1、提名國家自然科學獎項目公示項目名稱大氣復合污染條件下新粒子生成與二次氣溶膠增長機制提名專家/提名單位教育部提名單位意見：大氣復合污染條件下新粒子生成與二次氣溶膠增長機制是大氣環境化學領域尚 未解決的科學難題之一，揭示其關鍵的大氣化學機制是我國科學精準治理pm25污染 的基礎和關鍵。面向大氣污染防治的國家重大需求，研究團隊歷經20多年的探索， 以“氣態前體物成核一初始增長一持續增長一區域性pm25和霾污染”為主線，聚焦 我國強氧化性、高污染大氣環境下新粒子生成與二次氣溶膠增長的關鍵科學難題，開 展全面系統的科學研究并取得突破，形成了具有國際先進水平的一系列科研成果： （1）率先發現了我國高污染、

2、強氧化性大氣條件下高頻率發生的新粒子生成事件， 揭示了我國大氣復合污染條件下獨特的新粒子生成和增長機制。（2）構建大氣污染演 變過程中各種二次轉化途徑的解析方法，提高了二次轉化對細顆粒物污染貢獻的系 統認識。（3）揭示了我國重霾形成的主要過程和重要機制，厘清化學過程和氣象過程 對其形成的協同作用。項目完成人在我國最早開展新粒子生成研究，引領了我國新粒子生成與二次轉化 機制的探索。8篇代表性論文SCI他引1012次，其中PNAS文章是ESI高引和熱點 文章。研究團隊積極參與科技支撐我國空氣質量管理決策，推動了我國大氣監測能力 的全面提升。在近年來國家重大研究計劃中，新粒子生成和二次氣溶膠增長機制

3、均被 列為重要科學問題和核心研究內容之一。部分研究成果獲2018年度教育部自然科學 獎一等獎。對照國家自然科學獎授獎條件，我部決定提名該項目為國家自然科學獎二等獎。項目簡介：我國正面臨著嚴重的pm25和霾污染問題，新粒子生成與二次氣溶膠形成和增長 是其發生、發展的關鍵大氣化學過程，也是目前國際大氣環境化學領域尚未解決的科 學難題。而在我國大氣復合污染條件下，新粒子生成與二次氣溶膠形成和增長機制則 更為復雜，更具挑戰性。面向國家大氣污染防治的重大科技需求，研究團隊歷經20多年的探索，以“氣 態前體物成核一初始增長一持續增長一區域性PM2.5和霾污染”為主線，取得了一系 列方法學突破和理論創新，豐

4、富了大氣環境化學理論，提高了我國在大氣化學領域的 國際學術地位，提升了對污染地區大氣成核和二次轉化機制的科學認識。在PNAS. EST等國際權威學術期刊上發表文章百余篇，其中8篇代表性論文SCI他引1012次。 項目完成人于2009年出版專著一部，較早系統地論述了我國細和超細顆粒物的來源 與形成機制，被大氣環境科學領域研究人員作為專業教學參考書廣泛采用。取得的主 要突破性成果如下：（1）率先發現了我國高污染、強氧化性大氣條件下高頻率發生的 新粒子生成事件，揭示了我國大氣復合污染條件下獨特的新粒子生成和增長機制。 在國際上首次將新粒子生成與重污染過程相聯系，證實了強氧化性驅動下新粒子生 成是區域

5、細顆粒物污染的重要來源。（2）構建大氣污染演變過程中各種二次轉化途 徑的解析方法，提高了二次轉化對細顆粒物污染貢獻的系統認識。在國內首次報道 了影響有機氣溶膠地球化學循環的氧碳比、總有機物/總有機碳比值和半揮發性等關 鍵參數，成為同行研究有機氣溶膠生成、老化與傳輸的重要參比依據。基于高分辨氣 溶膠質譜解析，提出城市大氣中新鮮生成SOA 一鄉村大氣中新鮮SOA繼續老化一 SOA老化過程以分子增加羧基為主的二次有機氣溶膠生成特征。（3）揭示了我國重 霾形成的主要過程和重要機制，厘清化學過程和氣象過程對其形成的協同作用。發 現高效的顆粒物核化和持續快速的爆發性增長是我國重霾形成的主要原因；同時，快

