长期以来，洛杉矶地区一直是美国空气污染最严重的区域之一，在过去十年里，其空气质量持续未能达到美国环境保护署（EPA）设定的标准。
近日，加州理工学院（Caltech）的研究人员取得突破性进展，首次成功量化了雾霾中一种长期难以测量的关键成分——硝酸铵（ammonium nitrate）的含量。研究结果令人震惊：这种污染物比此前计算的要多得多，尤其是在污染最严重的日子里。这一发现再次强调了持续减少汽车、卡车及其他工业过程中化石燃料排放的重要性，因为这些排放物正是硝酸铵的前体。雾霾“隐形杀手”：硝酸铵含量远超预期这项研究由加州理工学院大气化学与环境科学与工程系的保罗·温伯格（Paul Wennberg）教授和理查德·弗拉根（Richard Flagan）教授的实验室共同完成。研究团队由前研究生（现哥伦比亚大学博士后）瑞安·X·沃德（Ryan X. Ward）领导，其成果于 5月21日发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上。
加州理工学院已故教授阿里·哈根-史密特（Arie Haagen-Smit）早在 1950 年代就首次将空气污染与汽车尾气及其他工业燃料燃烧联系起来。自那时起，洛杉矶地区在治理导致雾霾的气溶胶方面取得了显著进展，例如禁止燃烧含硫燃料，并强制汽车使用催化转化器清除尾气中的氮氧化物（NOx）。然而，即便如此，在某些日子里，雾霾仍将能见度限制在几英里之内。
沃德表示：“在很多方面，我们正在重新审视加州理工学院自哈根-史密特时代以来在大气化学领域数十年的工作。通过应用新技术来解决一个几十年来的难题，我们看到洛杉矶的无机气溶胶雾霾是多么顽固。尽管氮氧化物排放量已大幅减少，我们仍需努力清除它。”
硝酸铵因其对温度和压力的敏感性，在采样时容易蒸发，这使得传统传感器难以准确测量其含量。2023 年，加州理工学院研究人员开始运营大气科学与化学测量网络（ASCENT）在皮科里韦拉（Pico Rivera）的站点。ASCENT 是一个由美国国家科学基金会（NSF）资助、佐治亚理工学院的吴雅莉（Nga Lee "Sally" Ng）博士（PhD '07）管理的全美空气质量监测仪器网络，旨在持续监测空气中的颗粒物，以获取更完整的气溶胶化学组成和物理性质变化图景。值得注意的是，ASCENT 的仪器能够有效记录硝酸铵的存在。
形成机制复杂：氮氧化物减排仍是关键沃德和他的合作者利用 ASCENT 测量了空气中高含量的硝酸铵。这种化学物质是在氮氧化物（NOx）分子转化为硝酸后形成的，硝酸在氨的存在下，会生成硝酸铵。尽管氮氧化物水平已经下降，但研究人员推测，一个涉及夜间臭氧水平增加的复杂化学过程，导致了硝酸铵持续保持高水平。这表明，要彻底解决雾霾问题，需要继续减少硝酸铵形成的前体——氮氧化物的排放。
组成雾霾的气溶胶可分为有机和无机两类。有机气溶胶因来源多样而难以治理，但硝酸铵这类无机分子的来源——燃烧化石燃料产生的氮氧化物——则更直接且易于应对。因此，这项工作凸显了推动汽车、卡车以及割草机等燃气驱动设备电动化，并利用能捕捉气溶胶完整化学成分的传感器持续监测空气质量的重要性。
温伯格教授指出：“空气质量指数（AQI）这类指标并不能告诉我们雾霾的组成成分，它是由什么构成的。了解空气中化学物质的构成对我们来说非常重要。既然我们现在明白了硝酸铵是一个主要组成部分，我们就可以制定具体的策略来减少它。”
这项研究成果为洛杉矶乃至全球其他受雾霾困扰的城市提供了新的治理思路。了解雾霾的具体化学成分，是制定更有针对性和有效治理策略的关键一步。
