大气氧化性偏强被认为是重污染期间二次细颗粒物（PM2.5）浓度快速增长的关键因素，是造成京津冀及周边地区秋冬季大气重污染成因之一，然而有关定量机理还很不清楚。过氧化物作为大气中气相、液相和颗粒相重要氧化剂以及高活性自由基储库，广泛参与大气化学反应，对大气氧化性产生重要影响，被认为是大气氧化能力的指示剂。然而过氧化物在实际大气中多相分配定量规律尚不清楚，是当前大气科学研究领域前沿和难点，受到人们广泛关注。摸清过氧化物在实际大气中气-液和气-粒分配定量规律有助于精准解析大气重污染成因，为大气模式提供基础数据和参数，有助于发展大气科学理论。
大气过氧化物很不稳定，容易发生分解反应，精确测量难度很大。至尊全讯555050陈忠明教授课题组自主研发了国际上最先进的过氧化物测量仪器，能够定量测定大气过氧化氢（H2O2）和某些有机过氧化物，十多年来，在国内南北多地城市和乡村地区开展大气过氧化物观测研究。近来，研究组在北京地区多次开展大气过氧化物气相-液相和气相-颗粒相同步观测。研究发现，北京地区雨水和PM2.5颗粒物中H2O2观测到的表观浓度与美欧城市地区相似，考虑到北京地区大气中能够快速消耗H2O2的二氧化硫（SO2）等还原性物质浓度和过渡金属（铁等）离子浓度较高，因此这一H2O2浓度水平预示着北京地区大气氧化性显著强于美欧城市地区，从而导致SO2和挥发性有机物（VOCs）等物质快速氧化以及二次PM2.5快速增长。
研究发现，以近地面温度估算的大雨滴有效亨利系数显著高于小雨滴，大雨滴反映了云水H2O2浓度，小雨滴反映了近地面液相（水相）浓度。实际大气中H2O2气-液分配在高空和近地面均遵循亨利定律，液相中其他物质（包括有机过氧化物、盐离子等）对液相H2O2浓度没有影响。近地面雨水中H2O2的浓度水平取决于高空云水H2O2浓度和雨滴下落过程中气相H2O2对雨滴再分配的结果，由于云水采样困难，近地面大雨滴中H2O2含量可以代表云水中的含量。
研究发现，H2O2气-粒分配规律显著不同于气-液分配，观测获得的有效气-粒分配系数远大于已有理论值。现有的热力学吸附理论参数和动力学摄取参数均不能解释北京地区PM2.5颗粒相高浓度H2O2，颗粒物中H2O2存在“缺失源”。有机过氧化物分解/水解可能是主要“缺失源”，能够部分解释颗粒相H2O2浓度。观测期间，PM2.5颗粒相有机过氧化物浓度比H2O2高1个数量级，这证明颗粒相H2O2显著依赖于有机过氧化物分解/水解。在雾霾形成和快速增长不同阶段采集PM2.5，提取液中颗粒相H2O2浓度呈现截然不同变化规律（如图所示），这表明不同种类有机过氧化物发挥作用不同，未来研究应考虑有机过氧化物种类和演变影响。
多相分配是大气氧化剂循环和颗粒物增长的重要途径，本文从大气过氧化物视角的新发现，有助于揭示大气细颗粒物生成和演变的新途径，有助于理解重霾污染天气下细颗粒物爆发式增长机理，为提高大气环境质量，遏制重污染事件发生的频率提供科技支撑。
2018年冬季北京大气颗粒物样品提取液中H2O2浓度随时间变化。（a）细颗粒物低浓度阶段（PM2.5浓度13 g m−3）；（b）细颗粒物初始增长阶段（PM2.5浓度37 g m−3）；（c）细颗粒物中期增长阶段（PM2.5浓度63 g m−3）。Ct和C0表示提取液中H2O2浓度在时间t和0时数值。
相关研究成果以“Partitioning of hydrogen peroxide in gas-liquid and gas-aerosol phases”（https://www.atmos-chem-phys.net/20/5513/2020/acp-20-5513-2020.html）为题，于2020年5月12日发表在大气科学领域国际顶级刊物Atmospheric Chemistry and Physics。
至尊全讯555050硕士研究生玄晓宁为本文第一作者，陈忠明教授为通讯作者。该工作得到科技部重点研发计划（项目编号：2016YFC0202704）、大气重污染成因与治理攻关项目（项目编号：DQGG0103）和国家自然科学基金项目（项目编号：21477002）资助。
