随着我国对环保重视,近年来大气污染防治措施已取得不错的成绩,中国多地空气质量日益好转,PM2.5下降并得到了控制,但近地表臭氧污染问题 越发突出。臭氧成为新的主要污染物,近地表臭氧作为二次污染物,是由氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs)在阳光照射下通过光化学 反应产生的。夏季臭氧经常成为首要大气污染物,高浓度臭氧会危害人体健康和陆地生态系统。.

近日,哈佛—南信大空气质量和气候联合实验室研究人员在《自然—地球科学》发表了研究论文“A two-pollutant strategy for improving ozone and particulate air quality in China”,报道了改善我国当前臭氧和PM2.5污染的协同控制策略。

制定协同控制策略,首先需要从科学上厘清臭氧和PM2.5的关系。该团队之前的研究已经通过数值模拟的方法证明了PM2.5对臭氧生成的抑制作 用 。 在 此 基 础 上 , 本 研 究 利 用 生 态 环 境 部 2013-2018 年 夏 季 逐 日 的 PM2.5 和 臭 氧 的 监 测 数 据 , 从 观 测 上 证 实 了 华 北 地 区 高 PM2.5 条 件 下 地 表 MDA8(日最大8小时平均)臭氧浓度受到很强的抑制(左图)。分析发现,导致这一现象的具体机制是PM2.5通过对HO2自由基和NOx的非均相吸 收,抑制了臭氧的化学生成。PM2.5对臭氧的抑制还会使得臭氧生成更加受到VOCs排放的影响,即臭氧对NOx减排的敏感性降低。因此,在减排 NOx控制PM2.5污染的同时,需要有力地控制VOCs排放来减缓臭氧污染。

左图:观测的华北夏季高浓度细颗粒物(PM2.5)对地表臭氧(MDA8O3)的抑制作用;右图:2018-2020“三年行动计划”对华北地区夏季臭氧 (MDA8O3)污染的改善

根据生态环境部2018-2020“三年行动计划”的目标,2020年PM2.5浓度、NOx和VOCs排放量相对于2017年需要分别降低8%、9%和10%。考虑 到过去五年(2013-2017)PM2.5快速降低造成的华北地区臭氧增加约为1 ppb/年,那么该目标在降低PM2.5的同时对臭氧污染有何影响呢?对华 北地区的模拟研究表明,在气象条件不变的情况下,“三年行动计划”降低PM2.5浓度、减排NOx和减排VOCs会导致华北地区平均夏季臭氧浓度分别 增加0.6 ppb、减少0.5ppb 和减少1.0 ppb(右图)。这表明仅减排NOx不足以抵消PM2.5降低带来的臭氧上升,只有在NOx和VOCs都减排 时,“三年行动计划”在PM2.5浓度降低8%的同时才能有效地遏制臭氧上升的趋势(华北地区臭氧平均值相对于2017年降低0.9 ppb)(右图)。特 别是在PM2.5浓度较高时,PM2.5下降造成的臭氧上升会更加明显,此时减排VOCs将更加有效。据近期研究表明,VOCs排放量仍在增长,本研究 强调同时减排NOx和VOCs(特别是减排能同时形成臭氧和二次有机气溶胶的高活性的芳香烃VOCs)能够更加有效地实现灰霾和臭氧治理的双赢。

内容来源

论文链接:https://doi.org/10.1038/s41561-019-0464-x

哈佛‐南信大空气质量和气候联合实验室在《Nature Geoscience》发表臭氧与PM2.5协同治理研究成果,李柯,南京大学工程学院

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