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分类:臭氧   2019-07-12 17:26:25

目前中国对于臭氧生成机制的典型研究有哪些重大的发现和结论,这些研究对区域、城市控制或减缓臭氧污染恶化有哪些政策隐含意义?

2019-07-12 17:54:00赞0
袁自冰 来自华南理工大学
臭氧是前体物NOx和挥发性有机物(VOCs)发生光化学反应的产物。臭氧生成与前体物排放水平之间存在着高度非线性的关系,表现为VOCs/NOx比值较低时,臭氧生成对VOCs的排放变化较为敏感,臭氧生成处于VOC控制区,臭氧防控应主要针对VOCs减排;VOCs/NOx较高时臭氧生成处于NOx控制区,臭氧防控应主要针对NOx减排。因此,臭氧生成机制的准确识别是制定科学有效臭氧防控措施的前提条件。
我国大部分城市由于机动车保有量大,NOx的排放较高,总体来讲臭氧生成处于VOC控制区,而郊区和农村地区处于过渡区或NOx控制区。因此,城市地区需要侧重VOCs控制。由于不同VOCs物种大气反应活性不同,芳香烃、烯烃等对反应活性贡献较大,因此应重点控制其主要来源机动车尾气、汽油挥发、工厂排放的废气以及喷涂行业等。
虽然城市地区一般处于VOC控制区,但VOC控制的程度存在明显的季节差异。在夏季,由于高温导致具有高活性的天然源VOCs排放量显著加大和VOCs氧化速率加快,使得部分城市夏季臭氧生成机制偏向过渡区甚至NOx控制区(Jin and Holloway, 2015; Xue et al., 2014)。冬季由于较低的VOCs排放,臭氧生成一般属于VOC控制区。除了季节变化外,城市地区臭氧生成机制还可能存在日变化,午间偏向过渡区甚至NOx控制区,而其它时段处于VOCs控制区(Li et al., 2013)。臭氧与前体物响应关系的动态变化为制定臭氧防控策略带来挑战。
研究表明,在我国尤其是南方地区的城市群,虽然臭氧以VOC控制为主,但侧重控制人为源VOCs排放并不能使污染事件中臭氧的峰值浓度或日最大八小时浓度达标,这主要是由于剧烈的天然源VOCs排放导致。为了使峰值浓度或日最大八小时浓度达标,需要辅以NOx控制,但短期内会使得臭氧浓度上升(Ou et al., 2016)。因此,在这些区域存在臭氧短期削峰与长期达标的辩证关系。考虑到NOx控制也是颗粒物污染防控的重要手段,以NOx为主的控制可达到臭氧与PM2.5协同控制的效果。我国近年来以NOx为主的防控措施确实导致臭氧浓度上升,但臭氧浓度越过拐点后将快速下降(Sun et al., 2016)。
        臭氧污染问题是区域性问题,不同区域之间存在着相互的影响,表现为臭氧及其前体物的传输。因此,解决臭氧问题需要区域联动,联防联控。然而,臭氧生成机制相近的区域的减排可以使得两者的臭氧浓度均有所下降,而机制不同的区域,上风向的减排方案则反而可能使得受影响的下风向的臭氧浓度更高。因此,为解决区域臭氧问题,区域内各地区不能只着眼于自身,必须有“一盘棋”的观念,通过科学研究确定区域内各地区最佳防控策略,达到区域整体防控的效果。
        臭氧污染是在一定的气象条件下形成并受其影响,气象状况的作用体现在直接作用于化学反应和作用于前体物的传输上。前体物排放短期内往往是相对稳定的,臭氧污染事件主要由气象条件改变引起,而在某些地区,不同的气象条件由于改变外界传输又可能导致本地存在不同的臭氧生成机制(罗恢泓等,2019)。因此,建立气象条件尤其是大尺度环流与本地臭氧生成机制的关系至关重要。以目前的技术来看,大尺度环流特征通常可以提前48-72小时预报,因此可以采取措施调整机制以达到最大化的臭氧防控效果。

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