AAS创刊40周年 | 40余年中国气溶胶研究走向何方？一篇综述读懂“来源—机制—效应”的演进脉络

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Cao, J. J., H. Huang, N. Jin, J. Sun, S. S. Qin, and X. Tang, 2026: A comprehensive review of aerosol research in China (1980-2024): Source-to-mechanism-impact dynamics revealed through literature mining and AI-powered Analysis. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-026-5765-6.

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https://www.iapjournals.ac.cn/aas/article/doi/10.1007/s00376-026-5765-6

AAS创刊40周年

40余年中国气溶胶研究走向何方？

一篇综述读懂“来源—机制—效应”的演进脉络

气溶胶是大气环境与气候变化研究中的核心对象之一，也是影响空气质量、人体健康和地球辐射平衡的重要因子。过去40余年，中国气溶胶研究伴随国家环境治理需求和大气科学发展不断深化，研究重心从早期煤烟型污染控制，逐步拓展到PM2.5与复合污染成因解析，再到气候效应和健康风险的系统评估，逐渐形成覆盖“来源—机制—效应”全链条的综合研究体系。

近日，中国科学院大气物理研究所曹军骥研究团队联合相关学者发表综述，基于1980-2024年间6211篇SCI论文，结合人工智能辅助文献计量分析，系统梳理了中国气溶胶研究40余年的发展历程，揭示我国在该领域从局地探索走向全国协作、从传统分析走向智能融合、从单一污染问题研究走向环境—气候—健康综合评估的演进路径。

一

从局地探索到全国协作：中国气溶胶研究版图不断扩展

从发文趋势看，中国气溶胶研究经历了“起步—增长—快速扩张—趋于平稳”四个阶段。按研究内容划分，主要分为来源解析、形成机制、环境效应、气候效应和健康效应五大主题。其中，环境效应研究长期占据较高比重；来源解析与形成机制研究在2013年前后明显升温；气候效应与健康效应则在近十年快速发展，逐渐成为新的热点方向。

从研究空间分布看，我国气溶胶研究最初集中于北京、香港等少数科研中心，现已逐步拓展为以京津冀、长三角和粤港澳大湾区等为核心的全国协作网络。北京、上海等城市在合作网络中发挥重要枢纽作用，反映出我国气溶胶研究已从局地空气污染应对，迈向区域复合污染协同治理的新阶段。

二

源解析持续升级：从传统模型到人工智能赋能

气溶胶来源复杂，既包括沙尘、生物源等自然源，也包括燃煤、工业、交通和生物质燃烧等人为源，同时还涉及二次生成和区域输送等重要过程。综述显示，我国对气溶胶来源的认识已由早期聚焦传统固定源，逐步扩展到移动源、新兴工业源、室内源和二次源，体现了经济结构和能源消费方式变化对排放特征的深刻影响。

与此相对应，源解析方法也在不断迭代（图1）。早期研究主要依赖化学质量平衡模型和主成分分析，随后正定矩阵因子分解成为主流，并与轨迹分析、排放清单和化学传输模式广泛耦合。近年来，随机森林、神经网络等机器学习方法快速进入这一领域，推动气溶胶源解析向高维数据融合、动态识别和智能预测发展，标志着我国气溶胶研究正加快迈入数据驱动新阶段。

图1 中国气溶胶源解析方法应用频次的年度演变。

（PMF-正定矩阵因子分解; PSCF-潜在源贡献函数; WRF-Chem-天气研究与预报模式耦合化学模块; PCA-主成分分析; EI-排放清单; CMAQ-社区多尺度空气质量模型; EF-富集因子分析; CMB-化学质量平衡模型; CWT-浓度加权轨迹; SP-单颗粒分析; GEOS-Chem-戈达德地球观测系统化学模型; WRF-CMAQ-WRF与CMAQ耦合模式; CAMx-扩展综合空气质量模型; WRF-CAMx-WRF与CAMx耦合模式）

三

形成机制研究不断深入：从单一路径到多过程耦合

形成机制研究的深化，很大程度上得益于观测和分析技术的进步。我国相关研究手段已由早期离线滤膜采样，发展到高时间分辨在线质谱、高分辨单颗粒分析和多平台综合观测，使得快速非均相反应、液相氧化及关键中间产物的识别成为可能。

在这一基础上，我国对二次气溶胶形成机制的认识经历了明显演进：早期主要关注硫酸盐、硝酸盐和铵盐等无机组分的单一路径形成；随后研究扩展到有机—无机相互作用及多路径并存；近年来则进一步发展为多相反应、液相氧化、自由基过程与边界层反馈共同作用的综合机制框架（图2）。特别是在灰霾和复合污染背景下，这种从“单因子解释”走向“多过程耦合”的研究范式转变，为认识我国二次污染形成机理提供了关键支撑。