6、速的二次顆粒物生成影響大氣穩定度、削弱污染物濃度和氣象條件的日變化，污染和 氣象條件之間的相互作用一步加劇了我國重霾的形成；提出有針對性的控制氣態前 體物是北京治霾的關鍵。研究團隊是一支具有國內外影響力的隊伍，包括杰青/長江教授1名，國家基金 委優青項目獲得者1名，“青年千人” 2名。團隊成員擔任國際大氣科學領域重要 期刊主編和副主編，擔任世界氣象組織全球大氣觀測網氣溶膠科學咨詢組委員，是首 批全國高校黃大年式教師團隊核心成員。研究團隊建設并長期運行大氣污染超級觀 測站，積極參與并推動“中國大氣污染超級觀測站聯盟”的建設，推動我國大氣監測 能力的全面提升，支撐國家空氣質量管理決策。客觀評價:主

7、要第三方評價如下：（1）對大氣復合污染條件下新粒子生成與增長機制研究工作的評價高污染、強氧化性大氣復合污染條件下新粒子生成機制的一系列研究成果發表 于國際大氣科學領域重要期刊 Atmos. Chem. Phys., Geophys. Res. Lett, J. Geophys. Res., Atmos. Environ.等。代表性論文2和3是我國最早系統表征污染地區大氣新粒子生成 事件的文章，被國際大氣科學領域作為區別于清潔環境新粒子生成的典型案例廣泛 引用（代表性引文3），代表性論文3也被環境健康研究方向跨領域引用（代表性引 文4）。項目完成人出版的北京大氣細粒子和超細粒子理化特征、來源及形

8、成機制 （科學出版社，2009年）（證明材料1），是我國較早系統論述細和超細顆粒物的來源 與形成機制的專著，作為高校和研究所環境科學等專業教學參考書，受到大氣環境科 學研究人員的一致好評。（2）對二次轉化途徑的解析方法研究工作的評價美國麻省理工學院Cohen教授等人在為全球模型開發新型城市大氣氣溶膠二次 生成模塊的文章中重點引用了兩組高精度數據來驗證模型，其中一組來自于項目完 成人的北京奧運期間的SOA解析文章（代表性論文5），Cohen教授等評價這是“a set of very well characterized measurements”（代表性引文 5）。Canagaratna et

9、al.（代表 性引文6）引用了代表作6及完成人的其他4篇文章來確定全球有機氣溶膠的化學構 成及其大氣老化特征和氧化機制。（3）對我國大氣重霾污染形成的主要過程和重要機制研究工作的評價重霾形成機制的研究發表在Proc. Natl. Acad. Sci.（代表性論文1）,被ESI評為 高引論文（Highly Cited Paper，top 1%）和熱點論文（Hot Paper，Top 0.1%）。該研究 成果被Nature文章（代表性引文1）和最近發表的Science文章（代表性引文2）以 及 3 篇 Science Advances（ 2016, 2（12）: e1601530;2017,3（3

10、）: e1601749; 2017,3（7）: e1700300）和Reviews of Geophysics（2016, 54（4）: 866-929）引用，被認為增進了對于 污染地區新粒子生成物理化學機制的理解。代表性論文7被認為是我國較早指出大 氣pm25硫酸鹽來自于燃煤排放SO2經過二次轉化所造成的代表性研究被引用（代表 性引文7）。美國德州農機大學的Donnelly et al.（代表性引文8）引用完成人的代表 作8來闡述供暖、氣象等因素對北京空氣污染季節變化的重要影響。項目完成人被Chem. Rev.邀請合作發表納米顆粒物生成與增長機制的綜述文章 （證明材料5），受國際著名科學家M

11、arkku Kulmala教授的邀請共同撰寫新粒子研究 進展的展望文章（ACP, 2018. 18（19）: 14737-14756）。受 Sci. Total Environ和 Natl. Sci. Rev.邀請分別撰寫關于我國新粒子研究進展（STOTEN, 2017, 577: 258-266）和我國京 津冀地區顆粒物來源解析與顆粒物污染治理對策的綜述文章（NSR, 2015, 2（3）:257- 258）。第一完成人受邀擔任J. Aerosol Sci主編（證明材料2）、國際重要學術刊物Atmos. Environ.、Tellus B和國內核心刊物科學通報、化學學報和環境科學學報編 委，

