近日，山东大学环境研究院薛丽坤教授和中国环境科学研究院高健研究员团队在我国城市臭氧（O₃）生成机制方面取得重要研究进展，相关成果以“Critical transition of urban ozone formation regime in the North China Plain”为题，发表在国际顶级期刊National Science Review（《国家科学评论》）。

这项研究对2021年夏季华北平原37个城市的臭氧及其前体物（NOx和VOCs）同步开展大规模观测，并结合模型诊断臭氧生成机制。研究发现，华北地区大部分城市臭氧的生成机制已发生重要转变，从VOCs限制转变为VOCs-NOx共同限制。尽管短期内环境臭氧浓度尚未明显下降，但我国臭氧污染防治措施已在机理层面初显成效，未来控制NOx和VOCs将有利于臭氧控制，治理措施将更具灵活性和可行性。

图一2021年6-8月华北平原37个城市臭氧生成机制空间分布。地图周边展示了各城市臭氧前体物的相对增量反应活性（RIR）。地图中城市的颜色及其周围箱式图的底色分别表示VOC限制（深橙色）和VOC–NOx共同限制（浅橙色）两种臭氧生成机制。

研究进一步发现，尽管华北平原各城市在经济结构和排放特征上存在差异，但主导臭氧生成的关键VOCs物种和排放来源在区域尺度上表现出高度一致性。在物种层面，丙烯、异戊二烯、丁烯类和芳香烃等高反应活性VOCs是臭氧生成的主要驱动因子；在来源层面，植物排放、石化工业、溶剂使用以及机动车排放对臭氧生成的综合贡献超过80%。这一显著的区域同质性意味着，未来臭氧污染防控可通过聚焦少数关键物种和重点行业，实现更高效的协同治理。

在臭氧生成机制发生转变的基础上，研究评估了我国“碳达峰、碳中和”战略对未来臭氧污染的潜在影响。结果显示，随着低碳转型和污染物协同减排政策的持续推进，未来华北平原城市臭氧水平有望出现显著下降。到2030年，多数城市臭氧浓度将明显改善；到2060年，在NOx大幅削减的背景下，臭氧生成将逐步进入NOx限制区，区域臭氧污染有望得到根本性缓解。

图二模型预测的华北平原区域在2030年和2060年臭氧最大日8小时平均浓度（MDA8 O₃）的降幅百分比。2030年情境下，NOx和AVOC分别减排22%和26%；2060年情境下，NOx和AVOC分别减排88%和61%。(a, b)等比例减排方案：对所有AVOC物种实施等比例削减；(c, d)源分配减排方案：仅对三类主要人为源（石化工业、溶剂使用和机动车排放）实施AVOC减排。

山东大学薛丽坤教授为论文的第一作者（共同通讯作者），合作作者包括山东大学朱玉姣副研究员（共同通讯作者），中国环境科学研究院高健研究员（共同通讯作者），山东大学博士生钟雪莲，博士生崔灿，复旦大学王珊珊教授，中国环境监测总站唐桂刚研究员，香港理工大学王韬教授，山东大学王文兴院士等。该研究得到了国家重点研发计划、国家大气污染防治重点研发计划、国家自然科学基金以及泰山学者计划等项目资助。