研研硕果 | 环境学院张少君团队揭示中国特大城市机动车氨排放对PM2.5污染的显著贡献

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近日，清华大学环境学院张少君副教授研究团队在中国特大城市机动车氨排放对PM2.5污染的贡献研究方面取得新进展。该研究以北京和上海两个中国特大城市为对象，构建了城市全路网高分辨率机动车氨（NH3）排放清单，利用大气化学模型系统评估机动车NH3排放对PM2.5污染的贡献，并进一步阐明了今后强化机动车NH3排放监管对持续改善PM2.5污染是可行、有效的重要策略。

图1.研究成果入选《环境科学与技术》（ES&T）封面文章

NH3作为大气碱性气体，对二次PM2.5生成非常敏感。NH3排放主要来自于农业源，近年来亦有研究指出燃烧源也是城市NH3重要的人为排放源。随着机动车排放标准实施和加严，汽油车三元催化器和柴油车选择性催化还原装置已得到广泛应用，NH3则是上述先进尾气控制技术使用导致的副产物。然而，目前大城市机动车NH3排放特征及其对PM2.5浓度贡献尚未得到全面、科学评估。研究基于北京和上海的实际道路交通数据，开发了特大城市高分辨率全路网NH3排放清单，系统评估城市机动车NH3排放的车型、时间和空间特征；利用WRF/CMAQ空气质量模拟评估了机动车NH3排放对PM2.5浓度的贡献，重点关注秋冬季重污染时段的贡献特征，并且评估了机动车NH3减排对今后控制PM2.5污染的作用。

研究表明，机动车排放已成为中国特大城市市区NH3重要人为贡献源。2017年，机动车排放分别在北京和上海产生了2074吨和1514吨NH3，汽油车排放占比分别为75%和81%。机动车NH3排放在人口、交通密集的城市核心区（如北京五环内）高度集中（见图2），对北京、上海市区NH3排放的相对贡献分别达到了86%和45%。

图2.北京和上海机动车NH3排放强度空间分布特征

机动车NH3排放对市区PM2.5贡献显著，在冬季时段贡献比例更高。空气质量模拟结果表明，机动车NH3排放对北京、上海市区2017年冬季PM2.5浓度贡献分别达1.8微克/立方米和1.1微克/立方米，约占总浓度的3%（见图3）。这一贡献在PM2.5污染日更加凸显，可达约3微克/立方米。受农业部门活动水平增强和硝酸铵易挥发等因素影响，机动车NH3排放对PM2.5浓度贡献在夏季有所降低，在北京、上海市区分别为0.6微克/立方米和0.5微克/立方米。

图3.机动车NH3排放对北京、上海冬季PM2.5浓度贡献

研究进一步比较了不同源NH3排放控制对城市PM2.5浓度改善的效益。假如机动车、农业、民用源NH3排放分别削减50%，北京市区冬季PM2.5浓度在机动车减排情景下将下降0.6微克/立方米，与农业排放削减50%时的浓度改善效益相当；上海市区冬季PM2.5浓度也可取得0.5微克/立方米的下降（见图4）。这一结果说明，尽管机动车NH3排放削减绝对量远低于农业部门，但由于NH3的强化学活性，削减机动车NH3排放对改善市区PM2.5效果更为直接。因此，今后强化机动车NH3排放监管是高效和可行的PM2.5污染控制策略。

图4.机动车、农业、民用NH3排放削减50%对北京、上海市区冬季PM2.5浓度影响

该研究成果以“中国特大城市的机动车氨排放对其PM2.5污染具有显著贡献”（Vehicular Ammonia Emissions Significantly Contribute to Urban PM2.5Pollution in Two Chinese Megacities）为题在线发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。

论文共同第一作者为环境学院2018级博士生王韵杰和水木学者博士后温轶凡。论文通讯作者为环境学院张少君副教授。马克思-普朗克化学研究所郑光洁博士，上海市环境科学研究院黄成所长，清华大学环境学院王书肖教授、吴烨教授和郝吉明院士等在数据收集、结果讨论和政策分析等方面提供了重要帮助。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、博士后创新人才支持计划和清华大学“水木学者”计划等的资助。

内容来源：清华大学环境学院