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近十二年中国SO2的时空变化格局与成因
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2019-01-10 | 【 【关闭】

  由于我国的能源结构以煤炭为主,煤炭燃烧产生的SO2污染是我国面临的重大环境问题之一。除了SO2本身对人体健康有严重的影响,其通过气粒转化形成的二次气溶胶粒子会加剧灰霾的发生和发展。在“十一五”之后,SO2污染物总量减排成为我国的一项重要任务。许多研究工作都表明,我国SO2的排放量呈现显著的下降趋势。但是,仍有一些科学问题尚未弄清:(1) SO2是单调持续下降,还是存在一些复杂波动过程?(2) 不同区域SO2的变化存在怎样的关联和差异?(3) 变化的成因是什么?除了排放量的变化,气象条件扮演怎样的角色?

  针对这些科学问题,中科院大气所中层大气和全球环境探测重点实验室(LAGEO)的王婷博士、王普才研究员与比利时高层大气所、清华大学的学者开展了合作研究。应用最新的卫星SO2产品、排放清单和气象场等,详细解析了近十二年中国SO2的时空变化格局与成因。

  我国SO2具有明显的季节和区域分布特征,冬季浓度最高,两个高值区分别位于华北平原和成渝地区。近十几年来,全国范围内SO2总体呈下降趋势,且浓度越高的区域下降越显著。然而,这种下降并不是单调递减,而是存在四个明显的阶段:2005年之后短暂的上升,2007-2008年和2014-2016年间经历了两次急剧下降,以及2009-2013年有持续5年的反弹。尽管整个东部地区都表现为这样的特征,但北方和南方成因并不相同。在北方地区,SO2排放量的变化也存在四个阶段,与SO2浓度的变化完全一致。因此,SO2浓度是由SO2的排放量驱动的,解释方差的百分比达81%。在总排放量中,工业部门的排放在整个期间主导SO2变化。与北方地区相比,由于工业和生活减排的协同作用,南方地区SO2排放呈持续下降趋势。但是,南方地区的SO2浓度在2009至2013年仍然出现了反弹,因此SO2排放量对浓度解释方差仅有45%。进一步研究发现,2009至2013年南方地区SO2浓度反弹是由于不利的气象要素导致的,包括降水偏少、风速减弱和静力稳定性增加等,并且气象条件的作用超过了减排的影响,从而在2009至2013年间引起SO2的反弹。见图1。

  相关研究成果发表在《Atmos. Chem. Phys.》杂志上。

  Wang, T., Wang, P., Theys, N., Tong, D., Hendrick, F., Zhang, Q., and Van Roozendael, M.: Spatial and temporal changes in SO2 regimes over China in the recent decade and the driving mechanism, Atmos. Chem. Phys., 18, 18063-18078, https://doi.org/10.5194/acp-18-18063-2018, 2018.

  Wang, T., Hendrick, F., Wang, P., Tang, G., Clémer, K., Yu, H., Fayt, C., Hermans, C., Gielen, C., Müller, J.-F., Pinardi, G., Theys, N., Brenot, H., and Van Roozendael, M.: Evaluation of tropospheric SO2 retrieved from MAX-DOAS measurements in Xianghe, China, Atmos. Chem. Phys., 14, 11149-11164, https://doi.org/10.5194/acp-14-11149-2014, 2014.

  图1 (左) 中国SO2柱总量EOF分析的第一模态和主成分。(右) 北方和南方的的SO2柱总量与排放量的时间序列与回归分析。

 

  

  

  

  

  

  

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