焦点|哈佛-南信大空气质量和气候联合实验室发文揭示我国臭氧污染加剧原因

近日，国际著名期刊《PNAS》（美国科学院院刊）在线发表了Harvard-NUIST空气质量和气候联合实验室的研究论文“Anthropogenic drivers of 2013-2017 trends in summer surface ozone in China”，报道了近几年细颗粒物PM2.5浓度下降加剧了地表臭氧污染。

中国正面临日益严重的臭氧污染问题。地表臭氧是由氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）在阳光照射下通过光化学反应产生的。臭氧作为一种主要的空气污染物会危害人体健康和陆地生态系统。在我国城市地区，夏季臭氧经常成为首要大气污染物，研究臭氧污染的成因对于制定有效的减排策略非常重要。

图1.近五年我国细颗粒物（PM2.5）和臭氧（MDA8 O3）夏季平均浓度的逐年变化。

该研究使用2013-2017年生态环境部的空气质量监测数据，分析了过去五年我国夏季地表臭氧MDA8（日最大8小时平均）浓度的变化，发现我国东部主要大城市群的PM2.5浓度显著降低但臭氧浓度迅速增加（图1）。研究使用统计（多元线性回归）模型去除气象变率对臭氧变化的影响后发现，过去五年我国东部城市群的臭氧增加趋势为1-3 ppbv/年，而南方一些地区的臭氧则有降低趋势。自2013年起我国实施了“大气污染防治行动计划”，据估算2013-2017年我国人为NOx排放量降低约20％，而VOCs排放量变化不大。由于我国城市地区普遍处于VOC控制区，减少氮氧化物会增加臭氧生成，同时在农村NOx控制区会减少臭氧。然而，利用大气化学传输模式（GEOS-Chem）的模拟表明，近几年NOx和VOCs排放的变化不足以解释我国东部地区臭氧的增加，特别是在华北平原地区。进一步分析发现，华北平原地区夏季臭氧增加的一个更重要因素是过去五年夏季PM2.5浓度降低了约40％，减少了气溶胶对HO2自由基的非均相吸收，进而加剧了臭氧的生成。

图2. 大气化学传输模式模拟的过去五年夏季臭氧MDA8的变化。（A）臭氧前体物（NOx和VOCs）排放变化以及PM2.5浓度变化影响光解速率和气溶胶化学的共同影响、（B）只有臭氧前体物变化、（C）只有PM2.5浓度变化影响光解速率和气溶胶化学、（D）只有PM2.5浓度变化影响光解速率、（E）只有PM2.5浓度变化影响HO2非均相吸收、（F）只有PM2.5浓度变化影响NOx非均相吸收。

研究强调，在当前严峻的大气复合污染形势下，需要更加有力的措施去控制氮氧化物和挥发性有机化合物的排放，才能有效地控制臭氧污染、抵消由于颗粒物减少造成的臭氧增加，进而实现灰霾治理和臭氧控制的双赢。

Harvard-NUIST空气质量和气候联合实验室李柯博士为论文的第一作者，哈佛大学Daniel J. Jacob教授和南信大的廖宏教授为论文的共同通讯作者。哈佛大学的沈路博士和Kelvin H. Bates博士，清华大学张强教授为该研究的合作者。（来源：南京信息工程大学环境科学与工程学院作者：王海君）

编辑: 李静