2013年1月，北京

连续七天

天空被涂抹成模糊的灰白色

严重的雾霾向人们抛出一个问题

它到底从哪来？

在一片迷雾中

清华大学环境学院教授贺克斌带领团队

摸索前行，寻找答案

而这个答案

串联起一场长达二十余年的科学攻坚

贺克斌院士（右三）科研团队核心成员

近日

教育部公布了

2025年科学研究优秀成果奖（自然科学和工程技术）的获奖名单

贺克斌院士主持完成的项目

“大气细颗粒物污染溯源与调控机制”获评

自然科学奖特等奖

让我们一起走近他们的科研故事

面对重霾，迎难而上

2013年，国务院正式发布《大气污染防治行动计划》（简称“大气十条”），提出至2017年全国大气污染防治目标：“经过五年努力，全国空气质量总体改善，重污染天气较大幅度减少”。

其中要求京津冀2017年PM2.5浓度较2012年下降25%左右，北京市控制在60微克/立方米左右。

贺克斌院士

面对我国在大气污染治理方面的这场硬仗，贺克斌团队决定迎难而上，开展研究。

“我们希望找到经济发展可持续的方式治理大气污染，为合理的治理方式提供科学支撑。套用国际上先进的模型也预测不准我国的空气质量，就说明这里有一些科学认识的问题没有弄清楚。”贺克斌说道。

为了“弄清楚”雾霾形成机制，贺克斌团队迅速投入到对北京等地的大气细颗粒物（即PM2.5）的监测及分析中。而这种一定要“弄清楚”科学问题的朴素想法，从始至终都伴随着该团队的攻坚过程。

清华大学在北京密云设立的大气背景观测站点2003年已开展了PM2.5采样观测

这其实是一场旷日持久的坚守。早在上世纪90年代，贺克斌就关注到了PM2.5问题，当时国内这一领域的研究几近空白，他却前瞻性地开始进行观测，并默默坚持下来。

雾霾侵袭时，团队往往全体出动外出采样。对PM2.5的来源及成因进行分析也充满挑战：排放的气体在大气中常常发生二次化学转化形成颗粒物，使得颗粒物难以溯源。监测与分析并非一朝一夕就能看到结果，需要耐心、恒心及迷茫受挫后不断重新树立信心。

2015年，贺克斌团队的研究终于取得重大突破。团队成员在国际上率先揭示了我国霾污染区别于伦敦烟雾和洛杉矶烟雾的关键化学机制——非均相化学：在高湿静稳条件下，污染气体在大气中快速累积，并附着在已有的颗粒物表面，转化成新的固态污染物，使雾霾快速加重——这一过程并不依赖于强烈的阳光。相关论文刊登于国际大气科学顶级期刊《大气化学和物理》（Atmospheric Chemistry and Physics）。此后，团队又厘清了关键排放源在华北霾污染演变过程中的重要作用，揭示出区域传输是PM2.5爆发式增长的关键驱动力。

2016年5月24日第二届世界环境大会发布北京空气治理评估报告，贺克斌（右一）参会

2016年，团队成员与来自德国马普化学所的合作者将这些发现进一步深化，在国际上首次凝练提出了以非均相过程为重点的“霾化学”概念。这一成果是国际大气化学基础理论上的重要突破，对理解我国复合污染背景下的霾污染成因意义深远。

相关研究成果助推了一系列治理措施的实施：推动了国家出台京津冀及周边地区秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案，强化了大气污染区域联防联控措施等。

2017年，北京空气质量优良天数226天，重污染日23天，PM2.5平均浓度降到60微克/立方米以下，“大气十条”中提出的北京空气质量改善目标如期实现。

面对国家重大需求，贺克斌团队迈出了第一步：为空气污染治理提供科学支撑。

“人努力”还是“天帮忙”？

治理从未停步，守护蓝天仍在继续。贺克斌团队也仍在行动中。

2018年，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，其中提出：到2020年，“地级及以上城市空气质量优良天数比率达到80%，重度及以上污染天数比率比2015年下降25%以上”。此后，《北京市打赢蓝天保卫战三年行动计划》发布，提出到2020年，北京市“环境空气质量改善目标在‘十三五’规划目标基础上进一步提高”，“重污染天数比率比2015年下降25%以上”。

