本世纪初，随着我国经济高速发展和城市化进程加快，以大气细颗粒物（PM_2.5）为代表的大气雾霾污染日益显现，成为公众关注的问题。PM_2.5一次排放、二次形成机制成为亟待解决的关键科学问题。传统大气化学理论基于单一污染物、单一介质的反应体系，难以解释实际大气环境中多种污染物共存下的复杂耦合过程，致霾细颗粒物以二次生成为主，其形成机制是国际大气化学的前沿难题。陈建民团队牵头开展了多次超大城市、农村污染地区、高山、长江江面及近海海面等特色外场观测和烟雾箱模拟研究，针对秸秆焚烧、烟花燃放、船舶排放等源类，系统研究棕碳、多环芳烃的排放特征以及二次气溶胶形成机制，量化这类源排放颗粒物对空气质量与人体健康的影响。

陈建民教授早期带领团队，发现实际观测中硫酸盐浓度总是高于模型预测值，被称为“missing sulfate”的核心问题，针对PM_2.5中硫酸盐生成的“缺失”之谜，建立了矿尘、海盐等典型无机气溶胶表面硫污染物转化机理研究技术，发现矿尘-海盐混合气溶胶与羰基硫（COS）反应具有很强硫酸盐生成潜力（图1），证实混合组分气溶胶的硫酸盐生成路径与单一组分存在本质差异；阐明含硫气体在矿尘颗粒物表面催化氧化形成硫酸盐的反应机制，明确颗粒物晶型、表面羟基与吸附氧对反应活性的调控作用（图2），完善了矿物气溶胶参与全球硫循环的理论框架。

基于外场观测PM_2.5的有机分子组分发现以硝基苯酚类物种为代表的含氮有机化合物是二次有机气溶胶（SOA）的主要成分，大气相对湿度对其形成起到重要作用，结合量化计算和中国科学院广州地化所王新明研究院团队烟雾箱实验室模拟结果，提出气溶胶“水簇催化”新机制：气相水分子通过氢键短暂缔合形成的水二聚体/三聚体，能以“质子接力”方式显著降低硝基芳香物（NACs）生成过程中关键步骤的能垒，使反应速率常数提升约8~17个数量级。该机制揭示了相对湿度驱动NAC-SOA形成的一条此前未被认识的重要通道，为“高湿度下雾霾加重”的现象提供了分子层面的解释（图3）。

创新性研制出具有独立自主产权的国际首台气溶胶富集浓缩系统，获批多件中国专利和美国专利，成功实现了更小粒径PM_1.0化学组分的在线识别，揭示了不同NO₂浓度下的NO₂^-形成机制（图4），并发现其中亚硝酸盐（NO₂^-）含量丰富且具有潜在的暴露健康风险；揭示新污染物含氟辛酸盐（PFOS）气液界面降解机制是基于C-F键单分子断裂的化学反应过程（图5），以及来源于多源排放的微纳塑料已成为城市大气PM_2.5的重要组分。

领域展望：未来5-10年，大气化学领域最紧迫且最具挑战性的科学问题，将在“多相化学的定量机制”与“大气氧化能力的演变趋势”发展，共同构成了理解气溶胶、臭氧、大气新污染物以及气候和健康影响之间复杂关系的核心研究方向。

团队攻坚方向： 团队将围绕大气复合污染形成机制与自由基化学、大气颗粒物化学与环境健康效应、多相界面化学与新污染物环境行为、人工智能赋能的大气环境化学。