专家观点 | 丁爱军：新冠疫情期间的污染物减排与二次污染
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新冠疫情期间的污染物减排与二次污染
摘要
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，较为有效的控制了病毒传播。疫情防控同时也使我国的社会经济活动大幅度减少，从而降低了部分大气污染物的排放量，但华东地区在此期间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“新冠疫情期间的污染物减排与二次污染”的研究，通过观测数据及模型模拟数据的比较，分析了疫情期间部分污染物浓度占比升高的可能原因，并在此基础上对我国未来污染的防治工作提出了思考。
一、观测数据发现局部地区二次颗粒物浓度升高
基于空气质量监测数据研究发现，疫情管控期我国的NO2浓度显著下降。但O3浓度整体呈上升态势，PM2.5浓度整体呈下降趋势，部分地区（如京津冀地区）浓度有所上升（图1）。通过观测数据及模拟结果分析，部分区域PM2.5浓度升高与大气氧化性增强有关。
图1. 华东地区疫情管控前后空气质量变化情况
通过获取我国部分城市组分网的高分辨率观测数据，本研究计算了二次颗粒物（硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳）与一次排放（元素碳）比值的变化。结果发现，疫情管控期大部分地区的一次排放显著降低，但部分地区的二次颗粒物生成量有所增长。
二、模型模拟分析二次颗粒物生成原因
基于两套疫情期减排清单，本研究利用模型模拟了疫情管控期臭氧和二次颗粒物浓度的变化，发现模拟结果与观测数据的统计分析结果相似，京津冀地区的臭氧和二次颗粒物浓度均呈上升趋势。
模拟结果发现，挥发性有机物（VOC）和氮氧化物（NOx）减排与臭氧和二次颗粒物的生成存在非线性关系，对观测数据的统计分析也佐证了该非线性关系。疫情期间因为交通源排放的显著降低导致NOx排放大幅减少，一方面一氧化氮的“滴定”效应（消耗臭氧）减弱，另一方面NOx减排比例显著超过VOC，导致区域尺度光化学生成增强。结果导致白天和夜间臭氧、OH自由基和NO3自由基的大幅增加，由于增加幅度高于前体物的减排幅度，导致二次颗粒物的生成显著增加，在东部城市群下风向地区出现较严重的PM2.5污染。
图2. 疫情期间前体物减排引起大气氧化性增强、二次颗粒物污染加剧的主要途径
三、对未来大气污染防治工作的三点思考
一是正视未来大气污染治理困难。《大气污染防治行动计划》实施以来，秋冬季以PM2.5为主要污染物的大气复合污染得到了显著改善，但在NOx显著减排的情况下，氧化性增强会引起秋冬季的二次PM2.5污染治理难度加大，需在制定下一阶段减排目标时予以考虑。
二是强化PM2.5与O3协同减排。现阶段还未真正实现PM2.5和O3协同减排，目前更多关注PM2.5减排对O3浓度的影响，未来需更多了解O3控制对PM2.5浓度可能存在的影响，且需要进一步加强VOC减排。
三是强化区域协同减排。对于大气污染防治工作来说，整个东部地区是一个“共同体”，需进一步强化更大区域范围内的协同减排。需要正确理解污染排放、化学转化和气象过程在不同尺度大气污染事件中的作用，才能真正做到“科学治霾、精准治霾”。
【图片来源：Huang, X., A. Ding, J. Gao, B. Zheng, D. Zhou, X. Qi, R. Tang, J. Wang, C. Ren, W. Nie, X. Chi, Z. Xu, L. Chen, Y. Li, F. Che, N. Pang, H. Wang, D. Tong, W. Qin, W. Cheng, W. Liu, Q. Fu, B. Liu, F. Chai, S.J. Davis, Q. Zhang, and K. He, Enhanced secondary pollution offset reduction of primary emissions ruing COVID-19 lockdown in China, National Science Review, nwaa137, https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa137, 2020.】
专家简介
丁爱军
南京大学 教授
南京大学大气科学学院 院长
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