一、实验室建设背景

“十三五”以来，尽管我国环境空气质量总体改善，但臭氧(O₃)污染问题日益突出。监测数据显示，全国大部分城市O₃浓度呈波动上升或高位震荡态势，区域性、持续性污染事件频繁发生。2022年，全国以O₃为首要污染物的超标天数已占全部超标天数的近一半，O₃已超过细颗粒物(PM_2.5)成为影响我国空气质量的主要污染物。O₃污染的持续加剧不仅削弱了空气质量改善成效，也对生态系统和公众健康造成严重威胁。高浓度O₃可抑制植物光合作用、降低作物产量、削弱森林碳汇能力；同时，对人群呼吸系统和代谢系统健康带来显著风险，导致过早死亡与疾病负担上升。

在此背景下，为解决臭氧污染精准防控科学问题、响应国家战略需求，北京大学环境科学与工程学院依据生态环境部建设目标与内容，经四年建设，建成生态环境部大气臭氧污染防治重点实验室。旨在系统研究我国O₃污染形成机理、区域特征与调控策略，突破臭氧污染防治的科学瓶颈，支撑国家空气质量持续改善和生态文明建设目标的实现。

二、研究方向

国家环境保护大气臭氧污染防治重点实验室以环境大气氧化性调控为核心科学主线、臭氧污染控制为核心任务，围绕我国复杂大气复合污染的形成机制与防控需求，确立三大研究方向：

(一) 大气氧化性闭合监测与模拟技术

面向我国复杂大气复合污染形成机理研究需求，持续优化全谱系自由基闭环观测与全链条闭合实验的方法论体系，建设具有国际先进水平的大气自由基闭合观测综合研究平台。未来将进一步完善OH、HO₂、RO₂、NO₃等自由基的高精度在线测量与数据校准体系，研发自由基离线测量技术，实现全谱系自由基同步精细测量，并在京津冀、长三角、川渝等重点区域开展分层次自由基闭合观测与应用研究，揭示区域大气氧化性的结构与主控因子。实验室将深化大气自由基及其关键前体物（如甲醛、亚硝酸）在线监测方法和装置研发，打造具备自主知识产权与产业化潜力的监测仪器；同时开拓大气二次污染生成过程测量技术，建立总过氧自由基、N₂O₅、HONO等标准源技术与质量控制体系，构建“实地观测–实际大气模拟–实验室反应实验”的全链条研究框架，支撑我国大气氧化性精细化监测与模拟分析的技术体系建设。

(二) 臭氧与二次PM_2.5形成机制及气候健康效应

实验室将以典型城市群为研究对象，开展大气自由基化学综合观测与机理模拟，系统揭示我国大气氧化性来源、演变及其对臭氧与二次颗粒物生成的关键控制作用。通过构建标准化自由基观测数据集和定量表征体系，量化不同污染条件下的自由基来源与转化过程，解析关键前体物（VOCs、NOx、CO等）的生成路径及贡献。利用氧化流动管与高灵敏度质谱技术，研究典型VOCs氧化降解反应机理，结合量子化学与动力学模拟，建立适用于我国污染特征的本地化化学机理。进一步阐明大气氧化性对新粒子生成、SOA形成和黑碳老化的影响规律，提出基于氧化性调控的多污染物协同控制原理。在健康与气候效应方面，实验室将构建高分辨率人群暴露模型与“经济–环境–资源–健康”综合评估框架，评估臭氧与PM_2.5对人体健康、农作物产量、森林碳汇和区域气候的综合影响，揭示复合污染的生态与气候反馈机制，为健康中国与美丽中国战略实施提供科学依据。

(三) 区域臭氧与细颗粒物协同控制实践

实验室面向国家“攻坚行动”和“双碳”战略目标，致力于构建区域与城市臭氧–PM_2.5协同防控的科学与工程体系。通过深入分析不同气候带下的气象条件、排放特征和臭氧生成机制，识别臭氧污染的敏感前体物与关键控制因子，划分气候适应型治理分区，提出区域差异化的防控重点。结合高时空分辨率排放清单、综合观测与数值模拟，建立“污染源–化学转化–污染传输–影响评估”一体化分析模型，定量评估不同减排情景下臭氧及前体物的响应关系。进一步聚焦臭氧与PM_2.5协同污染的关键科学问题，解析VOCs、NOx、SO₂、NH₃等多污染物的交互作用及协同效应，优化复合污染削减比例与路径。实验室将形成兼具区域适应性、气候响应性与政策可操作性的协同治理技术体系，提出跨区域联防联控、动态调控与政策匹配的综合防控策略，为我国臭氧污染精准治理与空气质量持续改善提供科技支撑与决策依据。

三、目标使命

以服务国家大气污染防治和生态文明建设战略为核心使命，致力于构建我国臭氧污染防治的科技创新高地、决策支撑平台和高层次人才培养基地。实验室以科学创新为引领，面向臭氧及复合污染防治的前沿科学问题，建立自主可控的大气氧化性观测与模拟体系，揭示我国大气氧化性演变规律和臭氧生成机理，发展多污染物协同控制关键技术，支撑区域空气质量持续改善与健康风险降低；以科技支撑为导向，服务国家重大环境管理与政策需求，形成从基础研究到工程应用的全链条创新体系；以人才培养为支撑，培养具有国际视野和原创能力的青年科研骨干，打造开放协同、创新驱动的研究团队，为我国打赢蓝天保卫战、实现碳达峰碳中和和建设美丽中国提供坚实的科学支撑。