2013年9月《大气污染防治行动计划》（简称‘大气十条’）实施以来，中国人为源大气污染物排放得到了有效控制，大气常规污染物浓度随之出现了显著下降。汞是可进行跨国界传输的全球性大气重金属污染物。由于缺乏可靠的观测数据，目前对中国大气汞浓度和人为源排放量的长期变化趋势的认识很不清楚。
近日，中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员和付学吾研究员联合国内外科研人员在《国家科学评论》上发表研究论文，基于中国与其它北半球背景区大气汞长期连续观测数据，分析了近15年来中国大气汞的变化趋势和驱动因素，估算了‘大气十条’实施以来中国人为源大气汞减排量。
该研究中，研究人员：
揭示了中国大气汞浓度的长期变化趋势
以长期连续观测数据为基础，发现2013年“大气十条”实施前后中国大气汞浓度分别呈上升和下降趋势，其中2013-2022年中国大气汞浓度下降了38.6%±12.7%，约是同期其它北半球背景区降幅（5.7-13.5%）的4倍（图1）。2022年中国背景区大气汞平均浓度为1.48 ng m-3，与其它北半球背景区平均浓度基本一致。
图1、2008年以来中国大气汞和其它污染物浓度变化趋势。（A）中国与北半球其它地区大气汞浓度变化趋势对比；（B）中国近地表大气常规污染物浓度和人为源汞排放量变化趋势
发现人为源减排是驱动中国大气汞浓度下降的重要因素
基于源汇关系模型明确了人为源汞排放是影响中国背景区大气汞浓度变化的关键因素（图2），发现2008年以来中国大气汞浓度与常规大气污染物浓度的变化趋势和幅度基本吻合（图1）。作者结合全球大气汞背景、植物吸收、地表汞再释放和大气化学等变量相关性分析，证明‘大气十条’的实施实现了人为源大气汞的协同减排，是驱动中国大气汞浓度显著下降的重要因素。
图2、人为源汞排放对区域大气汞浓度变化的影响。（A）青海瓦里关全球大气基准站；（B）吉林长白山区域大气本底站；（C）云南哀牢山区域大气本底站；（D）浙江大梅山区域大气本底站
估算了2013年以来中国人为源大气汞减排量
采用卷积神经网络（CNN）深度学习研究手段，确定了人为源汞排放和大气汞浓度变化的定量关系，基于机器学习和经验公式模式，估算了‘大气十条’实施以来中国人为源汞排放的时空变化。2013-2022中国人为源大气汞减排约38-50%，绝大部分减排出现在2013-2019年，减排最为显著的区域是华北、西南和华东地区（图3）。
图3、估算的中国人为源大气汞排放的时空变化特征。（A）2013年来中国人为源大气汞排放逐年变化特征（以2013年为基准）；（B）2022-2013年中国人为源大气汞排放量变化空间分布特征
该研究表明，中国的减排行动为全球大气汞减排做出了重要贡献，是近十年来北半球大气汞浓度下降的一个重要因素。传统的全球汞循环模型认为人为源排放在全球大气汞排放中的占比较少（~25%），而本研究发现控制人为源排放能有效降低大气汞浓度，表明人为源汞排放对全球大气汞循环的影响要远高于传统认识。
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