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图1. a和b分别为2013—2019年夏季O3日最大8小时滑动平均最大浓度和平均浓度(国家环境空气监测网数据)
研究方法
本研究基于国家环境空气监测网的O3、PM2.5和NO2的小时浓度数据,计算了我国2013—2019年夏季(6—8月)臭氧MDA8及NO2与PM2.5的日均浓度。另外,本研究获取并分析了OMI和TROPOMI卫星观测的NO2和甲醛(HCHO)柱浓度,以间接表征NOx及VOCs人为排放量的变化趋势。
本研究采用NASA MERRA-2 气象再分析产品,应用逐步多元线性回归法(MLR),分析出对每个站点O3浓度月变化贡献前三位的气象因子(统计学显著前三位),拟合得出气象条件影响下的O3变化趋势。随后,结合MEE地面监测站监测数据,计算得出人为因素导致的O3变化趋势。
研究结论
MEE地面监测站监测数据表明,除少数地区外,2013—2019年全国范围内O3持续增长,部分地区2018—2019年O3浓度增长尤高。多元线性回归结果与地面监测数据表明,2013—2019年中国地表O3污染增加受到人为因素和气象影响的共同影响。尽管气象因素影响较为显著,但人为因素发挥了主导作用。2013—2019年,中国近地表臭氧MDA8的夏季平均值以1.9ppb a-1的速率增长,其中0.7 ppb a-1的增长由气象因素(主要是高温和大气环流)导致,1.2 ppb a-1的增长由人为因素导致。在“清洁空气行动计划”关注的几个重点区域中,2013—2019年,华北平原的O3浓度最高,地表臭氧MDA8夏季平均值的增加速率为3.3 ppb a-1,其中1.4ppb a-1的增长由气象因素导致,1.9 ppb a−1的增长由人为因素导致。
针对华北平原O3浓度变化趋势来看,2018—2019年6月和7月,受短时间尺度的气象因素年际变化影响,炎热天气是其夏季O3浓度增高的主要原因之一。剔除高温这一气象因素的影响, 2018—2019年华北平原O3浓度持续增加主要是由人为因素导致。根据国家环境空气监测网和卫星观测数据显示,2013—2019年期间PM2.5浓度下降49%(2017—2019年下降了15%),NOx排放量下降25%—30%(2017—2019年下降了6%—10%),VOCs的排放量持平。因此,2017—2019年期间,人为因素所导致的O3持续增加可能归因于PM2.5(可以清除O3主要前体物)浓度的持续下降,以及VOCs的持续排放。本研究指出,VOCs减排是我国华北地区及其他城市和地区扭转O3污染增加态势的首要任务。
图2. a. 2013—2019年华北平原(NCP)夏季(6月、7月、8月)臭氧MDA8月均异常(ppb)(黑色:观测值;蓝色:气象贡献;红色:人为影响)
b. 相对于2013年,2014—2019年,华北平原6、7、8月各污染物浓度观测值(PM2.5和NO2浓度数据来自国家环境空气监测网站,对流层NO2和HCHO柱浓度数据来自OMI和TROPOMI卫星观测)
文章详情:
原文题目:2013-2019 increases of surface ozone pollution in China: anthropogenic and meteorological influences
原文作者:Ke Li, Daniel J. Jacob, Lu Shen, Xiao Lu, Isabelle De Smedt, Hong Liao
第一作者单位:John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences,
Harvard University, Cambridge, MA, USA
发表期刊:Atmospheric Chemistry and Physics
出版年月:2020年10月
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