近日，我系王珊珊副教授、周斌教授課題組與西班牙國家研究委員會Alfonso Saiz-Lopez教授團隊合作在《國家科學評論》（National Science Review）上發表了題為“Typhoon- and pollution-driven enhancement of reactive bromine in the mid-latitude marine boundary layer”的論文🪷。該論文揭示了臺風天氣和空氣汙染對中緯度海洋邊界層中活性溴含量的顯著影響，為此前被低估的活性溴在大氣化學🔻、區域空氣汙染和全球氣候變化中的作用帶來了新的見解🤚🏿🧘🏼。沐鸣2开户王珊珊副教授和西班牙國家研究委員會/香港理工大學/山東大學的李沁怡博士為第一作者😲，沐鸣2开户周斌教授和西班牙國家研究委員會的Alfonso Saiz-Lopez教授為通訊作者。

       活性溴化學是大氣中的關鍵過程👨‍💼，它在消耗臭氧層🕵🏻‍♂️、影響HOx和NOx氣體平衡以及促進各種大氣成分的轉化中起著重要作用。傳統上認為海洋大氣中活性溴的主要來源是海洋表面直接排放的溴代烴和海鹽氣溶膠（SSA）活化釋放的無機溴。

       沐鸣2开户的研究團隊使用自主研發的多軸差分光學吸收光譜（MAX-DOAS）技術，於2018年夏季在中國東海的花鳥島觀測了活性溴及其他活性成分的大氣濃度水平。觀測期間研究人員記錄到了前所未有的高濃度氧化溴（BrO）🎮，這是表征活性溴的一個關鍵指標。研究發現👨‍🦼‍➡️，白天平均濃度為9.7±4.2 pptv🧑🏼‍🎤，受臺風影響時峰值濃度可達26 pptv，臺風期間的風速增加放大了SSA的排放，進而通過SSA的脫溴顯著增強了大氣中的活性溴（圖1和圖2a）。BrO與葉綠素-a（Chl-a）濃度之間的正相關關系表明海洋生源排放是溴的有機來源（圖2b）👧🏽🕦。此外🔲，研究團隊還發現在高NOx條件下BrO濃度會有所升高，表明存在由大氣汙染引起的SSA釋放溴的機製。通過箱模式模擬，揭示了NOx在控製BrO水平中的競爭作用：一方面🏇🏼，NO2與BrO發生反應，直接降低BrO濃度；另一方面，NOx可增加硝酸鹽濃度及其光解🏋🏼‍♂️，從而加快SSA的活化🪢，進一步釋放無機溴，間接增強了BrO水平（圖2c）🌋。

圖 1. 不同大氣環境下活性溴的來源及溴化學機製示意圖

圖2. BrO濃度與風速👨🏻‍🔧🕵🏿、氣溶膠消光系數（AEC）🐶、NO₂和Chl-a在不同大氣環境下的水平特征及相互之間的關系（REP👩🏼‍🎓：典型海洋環境；PT𓀏：臺風過境後💇🏻；POL：人為汙染情形）

       研究團隊結合觀測約束的一維模型（THAMO）模擬，發現溴化學是花鳥島O3消耗總量的第二大貢獻成因（33.2%），僅次於NO滴定效果（55.8%）（圖3a）。這表明如果不考慮溴化學作用，可能會忽視我國沿海區域臭氧消耗的一個重要途徑。此外👲，大氣化學傳輸模式模擬結果表明🪩，大氣中溴含量的增加可以降低中國東海的臭氧濃度，但同時會增加陸地沿岸地區的臭氧濃度，對沿海空氣質量和大氣氧化能力造成顯著且復雜影響（圖3b）。北半球存在頻繁的氣旋活動，而以往研究中並沒有考慮氣旋活動對海洋溴化學的增強作用👨‍👩‍👧‍👧，溴化學在區域和全球環境的作用可能被低估。

圖3. 2018年7月17日至31日期間溴化學對臭氧的影響

       這項研究發現了類似於“極地溴爆炸”的現象，即極地氣旋活動通過自催化化學反應促進了活性溴的釋放。此前的研究在極地地區已經觀察到這一點，但本研究擴展了對活性溴的來源和影響的理解🕵️‍♀️，包括臺風等極地以外氣旋的影響。本研究通過強調自然天氣現象與人為汙染之間的復雜相互作用🦶🏼💇🏼‍♂️，強調了在預測大氣條件和製定環境政策時🐢，需要綜合考慮這些因素🧎‍➡️。該研究不僅推進了我們對大氣科學的了解🙅，也呼籲在未來的氣候和空氣質量策略中整合極端天氣事件和空氣汙染相互作用。

       研究合作者包括環境系張艷教授👭🏼、博士生張瑞峰（已畢業）➙、張三保🧘🏼、薛睿彬、朱健、靳琛基🧚🏿‍♀️，以及來自香港理工大學、印度熱帶氣象研究所☂️👌、美國科羅拉多大學、清華大學深圳國際研究生院👨‍🦯‍➡️、西班牙巴塞羅那自治大學➿、阿根廷國家科學與技術研究理事會等研究團隊🙅🏿‍♂️。研究工作得到了國家重點研發計劃（2022YFC3700303, 2022YFC3700300）、國家自然科學基金（41775113）、歐盟地平線項目（ERC-2016- COG 726349 CLIMAHAL）和香港研究資助局（T24-504/17-N）等項目的支持🍿。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwae074

供稿：王珊珊、周斌課題組

編輯🧑🏿‍🎤：李博海

審核🖊：張立武