大气化学使污染物滞留在大气中

大气硝酸盐浓度在1970年至2000年间达到峰值。自1990年代以来，随着硝酸盐前体物排放减少，其浓度有所下降，但硝酸盐的下降幅度小于前体物排放的降幅——这表明某种机制维持着硝酸盐在大气中的存留。

硝酸盐在大气中可以气态或颗粒态形式存在。气态硝酸盐更易从大气中沉降，而颗粒态——尤其是细微颗粒——可进行长距离传输。因此理解气态与颗粒态硝酸盐的平衡关系，对于把握大气动力学特征及硝酸盐的持久性至关重要。

源区大气硝酸盐的持续性可通过缓冲效应解释：气态硝酸盐转化为颗粒态硝酸盐，延长其存留时间。这种缓冲效应在长时间尺度和远距离运输中的影响尚不明确，但北极冰芯中沉积的硝酸盐显示出与大气硝酸盐相同的模式。这些地点远离污染源，持续的高沉降率必然源自大气传输及相关过程，而非源区附近的局地过程。

为解析这些动力学机制，北海道大学低温科学研究所饭塚芳德教授领导的研究团队，分析了格陵兰岛东南部冰芯中1800至2020年的硝酸盐沉积历史。冰芯数据显示：硝酸盐浓度自1850年代开始上升，1970-2000年间达峰后虽略有下降但仍维持高位。整体而言，1970年代前的硝酸盐增长较前体物更平缓，而1990年代后的降幅也小于前体物排放的减少量。

硝酸盐的滞后效应和持续性表明，除前体物排放外还有其他影响因素。研究人员通过全球化学传输模型发现：硝酸盐与前体物的浓度差异与大气酸度相关，与气温等气象因素无关。

换言之，硝酸盐的持续性主要由大气化学反应驱动，而非气象条件或大气动力学。大气酸度变化改变了气态/颗粒态硝酸盐的比例，影响其存续时间。酸度增加提升了颗粒态硝酸盐占比，使该污染物能存留更久并传输更远。

饭塚表示："我们首次提供了冰芯颗粒态硝酸盐的精确记录，这曾是重大技术挑战。鉴于导致硝酸盐增加的人为排放物更难削减，冰芯中颗粒态硝酸盐的精准测量将为提升未来北极变暖增幅预测精度提供数据支撑。"

饭塚补充道："此次我们成功实现了冰芯硝酸盐的精确测定。未来硝酸盐将取代硫酸盐成为北极主要气溶胶，本研究成果将显著提升北极变暖增幅的未来预测精度。"