氮主导全球大气有机气溶胶的吸收，重大研究突破

你有没有想过，空气中那些微小的颗粒物气溶胶是如何影响我们的环境和气候的？

近日，由香港科技大学 (HKUST)、南方科技大学 (SUSTech) 和深圳国家应用数学中心 (NCAMS) 领导的合作研究团队提出了一个以氮为中心的框架，解释了大气有机气溶胶的光吸收效应。这项开创性的研究发表在《科学》杂志上，揭示了含氮化合物在全球大气有机气溶胶对阳光的吸收中起主导作用。这一发现标志着朝着改进气候模型和制定更有针对性的战略以减轻空气中颗粒物对气候的影响迈出了重要一步。

早期的研究认为气溶胶中的有机成分是吸收太阳光的主要因素，但这项最新研究却表明，氮气在其中起到了更关键的作用，氮气与有机化合物结合后，会显著增强气溶胶的光吸收能力，这意味着，氮气不仅是空气中的一个“配角”，而是气溶胶吸收太阳光的“主角”。

大气有机气溶胶通过吸收和散射阳光（特别是近紫外至可见光范围内的阳光）来影响气候。由于其成分复杂且在大气中不断发生化学变化，准确评估其对气候的影响仍是一个挑战。

该研究由南方科技大学环境科学与工程学院、NCAMS教授傅宗美教授和余建真教授科大化学系及环境及可持续发展学部讲座教授傅教授解释道：“传统模型采用以碳为中心的方法，仅考虑通过对本体碳元素进行统一处理来对有机气溶胶进行化学改性。这种方法无法有效捕捉大气有机物的来源、演变和吸光特性之间的关系。我们首次量化了有机气溶胶中吸光含氮成分（称为棕色氮 (BrN)）的全球丰度，并揭示了BrN 的光学特性如何随化学成分而变化。”

“我们的研究表明，BrN的全球平均直接辐射效应为每平方米0.034瓦。BrN贡献了有机气溶胶全球光吸收效应的约70%，其化学演化是有机气溶胶光吸收时空变化的主要驱动因素。”该研究的第一作者、香港科技大学-南方科技大学联合博士项目环境科学、政策与管理专业博士研究生李玉民博士补充道。

研究结果强调了将含氮化合物纳入未来气候和空气质量模型的必要性。随着未来气候变暖，野火预计将变得更加频繁，吸光性更强的 BrN 气溶胶的排放量预计将增加，从而进一步加剧气候变暖。这引入了一种以前未被认识到的正反馈机制。

“这项研究为我们看待全球有机气溶胶吸收的方式带来了根本性转变。通过确定氮是关键元素，我们可以更好地理解地球气候化学相互作用。”余教授说。

余教授补充道：“了解这些相互作用以及识别其他不含氮的吸光有机化合物，对于改进大气模型和制定更有效的空气污染控制策略至关重要。”

通过揭示氮驱动气溶胶吸收的关键作用，该研究为预测​​气候变化的影响和指导缓解策略提供了更准确的框架。

该研究题为“氮主导全球大气有机气溶胶的吸收该项研究成果发表于国际顶级期刊Science。李博士为第一作者，傅聪教授和余教授为共同通讯作者。南方科技大学为该研究的第一单位。

这项研究为我们提供了新的视角，但也提出了更多的问题，比如，氮气是如何与有机化合物结合的？它对不同地区的气候影响有何差异？这些问题还需要进一步的研究来解答。同时，这项发现也提醒我们，减少氮氧化物的排放可能是应对空气污染和气候变化的重要策略之一。

参考文献：Yumin Li, Tzung-May Fu, Jian Zhen Yu, Aoxing Zhang, Xu Yu, Jianhuai Ye, Lei Zhu, Huizhong Shen, Chen Wang, Xin Yang, Shu Tao, Qi Chen, Ying Li, Lei Li, Huizheng Che, Colette L. Heald. Nitrogen dominates global atmospheric organic aerosol absorption. Science, 2025; 387 (6737): 989 DOI: 10.1126/science.adr4473

来源：https://hkust.edu.hk/news/research-and-innovation/hkust-sustech-and-ncams-researchers-reveal-nitrogens-dominant-role