对大气颗粒物浓度及其化学组分精准观测有助于探究大气霾污染的成因与来源解析，评价环境空气质量控制策略的合理性。中国科学院大气物理研究所王跃思研究员和北京大学张远航院士等在《中国科学：地球科学》发表文章，基于CARE-China观测网中中国重点区域典型站点大气PM_2.5膜采样和分不同粒径段颗粒物采样及化学成分数据，结合同期中国环境监测总站发布的环境空气质量数据，评估分析了中国2013~2017年《大气污染防治行动计划》实施期间，全国及重点区域大气颗粒物质量浓度的变化及其相应化学组成的演变。研究结果表明:

(1)  研究期内，中国环境空气颗粒物年平均浓度整体呈明显下降趋势，但仍有64%的城市PM_2.5年平均浓度未达到中国现行标准(GB3095-2012)。太行山东麓、汾渭平原和新疆乌昌等地区大气PM_2.5浓度负荷依然较高，秋冬季重霾污染频发。

图1  2013~2017年全国及重点区域(74城市)PM_2.5年平均浓度及其变化率

(2)  秋冬季重污染期间，颗粒物中硫酸盐（SO₄²⁻）和有机物（OM）质量浓度下降明显。京津冀、珠三角、成渝和汾渭平原地区PM_2.5中SO₄²⁻平均浓度分别下降了76%、12%、81%和38%; OM平均浓度分别下降70%、44%、48%和31%; 铵盐（NH₄⁺）平均浓度分别下降68%、1.6%、38%和25%。EC平均浓度在京津冀和成渝分别下降84%和20%，在珠三角和汾渭平原地区分别上升61%和11%; 矿尘及未解析的化学成分(MI)平均浓度在京津冀、珠三角和汾渭平原地区下降了70%、24%和13%。PM_2.5中化学成分的变化量，总体上与PM_2.5质量浓度的下降量相一致。以京津冀地区为例，如图2所示：北京地区大气PM_2.5主要由OM、SO₄²⁻、硝酸盐（NO₃⁻）和NH₄⁺等构成。近年来，北京秋冬季PM_2.5质量浓度下降明显，特别是2017以来较2013年大幅下降。PM_2.5的各种化学组分浓度也呈现出不同程度的下降，尤其是OM和SO₄²⁻。从2013秋冬季到2017年秋冬季，OM浓度从39μg/m³下降到12μg/m³，下降了70%，SO₄²⁻浓度从17μg/m³下降到8.7μg/m³，下降了50%。NO₃⁻和NH₄⁺浓度下降幅度有限，从2013秋冬季到2017年秋冬季分别下降了13μg/m³和10μg/m³。从各组分在PM_2.5中的占比来看，NO₃⁻的占比则呈现明显的上升趋势，占比从2013年秋冬季的23%上升到2017年秋冬季的30%，超过颗粒有机物成为已鉴定化合物中占比最高的组分。OM占比下降，2013秋冬季至2017年秋冬季，OM占比从33%下降到26%；SO₄²⁻和NH₄⁺的占比略有上升，总体呈现平稳趋势。

图2  北京地区秋冬季节PM_2.5中化学组分的年际变化(a)和年际间的下降率(b)

(3)  相比2013年，2015年京津冀、长三角、珠三角和成渝地区粗颗粒物中OM平均浓度下降46~57%，MI分别下降31~60%和39~73%，是颗粒物浓度下降的最主要因素。其中，2013~2015年京津冀地区，不同粒径段化学组分中，粗粒径段峰值降低显著，并且随着不同粒径段中颗粒物质量浓度的降低，其SO₄²⁻、NO₃⁻和NH₄⁺的细粒径段峰值从0.65~1.1μm转移到更细的0.43~0.65μm粒径段，表明污染减轻会对各化学组成的粒径分布特征造成影响，其中液滴模态(0.65~1.1μm)二次无机盐的降低最为显著（图3）。

图3  2013~2015年京津冀地区不同粒径段颗粒物化学成分浓度变化

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中文版：王跃思, 李文杰, 高文康, 刘子锐, 田世丽, 沈蓉蓉, 吉东生, 王帅, 王莉莉, 唐贵谦, 宋涛, 程萌田, 王格慧, 宫正宇, 郝吉明, 张远航. 2020. 2013~2017年中国重点区域颗粒物质量浓度和化学成分变化趋势. 中国科学: 地球科学, 50(4):453–468

英文版：Wang Y, Li W, Gao W, Liu Z, Tian S, Shen R, Ji D, Wang S, Wang L, Tang G, Song T, Cheng M, Wang G, Gong Z, Hao J, Zhang Y. 2019. Trends in particulate matter and its chemical compositions in China from 2013–2017. Science China Earth Sciences, 62(12): 1857–1871

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