12、任世界氣象組織全球大氣觀測網氣溶膠科學咨詢組委員（WMO GAW-SAG）（證 明材料3）。IGBP-SOLAS、IGBP-iLEAPS、IGBP-IGAC和ABC等國際科學計劃中國 工作組成員。第四完成人受邀擔任Atmos. Envir。的副主編（證明材料4）。對二次氣 溶膠增長機制的評價第一完成人被邀請在2014年國際氣溶膠會議（IAC，每4年一 次）上做Keynote發言和2017年亞洲氣溶膠大會（AAC，每2年一次）上做主旨發 言（證明材料6）。項目完成人分工合作，聯合攻關，形成具有國內外影響力的“顆粒物來源解析及 環境影響”研究團隊，包括杰青/長江教授1名、國家基金委優秀青年獲得者1

13、名、 青年千人2名。項目第一、二、四完成人是首批全國高校黃大年式教師團隊核心成 員。第一完成人致力于中日韓大氣污染物跨界輸送問題的研究，2018年被授予中日 韓三國環境部長頒發的“中日韓環境合作20年特別貢獻獎”。2016年第一和第二完 成人分別獲得了國家環境保護專業技術領軍人才和青年拔尖人才。研究團隊長期在 奧運會、亞運會、大運會、APEC、G20峰會、世博會等重大活動的空氣質量保障、 我國重點區域重污染過程應急與成因分析中發揮積極作用（證明材料7, 8）。積極推進我國空氣質量改善。pm25首次納入新修訂的空氣質量標準后，源解析 工作作為環保部實施大氣“國十條”的首要任務。項目完成人承擔并完

14、成了 2014年 環保部首批9個城市PM25源解析任務中的2個（寧波和深圳）。第一完成人作為環 保部全國重點地區城市大氣污染物來源研究工作小組成員，具體培訓和指導多個城 市大氣pm25源解析工作。第三和第五完成人負責的深圳市大氣pm25來源解析研 究項目獲得2016年度廣東省環境保護科學技術一等獎（證明材料9、10）。科技支撐深圳在全國特大城市中率先實現達標。項目第三和第五完成人依托北 京大學深圳研究生院的長期定位觀測站，自2000以來持續開展大氣顆粒物來源和二 次轉化機制的研究，為深圳市政府制定PM2 5防治措施和出臺大氣環境質量提升計 劃提供了關鍵的科學依據，深圳市PM2.5于2014年在

15、全國特大城市中率先實現達 標，空氣質量處于全國副省級以上城市最優水平（2018年PM2.5年均值已降至26微 克/立方米，接近歐盟標準），取得了顯著的環境與社會效益，并因此獲得了 2017年 度深圳市科技進步一等獎深圳市空氣質量改善關鍵支撐技術研究（證明材料11）。項目完成人在我國最早并長期持續開展的新粒子生成研究，弓I領了我國大氣復 合污染條件下新粒子生成與二次轉化機制的探索，開辟了污染地區大氣化學研究的 一個新的方向。近年來國家立項的重大研究計劃，新粒子生成和二次氣溶膠增長機 制均被列為重要科學問題和核心研究內容。科技部“大氣污染成因與控制技術研 究”、基金委重大研發計劃“大氣復合污染形成

16、的物理和化學過程及控制的關鍵技 術原理與應對機制”、“大氣重污染成因與治理攻關項目”，分別大力資助新粒子 致霾機制研究及測定新粒子高精尖技術設備的研發。代表性論文專著目錄：1、論文名稱：Elucidating severe urban haze formation in China/刊名：PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA/作 者：Song Guo, Min Hu, Misti L. Zamora, Jianfei Peng, Dongjie Shang, Jing Zh

17、eng, Zhuofei Du, Zhijun Wu, Min Shao, Limin Zeng, Mario J. Molina, and Renyi Zhang年卷頁碼：2014(111): 17373-17378/發 表時間：2014-12/通訊作者：胡敏，張人一,Mario J. Molina/第一作者：郭松/ SCI他引次數： 391次/包含國外單位2、論文名稱： New particle formation in Beijing, China: Statistical analysis of a 1-year data set刊 名： JOURNAL OF GEOPHYSICAL

