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北京城市大气复合污染的变化特征

  近年来,随着大气污染防治政策的实施,我国城镇PM2.5浓度显著下降,但臭氧浓度呈上升趋势,城市大气复合污染形成的理化机制发生着复杂的变化。研究城市地区大气复合污染演变特征、颗粒物和臭氧之间的相互作用这将为大气污染进一步防控提供科学依据。

  辛金元研究员团队近期研究发现,2014-2019年北京地区夏季PM2.5浓度呈显著下降趋势,平均每年下降9.7 μg m-3,而臭氧日变化峰值也呈现下降趋势,每年下降1.1 μg m-3,但日变化低值呈每年4.5 μg m-3的上升趋势。在臭氧污染频发的夏季,O3与PM2.5的相互关系存在三个典型的大气化学相互作用阶段。首先是强烈的光化学过程,O3与PM2.5二次污染物同步快速增长;在这个阶段,O3浓度上升约2倍,而PM2.5中的二次无机离子(SNA)、特别是SO42-的浓度增长的更为明显。第二个阶段是二次气溶胶化学生成过程,在高O3浓度强大气氧化性条件下,PM2.5和二次气溶胶SNA存在快速生成和增加过程;在这个阶段,O3保持在198 μg m-3和241 μg m-3之间,而SNA可从12 μg m-3增加到96 μg m-3。第三个阶段是细颗粒物严重污染过程,PM2.5浓度大于125 μg m-3,此时高浓度PM2.5大幅削弱紫外辐射,抑制O3的光化学生成,O3随着PM2.5的增长开始下降。

  本文的通讯作者辛金元研究员提到:已有观测表明城市O3峰值浓度不随PM2.5的降低而持续上升,当O3浓度达到一定峰值,会随着前体物减排和颗粒物的减少而降低,但大气复合污染受到复杂的大气边界层物理和化学过程控制。在国家双碳战略行动下,PM2.5将控制在35 μg m-3以下,而有效降低O3浓度对清洁空气政策提出了更高的要求。

  该研究得到了国家自然科学基金(42061130215)、皇家学会牛顿高级学者基金(NAF\R1\201354) 和中国科学院战略先导专项专题(XDA23020301)项目的共同资助。

北京城市大气复合污染PM2.5与O3的相互关系及各阶段污染要素、气象要素的变化特征(2014-2019年)

  Citation: Xiaoyan Wu, Jinyuan Xin*, Wenyu Zhang, Wenkang Gao, Yining Ma, Yongjing Ma, Tianxue Wen, Zirui Liu, Bo Hu, Yuesi Wang, Lili Wang.Variation characteristics of air combined pollution in Beijing City, Atmospheric Research, 2022, 274(15):106197. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106197

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