NO₃自由基（NO₃）与五氧化二氮（N₂O₅）是城市夜间大气化学循环的核心物种，主导着氮氧化物、挥发性有机物的转化，直接影响硝酸盐（PM_2.5关键组分）的生成。2022北京冬奥会期间实施的严格减排措施，为探究短期减排对夜间大气化学的影响提供了独特契机。重点实验室林伟立教授团队联合北京大学等团队通过外场观测，系统分析了冬奥期间与赛后N₂O₅、NO₃及前体物的浓度变化，量化了不同反应路径的贡献占比，揭示了减排措施如何重塑夜间氧化过程，为冬季城市空气质量精准治理提供了科学依据。相关研究成果发表于《Atmospheric Chemistry and Physics》，题目为“Variations and environmental impacts of atmospheric N₂O₅ concentrations in urban Beijing during the 2022 Winter Olympics”，文章链接：https://doi.org/10.5194/acp-25-16331-2025。

核心发现 1：减排调控前体物平衡，N₂O₅累积效应显著

冬奥会期间（OGP）与冬奥会结束后（POP）的NO、NO₂、O₃、NO₃及N₂O₅浓度变化差异显著， NO₂与O₃对NO₃-N₂O₅化学过程存在双重交互影响：

l OGP阶段，减排使得NO_x、VOCs等前体物排放显著降低，夜间NO浓度较POP下降79%，O₃浓度高38%。NO₂与O₃协同作用推动平衡向N₂O₅转化，使其浓度较POP高41%，日落后N₂O₅快速积累，20:00达到峰值（208.2 pptv，较POP峰值高22%）。

l POP阶段，NO排放反弹导致高浓度NO快速消耗O₃与NO₃，限制N₂O₅积累，凌晨2:00后N₂O₅从94.1 pptv降至61.8 pptv。与此同时，P(NO₃)与NO呈指数衰减关系，NO₃与N₂O₅日变化趋势高度一致。

图1 （a）北京冬奥会期间（OGP）、（b）北京冬奥会后（POP）NO、NO₂、N₂O₅、NO₃、O₃混合比及NO₃生成速率的平均日变化

核心发现2：相对湿度RH与气溶胶比表面积Sₐ分段调控N₂O₅寿命，阈值效应明确

研究明确了相对湿度（RH）和气溶胶比表面积（Sₐ）对N₂O₅寿命的分段调控机制，为模型参数优化提供关键支撑：

l RH的双重影响：RH<35% 时，湿度升高会软化气溶胶表面有机涂层，降低 N₂O₅非均相摄取效率，从而延长N₂O₅寿命；RH>35%时，高湿度促进气溶胶吸湿增长，同时强化N₂O₅水解反应，N₂O₅寿命快速降低。

l Sₐ的阈值效应：Sₐ低于325 μm² cm⁻³时，随Sₐ升高N₂O₅寿命略有延长；高于500 μm² cm⁻³时，二者呈显著负相关，Sₐ成为N₂O₅寿命的主要调控因子。

图2 观测期间N₂O₅寿命与相对湿度及气溶胶比表面积的相关性

核心发现 3：NO₃损失路径受减排调控，冬季治污优先级明确

NO₃损失路径的季节特异性与减排响应特征，为差异化污染治理提供科学依据：

l OGP阶段：NO₃损耗由NO反应（79.0%）与N₂O₅非均相摄取（20.8%）主导，VOCs氧化贡献不足0.2%。

l POP阶段：减排放松导致NO排放反弹，NO反应对NO3损失贡献飙升至89.4%，22:00峰值损失速率达2.04 ppbv h⁻¹，而N₂O₅非均相摄取降至10.6%，整体NO₃损失速率较OGP高30%。

l 季节差异显著：与夏季相比，冬季北京城区低VOCs反应活性、高NO排放的特征凸显，明确冬季污染治理应优先控NO_x，夏季侧重VOCs 管控。

   图3 不同损失路径的日均变化特征及反应活性占比

研究结论与应用价值：

  本研究通过2022北京冬奥会期间的连续外场观测，厘清了冬季城市夜间活性氮化学对短期减排的响应规律，核心价值体现在3个方面：

1. 揭示减排影响机制：冬奥管控期间NO、VOCs排放分别下降79%、18%，直接促使N₂O₅浓度较会后高41%，为评估大型活动减排的大气化学效应提供了典型案例。

2. 提供模型关键参数：明确RH=35%、Sₐ=500 μm² cm⁻³是N₂O₅寿命的关键调控阈值，且N₂O₅非均相摄取系数γ(N₂O₅)均值为0.032 ± 0.049，这一参数可优化空气质量模型精度。

3. 明确治污优先级：证实冬季北京NO是NO₃损失绝对主导者（贡献79.0%-89.4%），VOCs作用可忽略（<0.2%），明确冬季治污需优先控NO_x（如交通源）；同时冬奥NO_x减排推动N₂O₅累积的现象，提示需强化区域协同控制应对污染传输。

  这些发现为冬季精准治污、模型优化及大型活动空气质量保障提供了重要科学支撑。

撰稿：张田甜；审核：林伟立，龙春林，李华