上海极端雾霾期间PM2.5爆发式增长的垂直观测机制与健康风险研究

本文通过地面与垂直观测手段，深入解析上海PM2.5爆发式增长（Explosive Growth, EG）事件的化学机制与健康效应。研究发现EG事件中硝酸盐（NO3-）、铵盐（NH4+）、硫酸盐（SO42-）（合称SNA）及有机物（OM）为主导成分，区域传输与局地排放对污染形成具有差异化贡献。垂直观测揭示气象分层与异相反应对污染加剧的关键作用，且EG期间非意外死亡率显著升高，心血管疾病风险尤为突出。本研究为区域重污染治理与公共卫生策略提供关键科学依据。

　　

Highlight

垂直观测被用于探究2018年上海PM_2.5的爆发式增长（EG），以研究极端雾霾事件的快速演化机制与健康效应。EG定义为6或9小时内PM_2.5浓度净增超过100 μg/m³。EG期间PM_2.5平均浓度为118.1 μg/m³，以硝酸盐（NO₃^-）、铵盐（NH₄⁺）、硫酸盐（SO₄^2-）（简称SNA）和有机物（OM）为主，占比分别为31.1%、15.1%、14.8%和18.8%。除化学反应外，区域传输是OM的主要影响因素，而SNA主要受局地排放控制。垂直观测结果表明，EG事件普遍受局地排放、区域传输和化学反应共同影响，但比例各异。此外，异相反应可能导致更严重的污染。EG期间日均非意外死亡率为13.9（95%置信区间：5.5, 25.0），约为清洁日（CDs）的4.0倍（3.5（1.4, 6.3）），且EG对心血管疾病的影响比呼吸道疾病更为显著。值得注意的是，局地排放和二次气相氧化是EG期间人体健康的关键因素，而CDs期间区域传输占主导。总之，地面观测无法完全解释大气污染过程，但垂直测量有助于理解区域传输对EG过程的影响。未来，垂直观测在研究区域重污染事件中可发挥重要作用。

Sample site

采样点位于上海青浦区淀山湖环境监测中心（31.0°N, 120.98°E），为郊区站点，西邻江苏省，南接浙江省，东濒东海。周边土地利用类型包括农业、居民区、工业和高速公路。该站点年平均气象参数包括温度（T）、相对湿度（RH）、风速（WS）和大气压力（P）等。

Overview of EG episode

EG事件通常导致短期内PM_2.5浓度极高，引发严重雾霾污染。2018年上海EG期间PM_2.5平均浓度为118.1 μg/m³，是当年上海年均值（43.2 μg/m³）的2.7倍，约为世界卫生组织（WHO）推荐值（35 μg/m³）的3.4倍。与往年相比，EG事件水平呈下降趋势。

Conclusions

本研究通过地面和垂直观测手段，探讨了2018年上海三次EG事件的形成机制与健康影响。结果表明，SNA和OM是EG事件的主要组分，但SNA的EG机制主要受局地排放和化学反应驱动。Ep2和Ep3中化学组分对PM_2.5的贡献分布相似，硝酸盐（NO₃^-）贡献最高。