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        科研進展

        大氣氧化性與大氣污染關系研究獲新進展

        發表日期:2024-01-19來源:西北生態環境資源研究院放大 縮小

          在氧化性大氣環境中,人為活動排放到大氣中的污染物,會發生類似于人體排異反應的現象,被各種氧化劑氧化為二次污染物并逐漸從大氣中去除。因此,對大氣氧化性的理解和認識對于大氣污染控制和治理有重要意義。大氣氧化性是國際大氣污染協同控制領域的核心科學問題之一。目前,對大氣污染的研究多側重于大氣污染物濃度變化及其相互轉化的分析,對大氣氧化性與大氣污染的關系研究較少。 

          中國科學院西北生態環境資源研究院科研團隊利用2020-2021年蘭州市SO2、SO42-、NO2、NO3-、CO、O3、PM1.0、PM2.5PM10濃度逐小時數據、同期氣象觀測數據以及NCEP再分析數據,分析了蘭州市大氣污染物濃度時序變化特征及其大氣場背景,探討了重污染天氣污染物來源及濃度變化的可能原因,闡明了大氣氧化性影響大氣顆粒物二次生成的機理。研究表明,大氣氧化性對大氣顆粒物二次生成具有閾值效應。當大氣氧化劑濃度較低(MDA8 O3 ≤100μg/m3)時,大氣揮發性有機物和其他前體物的氧化過程更易實現,產生更多的二次氣溶膠,促進了二次顆粒物的形成(圖1);當大氣氧化劑濃度大于160μg/m3時,二次生成顆粒物占比低于一次排放顆粒物濃度的占比;大氣總體氧化劑OxOx=O3+NO2)與硫轉化率(SOR)、氮轉化率(NOR)呈負相關,表明Ox濃度過高會抑制SO2NO2的生成速率;蘭州上空高壓脊長時間維持,使得地面風速減小,削弱了近地面污染物的輸送與擴散(圖2);蘭州PM2.5污染源主要是河西走廊地區,PM10污染源主要位于蘭州東南地區(圖3)。該工作加深了對大氣氧化性影響大氣污染形成機理的認識,為大氣污染協同控制和生態環境保護與治理提供了新的科學支撐。 

          該成果分別以 Influence of Atmospheric Oxidation Capacity on Atmospheric Particulate Matters Concentration in Lanzhou 為題發表于Science of the Total Environment、以 The pattern and mechanism of an unhealthy air pollution event in Lanzhou, China 為題發表于Urban Climate。西北研究院博士生周惜蔭為論文第一作者,高曉清研究員為論文通訊作者。該研究獲中國科學院青年創新促進會優秀會員盆地空氣污染氣象學、甘肅省杰青基金蘭州重污染天氣大氣環境特征與應急策略研究共同資助。

          鏈接1 鏈接2

        圖1 2020~2021年蘭州市不同光化學活性下顆粒物(PM10和PM2.5)一次排放和二次生成濃度季節變化 

        a)、(b):MDA8 O3 100μg/m3 c)、(d):100μg/m3 < MDA8 O3 160μg/m3 e):MDA8 O3 > 160μg/m3 

        a)、(c):PM10 b)、(d):PM2.5 

         

        圖2 2021年3月15日~18日500hPa位勢高度場 

        (a)~(d)、地面氣壓場(e)~(h)和10 m 風場(i)~(l) 

        3 蘭州市一次重污染事件顆粒物(PM10、PM2.5)來源分析 

        a)、(c):PM2.5 b)、(d):PM10 

        a)、(b):WPSCF分析 (c)、(d):WCWT分析 

        附件:
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