中国南方冬季甘蔗秸秆露天焚烧致PM2.5 污染的关键化学机制：NOx与NH3 氧化-中和作用的枢纽性角色

针对中国广西冬季甘蔗秸秆露天焚烧引发的PM2.5 污染问题，广西环境保护科学研究院团队通过分析南宁市2022年2月的污染事件，揭示了NOx和NH3 氧化-中和反应在二次无机气溶胶（SIA）生成中的核心作用。研究发现，秸秆燃烧直接排放的K+ 、Cl- 等组分夜间激增4.5倍，次日大气氧化能力提升进一步促进SO2 和NOx转化，导致PM2.5 峰值再现。该研究为南方地区冬季污染防控提供了关键科学依据。

　　

在中国南方，冬季甘蔗收割季的秸秆露天焚烧已成为PM_2.5
污染的"隐形推手"。广西作为全国最大的甘蔗产区，贡献了全国68.56%的产量，但伴随而来的焚烧行为使得这片"糖罐子"同时沦为雾霾重灾区。尽管2013年《大气污染防治行动计划》实施后，中国PM_2.5
中一次污染物显著下降，二次组分却逐渐成为主导因素。尤其在广西这样经济欠发达但空气湿度高的地区，冬季秸秆焚烧如何通过复杂化学反应推高PM_2.5
浓度，始终是未解之谜。

广西环境保护科学研究院的Junchao Yang、jingying Mao等研究者选择2022年2月24-28日南宁市PM_2.5
污染事件展开攻关。他们发现，这场污染就像一场精心编排的"化学交响乐"：第一乐章始于夜间秸秆焚烧，K⁺
和Cl^-
等示踪组分飙升4.5倍；第二乐章在次日白天奏响，前夜积累的污染物化身"催化剂"，大幅提升大气氧化能力，将SO₂
和NOx转化为硫酸盐和硝酸盐，最终导致PM_2.5
浓度二次冲高。这场交响乐的核心指挥者，正是NOx和NH₃
的氧化-中和反应。

研究团队采用多技术联合作战：通过在线监测仪实时追踪PM_2.5
及其组分变化，结合卫星火点数据锁定污染源，运用潜在源分析法(PSCF)绘制污染传输路径。他们特别关注二次无机气溶胶(SIA)的生成机制，发现硝酸是限制性因素——这一发现如同找到雾霾形成的"化学开关"。

浓度特征揭示污染双峰
PM_2.5
在污染期平均浓度达98.21 μg/m³
，是非污染期的2.73倍。2月27日凌晨2点出现152 μg/m³
的峰值，恰逢风速最低值，显示静稳天气的"助攻"作用。EC(元素碳)和Cl^-
的夜間激增直接指向生物质燃烧贡献。

SIA生成机制突破
白天的二次峰值中，SIA占比显著提升。通过NOx/SO₂
比值和NH₃
浓度分析，研究者首次明确硝酸生成是SIA形成的限速步骤。这一发现颠覆了传统认知——在广西高湿环境中，NOx氧化路径而非SO₂
液相氧化主导了二次转化。

污染防控新靶点
研究指出，控制人为源NOx和NH₃
排放是阻断PM_2.5
二次生成的关键。特别是在秸秆焚烧季，对这两种前体物的协同管控比单纯限制焚烧更有效。

这项发表于《Environmental Pollution》的研究，不仅破解了南方冬季特殊污染的形成密码，更提出了"前体物精准管控"的新思路。它像一面镜子，映照出中国空气污染治理进入深水区后必须面对的复杂化学反应网络。对于正在建设中国-东盟博览会的南宁而言，这项研究无疑为打造"糖都蓝"提供了科学路线图。