭氧污染协同控制路径

戴海夏, 安静宇, 黄成, 王红丽, 周敏, 乔利平, 胡磬遥, 楼晟荣, 杨超, 严茹莎, 姜克隽, 朱松丽

基于长江三角洲区域精细化排放清单和WRF-CMAQ模型, 模拟了区域中长期不同政策情景下空气质量改善情况. 结果显示, 绿色低碳情景下, 2035年区域PM2.5年均值和臭氧日8小时最大值第90百分位数可分别达到26和129 μg m−3. 要实现PM2.5和臭氧双达标, 持续大力推动全国和区域NOx和NMVOCs全面减排是关键, 区域NOx和NMVOCs排放应分别在2017年基础上降低56%和40%以上.

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