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研究定量评估了气象和减排对北京颗粒物化学组分变化的影响

发布时间:2019-10-12 15:03:00
    随着2013年《大气污染防治行动计划》的实施,北京大气细颗粒物浓度显著降低,空气质量显著改善,但颗粒物化学组分如何变化,污染减排和气象条件如何影响颗粒物化学组分的变化尚待评估。为此,中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室周维博士和孙业乐研究员联合香港浸会大学高蒙博士,利用2011/2012以及2017/2018两年的气溶胶化学组分监测结果,结合WRF-Chem数值模拟,定量研究了过去6年期间气溶胶组分的变化及其对气象和减排的响应机制。

  观测结果显示,从2011/2012年至2017/2018年除硝酸盐外,其余所有亚微米气溶胶组分的质量浓度都大幅下降。氯化物下降幅度最大(65-89%),其次是有机物(37-70%),主要是由于冬季燃煤排放和夏季秸秆焚烧的减少所致。一次和二次有机气溶胶在秋冬季减少了61-70%,春夏季减少了34-63%,表明一次有机气溶胶减排造成的挥发性有机物的降低抑制了二次有机气溶胶的形成。由于氮氧化物的减排远不如SO2显著以及N2O5非均相反应生成硝酸盐的潜势的增加,硝酸盐降低相对较小甚至在春季出现增加,最终导致2017/2018年硝酸盐显著超过硫酸盐,成为颗粒物中最主要的二次无机组分。进一步分析表明,从2011/2012年至2017/2018年气溶胶组分浓度的降低主要是由于极端重污染事件(PM1>100μgm-3)的减少所致。WRF-Chem模拟结果表明,秋冬季有机物和硫酸盐的降低主要是受减排 (27-36%和25-43%)和有利气象条件 (4-10%和19-30%)的双重影响,春夏季则主要是减排的贡献。相对而言,硝酸盐的变化主要与气象变化有关,而减排的贡献较小。该研究结果揭示了气溶胶化学组分对减排和气象存在不同的响应机制。

  上述研究结果发表于 Environmental Pollution,得到了国家自然科学基金(91744207)和国家基础研究计划 (2017YFC0209601, 2017YFC0212704)等项目资助。

  文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749119335262.

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图1. 2011/2012年和2017/2018年四个季节化学组分浓度及占比变化

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图2. 2011/2012年至2017/2018年颗粒物及化学组分的季节变化百分比

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图3. 气象和减排对2011/2012年至2017/2018年化学组分浓度变化的相对贡献



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