在第54個(gè)世界環(huán)境日到來之際，清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授鄭博帶領(lǐng)由中、法、德多名學(xué)者構(gòu)成的國際研究團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）期刊發(fā)表題為“大氣污染影響全球甲烷收支的趨勢和年際變化”的重要研究成果，該研究創(chuàng)新性地提出了減污和降碳的融匯，為“減污降碳”賦予了全新內(nèi)涵，為氣候與環(huán)境政策研究提供了獨(dú)特視角和啟發(fā)。
一次研究“反轉(zhuǎn)”帶來意外驚喜
鄭博團(tuán)隊(duì)的新發(fā)現(xiàn)，是其在2023年3月一項(xiàng)重要研究成果的“番外篇”。當(dāng)時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)揭開了影響全球氣候變暖一大“隱形殺手”的神秘面紗——野火，啟發(fā)人們在“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與氣候政策的制定過程中，不可忽視自然因素的影響，對(duì)森林野火現(xiàn)象應(yīng)予以更多重視。
基于這一研究成果，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)聚焦綜合評(píng)估野火碳循環(huán)及其對(duì)大氣環(huán)境與全球氣候的影響。
“甲烷，是引起氣候變化的全球第二大溫室氣體。”鄭博解釋道，“大氣中甲烷被消耗的過程被稱為甲烷的匯，全球約90%的甲烷匯由羥基（OH）自由基所貢獻(xiàn)。”
OH自由基，是大氣中甲烷的“清除劑”，準(zhǔn)確理解甲烷消耗過程及其調(diào)控機(jī)制，是開展氣候變化研究和治理的關(guān)鍵。
“野火燃燒產(chǎn)生的主要空氣污染物之一是一氧化碳，而一氧化碳會(huì)和甲烷‘搶奪’OH自由基，大量增多的一氧化碳排放理論上會(huì)刺激甲烷濃度上升。”帶著這個(gè)預(yù)想，鄭博團(tuán)隊(duì)開始了初步分析。
然而，模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻給出了完全不一樣的答案——甲烷濃度的變化非常微弱。研究表明，西伯利亞這種高緯度地帶的森林野火盡管排放了大量的一氧化碳，但該區(qū)域OH自由基濃度很低，即便有所消耗，對(duì)全球甲烷收支大局的影響也非常微弱。
基于這一出乎意料的發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)有了新的研究靈感。既然2021年野火對(duì)甲烷的影響甚微，為何不拓寬研究領(lǐng)域，不局限于野火和僅一年的時(shí)間維度，開展關(guān)于全球長時(shí)間尺度OH自由基全方位影響因素的綜合評(píng)估研究呢？
“我們希望從全球尺度出發(fā)，以更廣闊的維度和視角，探索過去20年各類大氣活性成分（包括但不限于各種空氣污染物、水蒸氣等）對(duì)OH自由基和甲烷消耗速度的影響。”
鄭博表示，以往對(duì)甲烷損耗路徑研究的視角較為局限。此次團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，通過研究甲烷損耗路徑與空氣污染的交互作用過程，進(jìn)而有了新的洞察。
當(dāng)心！污染和氣候的治理并非毫無關(guān)聯(lián)
研究發(fā)現(xiàn)，甲烷“清除劑”——OH自由基的生成和損耗，受大氣中強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)活性的氣體影響，而這些活性氣體的主要來源之一，正是與人類生產(chǎn)生活及人群健康息息相關(guān)的空氣污染物。
“有些空氣污染物會(huì)加速甲烷的損耗。在大氣污染治理的過程中，當(dāng)人們想減少某一種空氣污染物，但沒有考慮該污染物對(duì)甲烷損耗的作用時(shí)，可能會(huì)間接導(dǎo)致甲烷損耗速度降低，進(jìn)而引起大氣甲烷濃度上升。這就啟發(fā)了決策者和施策者在頂層設(shè)計(jì)中不可顧此失彼，要做到減污降碳協(xié)同兼顧，這對(duì)我們來說是一個(gè)新的啟示。”鄭博說道。
