清華大學研究揭示大氣污染與氣候變化新關聯

大氣污染和氣候變化是長期以來備受關注的全球性問題，對生態系統和人類健康有著深遠影響。但你有沒有想過，這兩個環境議題之間是否有一些此前未曾發現的關聯？

在第54個世界環境日到來之際，清華大學深圳國際研究生院副教授鄭博帶領的國際研究團隊在《自然》發表研究成果，創新性地提出了減污和降碳的融匯，為“減污降碳”賦予了全新內涵，也為氣候與環境政策研究提供了獨特視角和啟發。

一次研究“反轉”帶來意外驚喜

鄭博團隊的新發現是其在2023年3月的一項研究成果的“番外篇”。

彼時，該研究團隊揭開了影響全球氣候變暖的一大“隱形殺手”——野火的神秘面紗，啟發人們在“碳中和”目標的實現與氣候政策的制定過程中，不可忽視自然因素的影響，對森林野火現象應予以更多重視。

基于這一研究成果，團隊計劃繼續聚焦綜合評估野火碳循環及其對大氣環境與全球氣候的影響。

“甲烷是引起氣候變化的全球第二大溫室氣體。”鄭博解釋道，“大氣中甲烷被消耗的過程被稱為甲烷的匯，全球約90%的甲烷匯由羥基（OH）自由基所貢獻。”

OH自由基是大氣中甲烷的“清除劑”，準確理解甲烷消耗過程及其調控機制是開展氣候變化研究和治理的關鍵。

“野火燃燒產生的主要空氣污染物之一是一氧化碳，而一氧化碳會和甲烷‘搶奪OH自由基，大量增多的一氧化碳排放理論上會刺激甲烷濃度上升。”帶著這個預想，鄭博團隊開始了初步分析。

然而，模型實驗結果卻給出了完全不一樣的答案——甲烷濃度的變化非常微弱。

研究表明，西伯利亞這種高緯度地帶的森林野火盡管排放了大量的一氧化碳，但該區域OH自由基濃度卻很低，即便有所消耗，對全球甲烷收支大局的影響也非常微弱。

基于這一出乎意料的發現，團隊有了新的研究靈感——既然2021年野火對甲烷的影響甚微，為何不拓寬研究領域，不局限于野火和僅一年的時間維度，開展關于全球長時間尺度OH自由基全方位影響因素的綜合評估研究呢？

“我們希望從全球尺度出發，以更廣闊的維度和視角探索過去20年各類大氣活性成分（包括但不限于各種空氣污染物、水蒸氣等）對OH自由基和甲烷消耗速度的影響。”鄭博說。

他表示，以往對甲烷損耗路徑研究的視角較為局限。此次團隊另辟蹊徑，通過研究甲烷損耗路徑與空氣污染的交互作用過程，進而有了新的洞察。

污染和氣候的治理并非毫無關聯

研究發現，甲烷“清除劑”——OH自由基的生成和損耗受大氣中強化學反應活性的氣體影響，而這些活性氣體的主要來源之一，正是與人類生產生活及人群健康息息相關的空氣污染物。

“有些空氣污染物會加速甲烷的損耗。在大氣污染治理的過程中，當人們想減少某一種空氣污染物，但沒有考慮該污染物對甲烷損耗的作用時，可能會間接導致甲烷損耗速度降低，進而引起大氣甲烷濃度上升。這就啟發了決策者和施策者在頂層設計中不可顧此失彼，要做到減污降碳協同兼顧，這對我們來說是一個新的啟示。”鄭博說道。

該發現為大氣科學領域兩個重要概念——大氣污染與氣候變化找到了一個新的重要“連接點”，系統闡述了全球尺度上空氣污染物如何影響甲烷的損耗及其源匯收支變化趨勢，揭示了實施空氣質量和氣候政策時，需要綜合考慮兩者之間的協同效應。

OH自由基前體物驅動的全球對流層OH自由基濃度和甲烷匯的變化   清華大學

鄭博強調，以往的研究往往是不同的學術群體分別在空氣污染和氣候變化兩個領域中開展。“這項發現為研究者提供了一個新的觀察視角，啟發人們在治理空氣污染的同時，要兼顧氣候變化方面的潛在關聯效應。”

深度“對話”才能打開自然“盲盒”

氣候變化與環境治理如同醫生給病人治病，在對不同器官、不同病癥進行診斷時，如果忽視某些組織的內在協同聯系，就有可能在治療中顧此失彼，甚至產生“副作用”。充分了解不同器官和組織的內在聯系，結合多領域的專家“會診”，才能更好地“對癥下藥”。

鄭博說，氣候與環境領域的許多研究工作都在潛移默化中幫助人類更好地認識世界和改造世界，研究者通過與大自然的一次次深度“對話”，不斷打開自然界中的一個個“盲盒”。正是研究過程中一個違背直覺的新發現，為團隊的研究方向點亮了新的燈塔，進而才有了新的研究角度。

他表示，這項關于大氣甲烷“清除劑”的研究，從發現到理解，由果追因，既是2023年“野火”研究以來不斷追蹤溯源、窮理致知的見證，也是在多領域多要素跨界交叉、形成系統機理的創新成果。