减污和降碳有啥关联？清华SIGS团队最新发现登上《自然》

大气污染和气候变化是长期以来备受关注的全球性环境问题，对生态系统和人类健康有着深远影响。但是，这两个环境议题之间是否存在关联？近日，清华大学深圳国际研究生院（以下简称：SIGS）环境与生态研究院副教授郑博带领由中、法、德多名学者构成的国际研究团队，在《自然》期刊发表题为 “大气污染影响全球甲烷收支的趋势和年际变化”的重要研究成果，创新性地提出了减污和降碳的融汇，为“减污降碳”赋予了全新内涵，为气候与环境政策研究提供了独特视角和启发。

从“甲烷清除剂”的“收支”

发现两大环境问题的潜在联系

甲烷，是引起气候变化的全球第二大温室气体（仅次于二氧化碳）。在新时代全球碳中和行动中，理解大气中甲烷浓度的变化及其机制，成为研究气候变暖的重要科学议题之一。

“大气中甲烷的浓度变化驱动力分为两个维度，一是排放，二是损耗。”郑博解释道，“从排放的角度，排放源包括湿地、能源、农业和废弃物等自然和人为源；另一方面，甲烷浓度也受其损耗过程影响——如果甲烷损耗加快，即使排放有所增加，也能被损耗过程‘缓冲’或‘抵消’”。这个甲烷被消耗的过程，被称为甲烷的汇，全球约90%的甲烷汇由一种名为“羟基（OH）自由基”所贡献。OH自由基，相当于大气中甲烷的“清除剂”。准确理解甲烷消耗过程及其调控机制，是开展气候变化研究和治理的关键。

郑博表示，以往对甲烷损耗路径研究的视角较为局限，团队另辟蹊径，通过研究甲烷损耗路径与空气污染的交互作用过程，进而有了新的洞察。

研究发现，大气中OH自由基的生成和损耗受大气中强化学反应活性的气体影响，而这些活性气体的主要来源之一，正是与人类生产生活及人群健康息息相关的空气污染物。

“有些空气污染物会加速甲烷的损耗，比如臭氧。”郑博表示，在大气污染治理的过程中，当人们想减少某一种空气污染物，但没有考虑该污染物对甲烷损耗的作用，可能会导致这种污染物的减少客观上降低甲烷的损耗速度，进而引起大气甲烷浓度上升。“这一发现启发了决策者和施策者在顶层设计中要做到减污降碳协同兼顾，对我们来说是一个新的启示。”

这一创新发现，为大气科学领域两个重要概念——大气污染与气候变化，找到了一个新的重要“连接点”，系统阐述了全球尺度上空气污染物如何影响甲烷的损耗及其源汇收支变化趋势，揭示了实施空气质量和气候政策时，需要综合考虑两者之间的协同效应。

重要科研成果“未完待续”

继续深挖又出“续集”

这项关于污染和气候的科研灵感，最初源于郑博团队2023年发表在《科学》期刊上的重要研究成果。

2023年3月，郑博团队与合作者揭开了影响全球气候变暖一大“隐形杀手”的神秘面纱——野火。这项发现表明，导致全球气候变暖的因素不仅“在人”，也会“由天”，而野火正是其中一颗“定时炸弹”，启发人们在“碳中和”目标的实现与气候政策的制定过程中，应对森林野火现象予以更多重视。研究成果以“北方野火二氧化碳排放2021年创历史新高”为题发表在《科学》期刊，并被遴选为当期亮点研究。

郑博笑着说，研究团队此次的新发现，正是2023年“野火”研究的“番外篇”，也是一个意外的研究发现。他表示，基于2023年的研究成果，团队计划继续聚焦综合评估野火碳循环及其对大气环境与全球气候的影响。“野火燃烧产生的主要空气污染物之一是一氧化碳，而一氧化碳会和甲烷‘抢夺’OH自由基，大量增多的一氧化碳排放理论上会刺激甲烷浓度上升。”带着这个预想，郑博团队围绕在《科学》期刊上研究过的2021年北方森林野火开始了初步分析。

然而，模型实验结果却给出了完全不一样的答案——甲烷浓度的变化非常微弱。研究表明，2021年北方森林野火主要发生在西伯利亚等高纬度地带，该区域OH自由基浓度低，从全球角度来看，OH自由基主要集中在热带（赤道）地区，并呈现出向地球南北两极大幅递减的特征。北半球中高纬度地区的OH浓度与甲烷汇的变化对全球甲烷汇整体变化影响较小。

基于这一出乎意料的发现，团队有了新的研究灵感：既然2021年野火对甲烷的影响甚微，为何不拓宽研究领域，不局限于野火和仅一年的时间维度，开展关于全球长时间尺度OH自由基全方位影响因素的综合评估研究呢？“我们希望从全球尺度出发，以更广阔的维度和视角，探索过去20年各类大气活性成分（包括但不限于各种空气污染物、水蒸气等）对OH自由基和甲烷消耗速度的影响。”

研究表明，全球空气污染与甲烷源汇收支之间存在复杂相互作用，揭示了实施空气质量和气候政策时需要综合考虑两者之间的协同效应，启发人们在减少空气污染物排放的同时，要系统评估其对全球甲烷收支的影响，以实现空气质量改善和气候目标的双赢。研究还为监测和评估全球OH浓度及其对甲烷汇的影响提供了一种新的研究工具，对于制定科学合理的气候政策以应对气候变化具有重要现实意义。

立足深圳放眼全球

跨界合作攻坚科学难题

郑博团队的科研经历，生动诠释了科学探索中对未知边界的突破往往来自对“意外”的穷根究底。

2023年野火研究的灵感来源，跟此次“甲烷清除剂”的研究有着异曲同工之妙——都源于研究结果的“反转”。 “做科研，从来不是‘一锤子买卖’。”郑博强调，气候与环境研究是一项全球尺度的研究命题，在研究中须或走深、或交叉，“我们要么基于现有发现，坚持这个方向持续深入探究，要么横向寻找一个交叉突破点，从中发现不同因素之间更多的潜在关联。”

“扎根清华，立足深圳，做有世界影响力的研究。”这是郑博一直以来的座右铭。他所在的环境生态学科，是清华大学深圳国际研究生院“6+1”主题学科领域之一，该学科为ESI全球排名前1%，致力于为全球生态文明和人类命运共同体建设贡献力量。郑博表示，气候与环境领域的许多研究工作，都在潜移默化中帮助人类更好地认识世界和改造世界，研究者通过与大自然的一次次深度“对话”，不断打开自然界中的一个个“盲盒”，从发现到理解，由果追因，启发决策者和政策者合理施策，如何规避潜在风险和协同解决问题。

实际上，气候与环境的研究与治理，是人类一项跨越时间、空间、国界的永恒议题，需要的不仅仅是灵感和火花，更需要科研工作者在协同创新的学术氛围中持续努力、久久为功。

郑博说，自己和团队是幸运的，能和志趣相投的科研伙伴一同开展气候与环境研究。郑博于2016年至2020年期间在法国环境与气候科学实验室做博士后，与本论文的第一作者、现中国海洋大学副教授赵园红成为了同一间办公室的同事。二人虽然回国后到不同城市和院校工作，却始终保持着持续的科研合作，在甲烷收支调控机制研究领域已经合作发表了四篇环环相扣的研究论文。这篇《自然》期刊成果正是前四篇的“集大成”，也是对系列研究的系统性总结。

（图片由学校提供）