清華團(tuán)隊(duì)這一創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，為大氣科學(xué)領(lǐng)域兩個(gè)重要概念——大氣污染與氣候變化，找到了一個(gè)新的重要“連接點(diǎn)”，系統(tǒng)闡述了全球尺度上空氣污染物如何影響甲烷的損耗及其源匯收支變化趨勢，揭示了實(shí)施空氣質(zhì)量和氣候政策時(shí)，需要綜合考慮兩者之間的協(xié)同效應(yīng)。
鄭博強(qiáng)調(diào)，在以往研究中，往往是不同的學(xué)術(shù)群體分別對(duì)空氣污染和氣候變化兩個(gè)領(lǐng)域開展研究。“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)恰恰為研究者們提供了一個(gè)新的觀察視角，啟發(fā)人們在治理空氣污染的同時(shí)，要兼顧氣候變化方面的潛在關(guān)聯(lián)效應(yīng)。”
重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的土壤 協(xié)同、創(chuàng)新、富于遠(yuǎn)見
5月28日，研究成果以“大氣污染影響全球甲烷收支的趨勢和年際變化”（Air pollution modulates trends and variability of the global methane budget）為題，發(fā)表在《自然》（Nature）期刊上。該研究不僅關(guān)切了大氣污染和氣候變化的重要課題，而且創(chuàng)新性地提出了減污和降碳的融匯，為“減污降碳”賦予了全新內(nèi)涵。
氣候變化與環(huán)境治理，就如同醫(yī)生給病人治病，在對(duì)不同器官、不同病癥進(jìn)行診斷時(shí)，如果忽視某些組織的內(nèi)在協(xié)同聯(lián)系，就有可能在治療中顧此失彼，甚至產(chǎn)生“副作用”。充分了解不同器官和組織的內(nèi)在聯(lián)系，結(jié)合多領(lǐng)域的專家“會(huì)診”，才能更好地“對(duì)癥下藥”。
鄭博表示，氣候與環(huán)境領(lǐng)域的許多研究工作，都在潛移默化中幫助人類更好地認(rèn)識(shí)世界和改造世界，研究者通過與大自然的一次次深度“對(duì)話”，不斷打開自然界中的一個(gè)個(gè)“盲盒”。正是研究過程中一個(gè)違背直覺的新發(fā)現(xiàn)，為團(tuán)隊(duì)的研究方向點(diǎn)亮了新的燈塔，進(jìn)而才有了新的研究角度。
這項(xiàng)關(guān)于大氣甲烷“清除劑”的研究，從發(fā)現(xiàn)到理解，由果追因，既是2023年“野火”研究以來不斷追蹤溯源、窮理致知的見證，也是在多領(lǐng)域多要素跨界交叉、形成系統(tǒng)機(jī)理的創(chuàng)新成果。
鄭博所在的環(huán)境生態(tài)學(xué)科，是清華大學(xué)深圳國際研究生院“6+1”主題學(xué)科領(lǐng)域之一，致力于為全球生態(tài)文明和人類命運(yùn)共同體建設(shè)貢獻(xiàn)力量。深圳國際研究生院持續(xù)構(gòu)建鼓勵(lì)創(chuàng)新、交叉融合的學(xué)術(shù)氛圍，培育滋養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新的土壤，激勵(lì)科研工作者開展“從0到1”的研究，不斷攀登科學(xué)高峰。
鄭博為論文通訊作者，中國海洋大學(xué)副教授趙園紅為論文第一作者。論文作者還包括中國科學(xué)院外籍院士、清華大學(xué)杰出訪問教授、法國環(huán)境與氣候科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究員菲利普·西亞斯（Philippe Ciais），來自法國環(huán)境與氣候科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、德國于利希研究中心的多名合作者，以及中國海洋大學(xué)與清華大學(xué)深圳國際研究生院的研究生。
編輯：李華山
