氯自由基(Cl·)作为大气中高活性氧化剂，在臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)形成过程中具有关键作用。传统认知认为，硝酰氯(ClNO₂)光解是沿海及内陆地区Cl·的主要来源，其贡献主要集中在清晨时段。然而，最新观测证据表明，氯气(Cl₂)光解已成为日间Cl·的重要来源，尤其在午后时段表现出显著贡献。尽管关于Cl₂来源的研究已取得显著进展，但其生成与消耗过程的关键驱动因素仍不明确，这一认知缺口严重制约了我们对其形成机制的深入理解。

本研究基于中国科学院城市环境研究所大气超级站的强化观测数据，整合机器学习算法与箱式模型方法，系统解析了中国东南沿海城市大气Cl₂的生成机制及其对大气氧化能力的调控作用。观测数据显示，研究点位Cl₂浓度呈现显著的昼夜双峰特征，表明存在不同的驱动机制。通过机器学习模型对多源观测数据的特征重要性分析，揭示了Cl₂生成的昼夜机制的差异：日间峰值主要受气溶胶硝酸盐(尤其是硝酸铵)光解与铁光化学过程的共同驱动；夜间峰值则与N₂O₅和含氯气溶胶的非均相反应密切相关。光化学模拟表明，正午时段Cl₂光解产生的氯自由基(Cl·)对大气氧化过程具有关键影响。Cl·引发的烷烃氧化速率显著超过羟基自由基(OH·)对烷烃的氧化速率，导致过氧自由基(RO₂·)浓度上升44%，并促使O₃净生成速率增加42%。本研究为探究对流层大气中Cl₂的生成和损失过程提供了新的见解，强调了其在沿海光化学污染中的重要性。

    研究成果以Driving factors and photochemical impacts of Cl₂ in coastal atmosphere of Southeast China为题，发表于Nature出版社旗下的npj Climate and Atmospheric Science上。中国科学院城市环境所陈高杰博士生为第一作者，中国科学院城市环境所陈进生研究员为通讯作者。本研究受到国家自然科学基金(U22A20578)、国家重点研发计划(2022YFC3700304)等项目支持。 

图1  Cl2的生成机制。（a）夜间Cl2和ClNO2之间的关系；日间Cl2浓度与硝酸盐光解的近似值（NO3−×JNO2×Sa）之间的相关性，以及点的颜色分别表示NO3−（b）和NH4+（c）的浓度；（d）日间Cl2浓度与气溶胶铁光化学近似值（Fe×JNO2×Sa）之间的相关性，点的颜色表示Fe的浓度。

    论文链接