长三角地区疫情期间空气质量变化的驱动因素分析

点击上方蓝字关注我哦

恭喜REACH刘婷同学和王雪颖同学在EST Letters发表文章！

论文网址：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.estlett.0c00511

01研究背景

PM_2.5和O₃的浓度受多种前体物排放强度和气象条件的共同影响。观测数据表明，新冠疫情（COVID-19）期间多地空气质量明显改善，其中PM_2.5浓度明显下降，但O₃浓度却有所上升。疫情期间的PM2.5和O3浓度变化中排放减少和气象条件变化各有多大作用？排放中又是哪些前体物的排放起作用的？本研究选取长三角为研究区域，定量分析了新冠疫情期间排放减少和气象条件变化分别对长三角地区空气质量的变化产生的影响。

02研究方法

使用WRF/CMAQ模型对长三角地区的空气质量进行模拟，研究时段为2020年1月1日至2月29日，其中1月1日至1月22日为疫情管控前，1月23日至2月29日为疫情管控期间。模式分辨率为4km，疫情期间多种污染物的排放变化根据实测数据进行了不同比例的调整。针对不同的排放和气象，设计了7组情景模拟（表1）。

表1模拟情景配置（B:business as usual. C: COVID-19.）03结果&讨论

由于疫情控制带来的排放减少，导致2020年2月长三角四个代表性城市的PM2.5浓度相比下降23.0-34.2µg/m³，MDA8 O3的浓度上升7.0-13.5ppb，优良天数南京和合肥增加13天，上海3天，杭州1天（图1a）。与疫情前相对，排放减少导致疫情期间PM_2.5浓度下降了37%-55%，气象条件变化只导致了PM2.5在南京、杭州和合肥分别下降了6%、8%和14%，在上海反而导致PM2.5上升了25%；与此同时，排放减少和气象变化分别导致MDA8 O₃浓度上升29％-52％和17％-49％（图1b），气象作用不可忽视。因此PM2.5下降是由排放减少主导的，而O3的上升则由排放减少和气象条件共同作用的结果。

图1(a) COVID-19导致的1月与2月PM_2.5和MDA8 O₃的浓度变化以及优良天数的变化(S0-S1)。(b)排放减少和气象变化分别导致的PM_2.5和MDA8 O₃浓度在疫情管控前后的相对变化。

在所有的污染物中，一次颗粒物等的大幅减少是导致PM_2.5浓度降低（28％-46％）的主要原因，NOx的减排主导了MDA8 O₃浓度的升高（38％-59％），而VOCs的减排则导致MDA8 O₃降低了5％-9％(图2a&b)。疫情期间PM_2.5的一次组分（黑碳（EC）和一次有机气溶胶（POA）等）浓度明显降低，NOx的大幅减排也造成了硝酸盐和铵盐浓度的降低；O₃浓度的升高及大气氧化性的增强促进了硝酸盐以及二次有机气溶胶（SOA）的生成，疫情期间硝酸盐气溶胶浓度下降幅度明显低于NO2下降幅度，而SOA浓度则在疫情期间有有所增加(图2c)。

图2 (a) 1月23日至2月29日，S0-S1，S0-S2，S0-S3和S0-S4的PM_2.5和MDA8 O₃模拟日均值变化。(b) 1月23日至2月29日，S0-S1，S0-S2，S0-S3和S0-S4的PM_2.5和MDA8 O₃模拟浓度的相对变化。(c) 封城前后S0中PM_2.5主要组分的浓度变化。

与2019年2月相比，2020年2月的气象条件对PM2.5和O3都是更加不利的，导致长三角四个代表城市的PM_2.5浓度升高2.5-11.7µg/m³，MDA8 O₃浓度升高3-7ppb（图3）。

图3由气象（S1-S6）和排放（S5-S6）导致的2020年与2019年相比PM_2.5和MDA8 O₃浓度的平均变化。

小 结

研究结果表明，封城期间排放的大量减少是导致长三角地区PM_2.5浓度降低的主要因素，MDA8 O₃浓度的升高则受排放减少和气象条件的共同影响；气象条件在封城期间的空气质量变化中也起着重要作用；长三角地区需要更加协调的空气污染控制策略。

本研究于2020年9月14日以“Driving Forces of Changes in Air Quality during the COVID-19 Lockdown Period in the Yangtze River Delta Region, China”为题发表于Environmental Science & Technology Letters期刊上。南京信息工程大学环境科学与工程学院2020级博士生刘婷和2018级硕士生王雪颖为论文共同第一作者，南京信息工程大学胡建林教授与上海市环境科学研究院王红丽高级工程师为论文共同通讯作者。本研究受到国家重点研发计划（2018YFC0213800）、国家自然科学基金委项目（41975162、41675125、21777101和41705102）和江苏省环保科研课题项目（2016015）的资助。

关于作者

刘婷，南京信息工程大学环境科学与工程学院在读博士生，主要从事大气污染及其与人体健康的关系等方面的研究。

王雪颖，南京信息工程大学环境科学与工程学院在读硕士生，主要从事空气污染与气候之间的相互作用等方面的研究。

努力付出才有收获~

你要的分享、在看与点赞都在这儿~