学术前沿 | 2014-2019年气象和排放变化对中国NO2浓度的影响

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近日，南京大学国际地球系统科学研究所江飞教授课题组沈扬博士作为第一作者发表了研究论文，题目为《2014-2019年气象和排放变化对中国NO2浓度的影响》。

论文题目：Impact of weather and emission changes on NO2 concentrations in China during 2014−2019

发表期刊：《Environmental Pollution》

论文地址：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.116163

研究内容

二氧化氮（NO2）作为一种重要的大气污染物，对大气二次细颗粒物和对流层臭氧的形成具有重要影响。该研究基于2014年6月至2019年5月地面每小时NO2观测值和OMI卫星对流层NO2柱浓度数据综合分析了全国及12个城市群NO2浓度的时空变化，并利用区域空气质量模型（WRF−CMAQ）通过固定的人为排放和变化的气象条件，定量研究了NO2年际变化的驱动因素，发现NO2年际变化主要由排放变化主导，而气象变化的贡献也不容忽视。

从五个国家级城市群及哈长和呼包鄂榆城市群2014-2018年夏冬NO2模拟和观测浓度变化趋势（图1）来看，模拟的NO2浓度在各城市群中的变化趋势和年际变化均比观测值小得多。在夏季，京津冀、长三角、长江中游、成渝、呼包鄂榆城市群的NO2模拟值在2014-2018年间相对稳定，这表明京津冀城市群2015-2018年NO2的降低以及呼包鄂榆2014-2016年和成渝2014-2018年NO2的下降趋势主要归因于减排。在冬季，京津冀和呼包鄂榆城市群2014-2016年地面观测的NO2变化与模拟结果相似，说明这些变化是由天气引起的；但从2016-2018年，这两个城市群的NO2模拟浓度变化远弱于观测值，尤其是呼包鄂榆城市群NO2浓度在2018年显著上升，表明排放变化具有重要贡献。

图1 五个国家级城市群（BTH:京津冀、YRD:长三角、YRMR:长江中游、CY:成渝、PRD:珠三角）及哈长（HC）和呼包鄂榆(HBEY)城市群2014至2018年夏季和冬季NO2模拟和观测浓度变化趋势对比

研究进一步给出了气象条件和人为排放变化对各城市群NO2变化的定量贡献。在京津冀城市群2017年和2018年冬季，气象条件导致NO2变化超过5 μg·m−3（图2）。在长三角和成渝城市群2018年冬季，减排贡献了NO2减少量的78.5%和73.8%。由于排放量的减少使得长江中游城市群NO2在2015年和2018年冬季分别显著降低了8.0和8.5 μg·m−3，珠三角城市群NO2显著减少了8.3和10.0 μg·m−3。在两个区域性城市群中，减排对NO2浓度变化的贡献远远大于气象条件的贡献，特别是在呼包鄂榆城市群，人为排放的影响导致2017年夏季的NO2浓度增加了6.6 μg·m−3，更是导致2018年冬季NO2增加了23.5 μg·m−3。

图2 五个国家级城市群及哈长和呼包鄂榆城市群2014至2018年夏季和冬季人为排放和气象条件变化导致的NO2浓度年际变化

该研究基于WRF-CMAQ模型定量揭示了影响NO2浓度年际变化的人为和气象因素，有助于对中国当前NO2污染状况有一个基本的认识，并为决策者提出有效的对策提供科学依据。