贺克斌在实验室与学生讨论观测结果

恰在这一年的春节期间，贺克斌坐飞机，听到机上乘客聊到了北京冬天的雾霾：“今年北京的雾霾好像少了？”“你看看刮了多少天的大风。”另一个人回答：“有污染的工厂都被治理了，哪能有雾霾？”那一刻，贺克斌意识到一个关键问题：“我们第一步已经知道雾霾是怎么形成的，我们还得进一步知道它是怎么减少的，厘清这其中哪些措施起了怎样的作用。”

为了量化已有治理措施的有效性，为今后长期的空气治理提供科学支撑，贺克斌团队又马不停蹄地投入新的研究。这一次，他们的目标是：弄清楚在雾霾减少的过程中，“人努力”与“天帮忙”分别发挥了怎样的作用。

雾霾污染的时空变化受到气象条件、经济增长、减排措施等复杂自然和人为要素共同影响，不同要素的调控作用相互耦合叠加，呈现高度非线性特征，想要厘清某一条具体治理措施的贡献，难度非常大。

为破解这一难题，贺克斌团队设计出大气科学、环境科学和能源经济多学科交叉的级联耦合模型，进而精确量化了各类自然与人为因素的贡献：2013-2017年，气象条件对北京PM2.5年均浓度下降的贡献仅为12%，本地和周边区域污染物减排是PM2.5污染改善的主导因素，周边区域减排贡献率为23%，揭示出区域联防联控对城市空气质量改善的重要性；北京本地减排措施贡献达到65%，其中能源结构转型和经济结构优化对PM2.5污染调控发挥了关键作用，燃煤锅炉整治、民用燃料清洁化、产业结构调整是北京2013-2017年间最有效的本地减排措施。

相关论文先后于2019年、2021年刊登于《大气化学和物理》及顶级地球科学综合期刊《自然·地球科学》（Nature Geoscience），并入选《自然·地球科学》当期期刊封面。

贺克斌团队的研究成果直接支撑了国家《空气质量持续改善行动计划》制定出台、北京清洁空气行动计划顶层设计与效果评估及北京冬奥会空气质量保障工作。

2021年，贺克斌在清华大学人文清华讲坛演讲

2021年2月，生态环境部宣布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》圆满收官。2020年，全国空气质量总体改善，全国地级及以上城市优良天数比率为87%。北京市生态环境局也公布了2020年北京空气质量：北京市PM2.5年均浓度首次实现“30+”，为38微克/立方米。全年空气质量优良天数为276天，全年严重污染日为零。联合国环境规划署将北京空气质量的改善誉为“北京奇迹”。

对于贺克斌团队的持续探索，北京的蓝天给出了最好的答案。

蓝天已是“日用品”，之后呢？

贺克斌依然记得2013年时，北京市计划到2017年PM2.5浓度控制在60微克/立方米以下，当时很多人觉得困难重重、难以实现。而2025年的北京，PM2.5年均浓度为27微克/立方米，空气质量优良天数为311天，比率达85.2%。“我们已经基本实现了让蓝天成为‘日用品’，未来要朝着变成‘日用精品’的目标去努力。”贺克斌说道。

贺克斌参加联合国环境规划署举办的2025年国际清洁空气蓝天日主题活动

曾有人问贺克斌：“北京空气质量的治理效果这么好，是不是表明将来治理雾霾的手段也都清晰了？”但在贺克斌看来，还有更加精细、更具挑战的科研目标有待“弄清楚”：目前无机过程研究得比较清晰，但无机与有机交织的部分有待进一步研究发现。另外，污染源对人类健康的实际影响也有待探究。

而这些待实现的目标，需要团队成员的坚守，更需要源源不断的“新鲜血液”投身其中。“要有服务国家重大需求的意识，要有责任感。”这是贺克斌最看重的品质。

如今，参与项目的团队核心成员都在各自的领域持续深耕。参与多学科交叉级联耦合模型构建的青年骨干耿冠楠牵头承担了国家重点研发计划项目“多尺度近实时排放清单技术及数据产品研发”，聚焦多源大数据融合的大气污染物近实时排放表征技术攻关，为科学治污、精准治污提供核心技术工具；推动“霾化学”理论发现的核心人员郑光洁也在赴海外深造后回到清华。

清华大学环境学院大气观测实验平台

二十多年来，矗立在清华大学环境学院实验基地的大气观测实验平台，从未间断过观测工作，为科研人员探究我国大气环境提供了源源不断的支持。

它静静见证着清华人服务国家重大需求的努力、前瞻性的眼界、坚毅的探索以及不息的传承。