佳文赏析 | 《nature geoscience》：PM2.5和臭氧的协同控制

原文题目：A two-pollutant strategy for improving ozone and particulate air quality in China

发表期刊：nature geoscience

作者：Ke Li, Daniel J. Jacob , Hong Liao , Jia Zhu, ViralShah, Lu Shen, Kelvin H. Bates , Qiang Zhang and Shixian Zhai

第一作者机构: Harvard-NUIST Joint Laboratory for Air Quality and Climate, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing,China

出版年：2019

  清洁空气行动计划以PM2.5作为主要的污染治理目标，主要聚焦一次颗粒物以及燃煤SO2排放控制，PM2.5在2013-2017年间约降了30-40%，但与此同时臭氧浓度却在增长。臭氧前体物VOCs和NOx主要来源于燃料燃烧以及工业源，VOCs排放还有一部分来自天然源，HOx主要来自于水汽的光化学氧化以及羟基的光解，因而臭氧污染最为严重往往是在夏季。卫星观测数据表明我国的城市地区正在由NOx控制区向VOC控制区转变，市中心往往是VOC控制区，而农村地区以NOx控制为主。基于GEOS-Chem模拟结果，臭氧增长可能部分是由PM2.5的下降驱动的，PM2.5会消耗能与NO发生反应产生臭氧的HO2自由基。

  首先对2013-2018年夏季臭氧日最大八小时的监测数据与PM2.5的日均监测数据进行分析，共挑选了4个城市群：华北平原、长三角、珠三角、四川盆地，两者在四个地区均呈现正相关，这个结果可以表明臭氧以及PM2.5对气象条件的依赖性，尤其是气温和风速。当PM2.5浓度增长至100μg/m3时，臭氧大概在80ppb的水平上。本文利用GEOS-Chem对2016-2017年进行敏感性实验分离PM2.5对化学以及光解的影响。当PM2.5浓度到达80μg/m3，对比清洁环境下可抑制臭氧日最大八小时25个ppb。PM2.5对光解速率、NOx吸收以及HO2吸收可分别使得O3下降2ppb、9ppb和15ppb，PM2.5对臭氧最大的影响为HO2自由基的吸收从而抑制臭氧的生成。

  在气相化学机制中，如果HOx的消耗主要来源于与过氧自由基反应生成过氧化物，则认为是NOx控制；如果HOx的消耗主要是NO2与OH反应产生HNO3，则认为是VOC控制。在华北平原地区，HO2的主要消耗来自于PM2.5的吸收，这同时导致了HO2/OH的比例下降，NOx的生命期延长，提升了NO2+OH的反应在HOx自由基消耗中的贡献。因此本研究基于2017年的排放水平进行了4组对比试验，分别对人为源NOx和VOC减排10%、20%、30%、40%、50%，两组考虑PM2.5的影响，两组移除PM2.5的影响。从华北平原的臭氧日最大八小时结果来看，两者的减排均可造成MDA8下降，NOx的减排效果要优于VOCs，此时仍采用H2O2/HNO3指标判断NOx或者VOC控制区就会有问题，臭氧生成实际上是更向VOC控制转变了。

  因此现阶段的减排焦点转向与PM2.5和O3的协同控制，蓝天保卫战期间NOx排放要下降9%、VOC排放下降10%，PM2.5浓度下降8%。基于GEOS-Chem在2017年排放水平基础上对减排措施进行模拟，仅减少PM2.5仍会造成O3浓度的增长，倘若三者进行同时减排时，MDA8可降低1个ppb。NOx和VOC的减排同样会降低PM2.5浓度，未来应当要加强对NOx和VOC的协同减排。

转载自   E文载道

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原文标题：PM2.5和臭氧的协同控制

排版：陈清荷

责任编辑：王佳雯

审编：鲁嘉颐 

终审： 顾伟男   田巍   梁龙武

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