热点研究 | 我国新冠疫情管控期间东部重霾污染成因
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编者按
2020年年初，突如其来的新冠病毒疫情对我国的国民生命健康及社会经济带来了重大打击。为控制疫情，我国立刻采取了强有力的防控措施，在控制病毒传播的同时也大幅减少了我国社会的经济活动，部分削减了由人为活动造成的大气污染物排放。但在此期间华东地区仍出现了重污染天气。国内大气污染防治领域专家就此从不同角度开展了“新冠疫情期间空气质量”研究，探索新冠疫情期间重污染天气的成因，并在此基础上提出了针对我国未来大气污染防治工作的思考，为“科学治霾、精准治霾”提供科学依据。关注CCAPP2020年第1期“新冠疫情期间的空气质量”学术沙龙，了解“新冠疫情期间空气质量”的相关研究。
研究背景
今年春节期间新冠疫情爆发后，各地实施严格交通管制、减少人口流动的情况下，我国东部地区相当一部分城市仍然出现了多日的PM2.5中度乃至重度污染，引起了政府、群众以及媒体的高度关注，甚至一度引发了对于近年来空气污染防治工作及雾霾研究科研成果的质疑。究竟春节后几次重污染的“来源在哪里”、“形成机制如何”、“对今后的大气复合污染防治又有什么启示意义”成为科学界和环保部门高度关注的热点。为回答上述问题，南京大学丁爱军教授团队与清华大学贺克斌院士、张强教授团队联合江苏省环境监测中心、江苏省环境科学研究院、上海环境监测中心和北京环境监测中心等多家单位进行攻关，结合大量观测和数值模拟研究，探索了我国新冠疫情管控期间东部重霾污染成因，并提出我国重点时间段（例如秋冬季）大气复合型污染的治理思路。
研究方法
本研究分析了新冠疫情前及新冠疫情期间的各种大气污染物观测资料（包括全国环境监测部门的六项大气污染物监测数据、华北和长三角地区的大气组分网监测数据、卫星遥感数据和超级站大气成分观测数据），结合人为活动水平，估算了疫情管控前后的各类污染源排放强度变化，并基于计算机数值模拟量化了疫情管控减排对华东地区气态污染物、中间反应产物以及PM2.5浓度的影响。
研究结论
研究发现，在疫情管控期间，由于人为活动水平的显著降低，特别是交通排放的急剧减少（比往年同期减排70%以上），导致了氮氧化物和一次排放的颗粒物浓度的降低。但一氧化氮对臭氧的“滴定效应”以及臭氧生成对氮氧化物与挥发性有机物的非线性响应关系，反而导致了从京津冀到长三角的整个东部区域臭氧浓度的显著增加，这又进一步加剧白天和夜间的氧化剂生成（如白天的羟基自由基和夜间三氧化氮自由基）。故而在绝大部分前体物（如氮氧化物、挥发性有机物、二氧化硫等）显著降低的情况下，二次颗粒物（如硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等）的化学生成反而增强，在特定气象条件下出现生成的二次颗粒物明显超过一次减排，进而形成了两次大区域尺度的多日重霾事件。
图1. 前体物减排导致白天及夜间大气氧化性增加从而增强二次颗粒生成的概念示意图
【图注：新冠疫情管控期间整个东部地区大部分可反应生成二次颗粒的气体都存在不同幅度的减排，但其中氮氧化物（主要排放形式为一氧化氮）减排幅度过大而挥发性有机物的减排比例相对小，由此引起的夜间“滴定效应”减弱（消耗臭氧）和白天光化学生成的增加导致了区域尺度大气氧化性显著增强，进而显著加剧后续PM2.5二次组分的化学生成，在特定气象条件下导致下风向地区（如京津冀）出现二次颗粒生成抵消一次减排的情况，进而引发多日重霾】
基于上百个排放情景的数值模拟结果，本研究进一步分析了整个东部区域尺度的氮氧化物和挥发性有机物减排导致臭氧和二次颗粒中间产物的EKMA曲线，并由此提出应对秋冬季大气复合型污染应需充分考虑“跨区域、多污染物协同减排问题”。特别强调以下两点：一是应综合考虑不同前体物的减排以实现臭氧和PM2.5的协同控制。特别关注在氮氧化物有效控制条件下，即便在秋冬季节也须加大挥发性有机物的减排力度。二是需特别重视区域尺度的协同减排问题，关注上风向地区因前体物减排导致大气氧化性增加，从而进一步弱化（抵消）下风向地区PM2.5的减排成效。今后，只有充分考虑这些因素，才能进一步做到“科学治霾、精准治霾”，以实现大气污染防治工作的效果、成效最大化。
本研究由国家自然科学基金杰出青年基金项目、优秀青年基金项目、“大气复合污染”基金重大科学计划、国家重点研发计划、总理基金以及江苏省气候变化协同创新中心资助。
【CCAPP 根据南京大学新闻网原文整理】
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原文题目：Enhanced secondary pollution offset reduction of primary emissions during COVID-19 lockdown in China
原文作者：Xin Huang, Aijun Ding, Jian Gao, Bo Zheng, Derong Zhou , Ximeng Qi , Rong Tang, Jiaping Wang, Chuanhua Ren, Wei Nie, Xuguang Chi, Zheng Xu, Liangduo Chen, Yuanyuan Li , Fei Che, Nini Pang, Haikun Wang, Dan Tong , Wei Qin, Wei Cheng, Weijing Liu, Qingyan Fu , Baoxian Liu, Fahe Chai , Steven J. Davis, Qiang Zhang, Kebin He
第一作者单位：School of Atmospheric Sciences, Nanjing University, Nanjing 210023, China
发表期刊：National Science Review
出版年月：2020年6月
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