长江三角洲区域细颗粒物和臭氧对前体物减排的响应及政策启示

大气细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))污染已成为中国当前最严峻的大气环境问题.氮氧化物(NO_(x))与挥发性有机物(VOCs)是PM_(2.5)和O_(3)的共同前体物,准确量化NO_(x)与VOCs对PM_(2.5)和O_(3)的非线性响应关系,是实现PM_(2.5)和O_(3)的协同防控、持续改善环境空气质量的前提.本研究构建了长江三角洲(简称长三角)地区大气PM_(2.5)和O_(3)对其前体物排放的响应曲面模型(RSM),探究了长三角41个城市不同季节大气PM_(2.5)和O_(3)对NO_(x)与VOCs减排的协同响应,提出了在长三角地区应采取分区域、分阶段、分季节的PM_(2.5)和O_(3)的协同调控策略.本研究还发现长三角地区不同城市的排放-浓度响应关系具有显著差异.对于O_(3)而言,冬季、春季和秋季长三角地区分别有40、24和34个城市处于VOC控制区,主要集中在沪锡杭、区域中部和区域北部地区,降低O_(3)浓度的最低平均VOCs/NO_(x)减排比为1.1(0.03~1.67)、0.35(0.01~0.75)、1.3(0.20~2.30).对于PM_(2.5),冬季有28个城市在单独控制NO_(x)时会导致PM_(2.5)浓度反弹.尤其是沪锡杭、区域中部和苏北皖北地区,PM_(2.5)和O_(3)的持续协同控制主要依赖于NO_(x)的深度减排,同时春秋季加强VOCs控制,冬季协同加强SO_(2)、NH3和一次PM_(2.5)等前体物控制,以实现PM_(2.5)和O_(3)的协同防控.

中国东部地区典型臭氧污染过程防控敏感性及减排情景研究

近年来,我国东部地区夏季臭氧污染问题日渐凸显,成为影响空气质量、环境改善的重要因素之一,为量化评估臭氧前体物减排对臭氧污染的影响,本文以2021年6月19—30日中国东部地区臭氧污染过程为例,应用空气质量模型CMAQ-DDM方法与卫星遥感反演算法分析了东部地区臭氧浓度对人为源前体物排放敏感性的响应程度,并对臭氧前体物设置不同削减比例开展减排情景模拟,结果表明:1)2021年6月19—30日中国东部出现了一次长时间区域性臭氧污染过程,大部分城市达轻度至中度污染水平;2)整个污染时段东部地区主要以VOCs(Volatile Organic Compounds,挥发性有机物)控制区或VOCs与NO x协同控制区为主,模型模拟与卫星反演结果具有较好的一致性,污染过程前段(19—25日)东部地区对VOCs敏感性较高,污染后段(26—30日)大部分地区转为VOCs和NO x协同控制区,特别是河南、安徽、江苏部分地区,对NO x敏感性提高较为显著;3)在相同减排比例条件下(VOCs∶NO x=2∶1),减排幅度越大,臭氧降幅越大,当VOCs削减比例由20%提高到40%时,臭氧浓度降幅由1.7%增大至3.6%;由VOCs和NO x协同减排(2∶1)过渡为强化NO x减排(1∶1)的分阶段控制优于单一的减排控制方案,臭氧改善率平均增强0.1%;仅削减高架源NO x对臭氧降幅不显著。

典型区域传输过程关键源区减排对天津无机气溶胶及PM2.5的影响研究

利用嵌套网格空气质量数值预报模式NAQPMS探究一次典型区域传输过程关键源区气态前体物减排对天津无机气溶胶(IA)及PM2.5的影响。大尺度区域高精度的IA模拟数据显示,华北平原地区生成了高浓度的IA,向华东地区传输后,按顺时针方向又返回华北平原地区。这一往返式区域传输过程导致天津出现两次污染时段。利用耦合在NAQPMS中的在线污染物来源追踪方法量化了不同源区对天津IA的贡献,识别出华北平原地区是关键源区,日均贡献为57.6%~100%。在天津污染前1天和污染天对华北平原地区SO_(2)、NH3和NO_(x)减排30%分别开展敏感性试验,研究表明NH3减排导致天津IA和PM2.5最大下降率分别为30.8%和13.3%,是SO_(2)减排对IA和PM2.5最大下降率的16倍和26.6倍,是NO_(x)减排情景对IA和PM2.5最大下降率的7倍和6.4倍,成为降低天津污染水平最显著的前体物。SO_(2)减排造成天津硝酸盐浓度上升,最大增长率为3.5%,根据热动力学平衡原理,SO_(2)减排导致生成的硫酸铵减少,气态NH3增加又引起更多的HNO_(3)被中和,生成硝酸盐。NO_(x)减排对华北平原不同地区硝酸盐产生增加/降低两种效应,双效应沿着传输路径依次向下游传播,造成天津硝酸盐、IA及PM2.5浓度先降低后增加。研究结果高度强调了在污染传输过程,关键源区正效应的传播会加快降低气溶胶浓度,但负效应的传播会增加大气污染联防联控的难度。

鹤壁市臭氧及VOCs污染特征、来源与减排控制策略分析

为解决鹤壁市臭氧(O_(3))污染问题,基于2022年夏季(6~9月)常规污染物及挥发性有机物(VOCs)在线小时分辨率监测数据,采用OFP-PMF源解析-EKMA相结合的方法,进行O_(3)污染及其前体物VOCs来源与减排的污染控制策略分析.结果表明,O_(3)多发生于高温低湿低压条件,芳香烃和含氧挥发性有机物(OVOCs)对臭氧生成潜势(OFP)及VOCs组分贡献较大,是活性和浓度优势物种.源解析结果表明机动车尾气源(25.3%)是鹤壁市VOCs的主要来源,其次是工艺过程源(17.7%)和生物质燃烧源(17.6%).因此,与化石燃料及工业生产相关的排放源是鹤壁市大气VOCs的亟待控制源.在O_(3)污染时期,鹤壁市臭氧生成处于VOCs控制区,基于EKMA的减排模拟结果显示,对VOCs和氮氧化物(NO_(x))进行协同减排,且VOCs减排75%和NO_(x)减排10%时可以达到国家环境空气质量二级标准.