图2 中国二次气溶胶形成途径：从前体物到粒子演化的关联网络桑基图。

四

从空气污染到气候与健康：研究视角更加综合

在环境效应方面，我国研究对象已由TSP、PM10逐步聚焦PM2.5、超细颗粒及其关键化学组分，研究尺度也由城市点位扩展到区域传输通道、盆地和城市群（图3）。研究重点从无机组分主导，逐步转向有机复杂性、氧化性和毒性组分识别，评估框架也由理化表征走向环境风险综合评价（图3）。

图3 中国气溶胶环境效应研究：从研究范围到环境效应的关联网络桑基图。

在气候效应方面，研究已从单一气溶胶组分辐射强迫估算，发展到黑碳、硫酸盐、有机气溶胶及其混合态颗粒共同作用的多过程分析，进一步延伸到云降水反馈、边界层调节、冰雪消融和生态系统响应等问题。这表明我国气溶胶气候研究正从传统辐射效应评估，迈向地球系统层面的综合认知。

在健康效应方面，研究也由基于PM2.5质量浓度的流行病学关联分析，逐渐深入到黑碳、超细颗粒、持久性自由基及特定金属和有机组分的毒理效应研究。机制层面则从氧化应激、炎症反应进一步拓展到内皮损伤、代谢紊乱和神经毒性等复杂生物学过程，疾病终点也从呼吸系统和心血管系统，延伸到糖尿病、神经系统疾病及全因死亡风险。可以看出，我国气溶胶健康研究正在由“浓度相关”走向“组分—机制—疾病”多层级解析。

五

未来展望：交叉融合与智能化将成为重要方向

总体而言，中国气溶胶研究已由早期局地探索，发展为多学科深度交叉、覆盖“来源—机制—效应”全过程的系统研究框架，并在来源解析、形成机制以及环境—气候—健康效应评估等方面形成了较为完整的证据链。

面向未来，气溶胶研究仍有值得持续推进的重要方向（图4）：

1

科学前沿

聚焦气溶胶形成与演化中的关键机制与环境影响，重点包括：PM2.5与O3复合污染成因与耦合机制、新型多相反应路径与无机‑有机‑生物相互作用、气溶胶‑云‑气候相互作用与反馈机制、海洋气溶胶生成过程与环境效应、生物与室内气溶胶健康风险、行星大气气溶胶演变规律。

2

技术支撑

构建“空‑天‑地”一体化智能感知网络，发展AI驱动的高精度反演与溯源系统；推进同位素示踪、单颗粒分析、高分辨质谱等先进技术；建立多尺度数据融合模型，实现生物气溶胶实时监测与预警；发展专用算法与模拟平台，提升过程重建与预测能力。

3

交叉融合

与材料、医学、工程等学科深度融合，推动多功能集成过滤与催化材料、纳米气溶胶与气凝胶可控合成、靶向递送与吸入治疗技术、“双碳”目标下的减排创新等前沿应用。

4

治理体系

建立健全气溶胶管控的科学与制度体系：完善组分特异性标准与健康评估体系；评估污染与碳协同治理路径；建设技术转化与产业孵化平台；加强全球数据共享与国际合作；构建科研与公共政策有效衔接的双支撑机制。

图4 中国气溶胶研究未来发展方向框架。

随着高新技术不断发展和多学科融合持续深入，中国的气溶胶研究有望在全球气候变化、空气质量提升和健康风险防控中发挥更加积极更加重要的科学支撑作用。

主要作者介绍

曹军骥（第一、通讯作者）

中国科学院大气物理研究所研究员，长期从事气溶胶与地球环境研究。

黄虹

南昌大学资源与环境学院教授，主要从事大气颗粒物研究。

金妞

南昌大学资源与环境学院博士研究生，主要研究城市含铁气溶胶等问题。

孙健

西安交通大学副教授，主要从事燃烧源污染物健康效应研究。

《大气科学进展(英)》(Advances in Atmospheric Sciences，简称AAS)—中国大气科学领域学术水平最高的英文期刊之一，1984年创刊，1999年被SCI收录。最新影响因子5.5，JCR分区表一区，中国科学院文献情报中心期刊分区表一区Top。入选中国科技期刊卓越行动计划一期梯队项目、二期领军项目。

AAS致力于发表大气动力学、大气物理、大气化学及包含大气的耦合地球系统过程研究的原创性前沿研究成果。本刊发表文章类型包括：研究论文、快报、评论与回复、数据论文、新闻与观点（研究亮点、项目进展、会议报道）、综述及展望。

AAS由国际气象学和大气科学协会（IAMAS）中国委员会、中国科学院大气物理研究所、中国气象学会主办，由Springer和科学出版社共同出版，是国际IAMAS的唯一合作期刊。来自10个国家和地区的110多位优秀科学家编委全程监督审稿过程。

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