温室气体与大气污染物高度同源，均主要来源于化石燃料燃烧，因此协同控制碳排放与空气污染，能够产生显著的环境与气候效益。然而，要充分发挥减污降碳的协同效应，需要建立可靠的指标体系并开展长期观测，以实现对治理进程的客观跟踪及政策效力的科学评估。长期以来，研究多依赖统计的排放清单，直接观测证据仍然有限。放射性碳同位素（¹⁴C）分析提供了一种强有力的方法来量化大气中的化石源CO₂（CO_2ff）。树木通过光合作用吸收大气中的CO₂，并忠实记录其中的¹⁴C含量，为追溯城市碳排放动态提供了独特视角。

中国科学院地球环境研究所牛振川研究员及其团队通过对北京和西安树轮¹⁴C分析，重建了2000至2021年CO_2ff浓度序列。结合同期的细颗粒物（PM_2.5）、黑碳（BC）及一氧化碳（CO）监测数据，研究发现：在2000至2010年代初，两地CO_2ff浓度与大气污染物呈同步上升趋势；自2013年系列清洁空气行动计划实施后，均出现明显下降（图1，2）。研究提出并利用PM_2.5/CO_2ff比值（即单位碳排放对应的污染物强度）作为衡量指标，结果显示，2013至2021年间，该强度在北京和西安分别下降了58 ± 25%和36 ± 21%（图1），反映空气污染控制效果的持续提升。进一步通过BC/CO_2ff与ΔCO/CO_2ff比值评估燃烧效率变化，显示两地燃烧效率在2013年后显著改善：北京两个比值分别下降54 ± 19%和44 ± 19%，西安下降幅度分别为56 ± 10%和65 ± 24%（图3，4）。这些结果有力证实，我国在空气污染治理和提升燃烧效率方面取得了实质性进展。

本研究为空气质量与碳排放对相关政策的协同响应提供了独立的长期观测证据，突显了树轮¹⁴C在评估城市排放动态及政策有效性中的科学价值。此外，该方法框架可推广至其他城市，为构建科学的协同减排路径提供坚实的数据支撑与决策依据。

该成果近期发表于Communications Earth & Environment。屈垚博士研究生为第一作者，牛振川研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（42330114、42173082）和陕西省自然科学基础研究计划（2024JC-JCQN-34）的联合资助。

Qu Y, Niu Z, Zhou W, Huang Y, Wang S, Feng X, Zhang G, Lu X, Turnbull J C, Kong X. Synergistic reductions in fine particles and fossil fuel carbon dioxide revealed by tree-ring radiocarbon analysis. Communications Earth & Environment (2026) https://doi.org/10.1038/s43247-026-03439-6.

图1：2000–2021年CO_2ff、PM_2.5浓度、CO₂排放量和能源消费的变化趋势。

图2：不同政策阶段CO_2ff与PM_2.5的关联性分析

图3：2000–2021年BC与CO_2ff的浓度及其比值变化。

图4：2013–2021年ΔCO与CO_2ff的浓度及其比值变化。