大气氧化性及其对二次污染物形成的贡献

作者：王芃; 朱盛强; 张梦媛; 邵田; Qi Ying; 张宏亮^*

来源：科学通报, 2022, 67(18): 2069-2078.

• 大气氧化性
• 二次污染物
• 三维空气质量模式
• 臭氧
• 减排政策

大气氧化性(atmospheric oxidation capacity,AOC)是指大气化学过程对一次污染物的氧化能力,一般用氧化剂的浓度或者总反应速率来表征.AOC对二次污染的形成起重要的作用,是研究二次污染物的重要指标.本研究利用三维空气质量模式(Community Multi-scale Air Quality model,CMAQ)模拟了2013和2020年我国主要大气氧化剂(HO2、OH和NO3自由基)与二次污染物(臭氧和二次颗粒物)及其前体物,并结合观测数据,综合讨论了AOC对二次污染物生成的作用.结果表明,从2013～2020年,颗粒物浓度显著下降,而AOC水平并未明显降低,甚至在华北平原(NCP)和珠江三角洲(PRD)地区还略有上升.主要氧化剂浓度呈现一定的区域特征,HOx(OH+HO2)在四川盆地浓度水平较高,而NO3自由基在华北平原的浓度水平较高.O3光解过程是生成AOC最主要的来源,而OH自由基和二氧化氮生成硝酸的过程是AOC最主要的汇.AOC与二次污染物浓度关系密切,在O3重污染情况下,AOC的浓度水平与年均值相比增幅明显(最高可达475%);同时,在高AOC水平下,二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)的浓度也有显著升高.因为二次无机气溶胶(secondary inorganic aerosol,SIA)的生成过程包含气相和其他相位过程,并且受排放的季节性变化影响较大,因此总浓度与AOC关系不直接.此外,通过情景模拟分析了AOC和二次污染物浓度对不同污染物减排的响应.在夏季,减少氮氧化物(NOx)排放可以降低AOC,而在冬季AOC对排放调整的响应较为复杂,呈现较强的区域差异性特征.研究表明,在减少一次排放的同时要控制AOC的升高,才能高效地实现空气质量的提升和细颗粒物(PM2.5)与O3协同控制的目标.

• 单位
  复旦大学