發(fā)布時(shí)間：2025-04-21來(lái)源：陳進(jìn)生研究組
氯自由基(Cl·)作為大氣中高活性氧化劑，在臭氧(O3)和二次有機(jī)氣溶膠(SOA)形成過(guò)程中具有關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)認(rèn)知認(rèn)為，硝酰氯(ClNO2)光解是沿海及內(nèi)陸地區(qū)Cl·的主要來(lái)源，其貢獻(xiàn)主要集中在清晨時(shí)段。然而，最新觀測(cè)證據(jù)表明，氯氣(Cl2)光解已成為日間Cl·的重要來(lái)源，尤其在午后時(shí)段表現(xiàn)出顯著貢獻(xiàn)。盡管關(guān)于Cl2來(lái)源的研究已取得顯著進(jìn)展，但其生成與消耗過(guò)程的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素仍不明確，這一認(rèn)知缺口嚴(yán)重制約了我們對(duì)其形成機(jī)制的深入理解。
本研究基于中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所大氣超級(jí)站的強(qiáng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)，整合機(jī)器學(xué)習(xí)算法與箱式模型方法，系統(tǒng)解析了中國(guó)東南沿海城市大氣Cl2的生成機(jī)制及其對(duì)大氣氧化能力的調(diào)控作用。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，研究點(diǎn)位Cl2濃度呈現(xiàn)顯著的晝夜雙峰特征，表明存在不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)多源觀測(cè)數(shù)據(jù)的特征重要性分析，揭示了Cl2生成的晝夜機(jī)制的差異：日間峰值主要受氣溶膠硝酸鹽(尤其是硝酸銨)光解與鐵光化學(xué)過(guò)程的共同驅(qū)動(dòng)；夜間峰值則與N2O5和含氯氣溶膠的非均相反應(yīng)密切相關(guān)。光化學(xué)模擬表明，正午時(shí)段Cl2光解產(chǎn)生的氯自由基(Cl·)對(duì)大氣氧化過(guò)程具有關(guān)鍵影響。Cl·引發(fā)的烷烴氧化速率顯著超過(guò)羥基自由基(OH·)對(duì)烷烴的氧化速率，導(dǎo)致過(guò)氧自由基(RO2·)濃度上升44%，并促使O3凈生成速率增加42%。本研究為探究對(duì)流層大氣中Cl2的生成和損失過(guò)程提供了新的見(jiàn)解，強(qiáng)調(diào)了其在沿海光化學(xué)污染中的重要性。
????研究成果以Driving factors and photochemical impacts of Cl2 in coastal atmosphere of Southeast China為題，發(fā)表于Nature出版社旗下的npj Climate and Atmospheric Science上。中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境所陳高杰博士生為第一作者，中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境所陳進(jìn)生研究員為通訊作者。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金(U22A20578)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFC3700304)等項(xiàng)目支持。?
圖1??Cl2的生成機(jī)制。（a）夜間Cl2和ClNO2之間的關(guān)系；日間Cl2濃度與硝酸鹽光解的近似值（NO3?×JNO2×Sa）之間的相關(guān)性，以及點(diǎn)的顏色分別表示NO3?（b）和NH4+（c）的濃度；（d）日間Cl2濃度與氣溶膠鐵光化學(xué)近似值（Fe×JNO2×Sa）之間的相關(guān)性，點(diǎn)的顏色表示Fe的濃度。
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