18、RESEARCH-ATMOSPHERES作 者：Zhijun Wu, Min Hu, Shang Liu, Birgit Wehner, Stefan Bauer, Andreas Ma Bling, Alfred Wiedensohler, Tuukka Petaja, Miikka Dal Maso, Markku Kulmala/年卷頁碼：2007(112): D09209發表時間：2007-05/通訊作者：胡敏 /第一作者：吳志軍/ SCI他引次數：96次/包含國外單位3、論文名稱： Particle number size distribution in the urban atmo

19、sphere of Beijing, China/刊名： ATMOSPHERIC ENVIRONMENT作 者：Zhijun Wu, Min Hu, Peng Lin, Shang Liu, Birgit Wehner, Alfred Wiedensohler/年卷頁碼：2008(42): 7967-7980/發表時間：2008-11/通訊作者：胡敏/第一 作者：吳志軍/ SCI他引次數：114次/包含國外單位4、論文名稱： Size-resolved aerosol water-soluble ionic compositions in the summer of Beijing: impl

20、ication of regional secondary formation 刊名：ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS /作者:Guo, S., Hu, M., Wang, Z.B., Slanina, J., Zhao, Y.L. /年卷頁碼:2010(10):947-959 /發表 時間：2010-2 /通訊作者：胡敏/第一作者：郭松/ SCI他引次數：94次/包含國外單位5、論文名稱： Highly time-resolved chemical characterization of atmospheric submicron particles dur

21、ing 2008 Beijing Olympic Games using an Aerodyne High-Resolution Aerosol Mass Spectrometer/刊 名：ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS作 者：X.-F. Huang, L.-Y. He, M. Hu, M. R. Canagaratna, Y. Sun, Q. Zhang, T. Zhu, L. Xue, L.-W. Zeng, X.-G. Liu,Y.-H. Zhang, J. T. Jayne, N. L. Ng, and D. R. Worsnop/年卷頁碼：2010

22、(10):8933-8945/發表時間：2010-9/通 訊作者：何凌燕/第一作者：黃曉鋒/ SCI他引次數：87次/包含國外單位6、論文名稱：Submicron aerosol analysis and organic source apportionment in an urban atmosphere in Pearl River Delta of China using high-resolution aerosol mass spectrometry / 干寸名：JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES 作者：Ling-Yan He, X

23、iao-Feng Huang, Lian Xue, Min Hu, Yun Lin, Jun Zheng, Renyi Zhang, and Yuan-Hang Zhang/ 年卷頁碼： 2011(116):D12304/發表時間：2011-6/通訊作者：黃曉鋒/第一作者：何凌燕/ SCI他引次數： 69次/包含國外單位7、論文名稱：Seasonal variation of ionic species in fine particles at Qingdao, China/干寸名： ATMOSPHERIC ENVIRONMENT/作 者：Min Hu, Ling-Yan He, Yuan-H

24、ang Zhang, Min Wang, Yong Pyo Kim, K.C. Moon /年卷頁碼：2002(36):5853-5859/發表時間：2002-12 /通訊作者：胡 敏/第一作者：胡敏/ SCI他引次數：95次/包含國外單位8、論文名稱：Seasonal pollution characteristics of organic compounds in atmospheric fine particles in Beijing/刊名：SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT作者：Ling-Yan He, Min Hu, Xiao- Feng Huang,

25、 Yuan-Hang Zhang, Xiao-Yan Tang/年卷頁碼：2006(359):167-176/發表時間： 2006-04/通訊作者：胡敏/第一作者：何凌燕/ SCI他引次數：66次/不包含國外單位主要完成人情況:胡敏，排名1,環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室（北京大學）分室主任， 教授，工作單位：北京大學，完成單位：北京大學，是該項目主要負責人，是科學發 現第一、二、三點的主要貢獻者，是代表性論文1，2, 3, 4, 8的通訊作者以及代表 性論文7的第一和通訊作者，是代表性論文5, 6的共同作者。吳志軍，排名2，研究員，工作單位：北京大學，完成單位：北京大學，是該項目 主要完成人，是科學發現第一、三點的主要貢獻者，是代表性論文2, 3的第一作者， 是代表性論文1的共同作者。何凌燕，排名3,教授，工作單位：北京大學深圳研究生院，完成單位：北京大學 深圳研究生院，是該項目主要完成人，是科學發現第二、三點的主要貢獻者，是代表 性論文5的通訊作者，是代表性論文6、8的第一作