针对黄河“几字弯”呼包鄂城市群大气细颗粒物（PM2.5）展现出多因子（工业排放、燃煤采暖、沙尘传输等）驱动的区域性、季节性和复合性等特征，内蒙古大学生态与环境学院吕昌伟教授环境地球化学与健康研究组从气溶胶化学角度入手，在PM2.5酸度的季节性演变规律、二次无机气溶胶的生成机制和碳质组分的分布特征及其来源等方面取得了系列进展。
受富氨大气背景和沙尘过程的叠加影响，半干旱区城市PM2.5酸度呈现显著的“双峰型”季节模式（图1）。研究发现了半干旱区城市大气NO₂驱动的硫酸盐生成的关键界面机制：SIV+NO2aq+NH3aq+H2O→SVI+NH4++NO2-+H++NO3-（图2）；同时，硫酸盐通过与硫酸氢盐间的液相化学平衡移动影响H+浓度而调节PM2.5酸度，TNO3、TNHX均通过影响半挥发性组分的气粒分配对PM2.5酸度变化表现出较好的敏感性，解析了颗粒物酸度的重要维系机制，不仅弥补了富氨环境气溶胶酸度数值模拟的理论空白，也提升了对全球PM2.5酸度差异性分布规律的认识。
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图1 颗粒物酸度季节性演变与机制概念图 |
图2 雾霾过程中细颗粒物生成机制概念图 |
碳质气溶胶因其独特的光吸收特性，不仅在区域辐射平衡与气候效应中扮演着重要角色且显著关联于社会经济发展模式。研究发现，受城市产业和能源结构影响，半干旱区典型城市碳质气溶胶和水溶性有机氮均呈显著的空间异质性；全国尺度上，碳质气溶胶和水溶性有机氮表现出了胡焕庸线两侧及中国南北方城市间的空间分异格局（图3和图4），揭示了气溶胶化学多样性对社会发展水平、能源结构与人口密度等因素的响应。
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图3 碳质气溶胶分布模式 |
图4 水溶性有机氮分布模式 |
相关研究成果发表于《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》、《Atmospheric Chemistry and Physics》、《Environmental International》等经典学术期刊，论文第一作者均为生态与环境学院师资博士后谢非博士，合作导师为李永宏教授，吕昌伟教授为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目（42167028）、内蒙古自治区科技重大专项（2020ZD0013）、内蒙古自治区科技领军人才计划（A类，NJYT22092）、内蒙古自治区自然科学基金（2024QN04009）等项目资助。
此外，近年来吕昌伟教授团队在大气环境化学、VOCs光催化治理领域在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》、《Chemical Engineering Journal》等主流期刊发表多篇研究论文。
全文链接：
1. Chemodiversity Mechanisms of Aerosol Acidity: Effects of Seasonal Pattern and Chemical Species. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, https://doi.org/10.1029/2024JD041893
2. The shifting of secondary inorganic aerosol formation mechanisms during haze aggravation: the decisive role of aerosol liquid water. Atmospheric Chemistry and Physics, https://doi.org/10.5194/acp-23-2365-2023
3. Geochemical characteristics and socioeconomic associations of carbonaceous aerosols in coal-fueled cities with significant seasonal pollution pattern. Environmental International, https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.108179
4. Characteristics and sources of water-soluble organic nitrogen in PM2.5 from a resource-dependent city. Atmospheric Pollution Research, https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.102586
5. Highly coupled MnO2/Mn5O8 Z-scheme heterojunction modified by Co3O4 co-catalyst: An efficient and stable photocatalyst to decompose gaseous benzene. Applied Catalysis B: Environment and Energy, https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124099
6. Ultra-efficient electrooxidation of ethylene glycol enable by Pd-loaded Fe-doped Nb2O5 with abundant oxygen vacancies. Chemical Engineering Journal, https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146050
