地球环境研究所在关中城市PM2.5质量浓度、消光和健康风险源贡献及减排效果源差异分析方面取得进展
关中平原地处黄土高原和秦岭之间,为河谷盆地地貌,受不利地形和气象因素影响,污染物消散能力不足。同时,社会经济活动区域集中,扬尘、化石能源、生物质燃烧和工业过程等源排放易累积导致污染,尤其采暖季雾霾时发,是我国大气污染防治重点区域之一。定量该区域PM2.5质量浓度、环境健康影响来源贡献,以及减排效果源差异分析对制定防治对策有重要意义。
中国科学院地球环境研究所气溶胶理化过程及环境效应团队开展了关中城市PM2.5浓度、消光和健康风险来源贡献定量分析(咸阳),以及源减排与PM2.5浓度、光吸收和辐射效应变化关联分析(宝鸡)。发现PM2.5及其化学组分浓度在采暖季约为非采暖季的2.3-2.8倍;采暖季具有更高的氮氧化速率(NOR),而非采暖季有较高的硫氧化速率(SOR);有机质(OM)和二次无机气溶胶(SNA)是PM2.5的主要组分;NH4NO3是大气消光系数的主要贡献物质。PM2.5质量浓度、重金属健康风险和大气消光的主导源分别为生物质燃烧、工业排放和二次气溶胶。基于极端减排期宝鸡PM2.5工业源、交通源、燃煤源、生物质燃烧源、烟花爆竹和矿物尘等源贡献变化,利用神经网络模型(ANN)建立了特定源减排与环境质量、光吸收、辐射效应等定量关联。发现减排期因一次排放显著减少,燃煤、生物质燃烧和交通源PM2.5的光吸收贡献均有下降;但因一次源减排导致大气氧化性改变,促进二次气溶胶形成抵消了部分一次减排效果,同时增强了PM2.5的光吸收能力及直接辐射效率。该工作分别从PM2.5质量浓度、消光、健康风险及辐射效应等方面理解源贡献和减排效果源差异分析,有助于提高减排措施的精准性和有效性。
上述成果发表于国际学术期刊Urban Climate和 Journal of Environmental Management。该工作得到科技部重点研发计划(2017YFC0212200)、黄土与第四纪地质国家重点实验室(SKLLQG2239),和中国科学院西部之光项目(XAB2021YN01)等支持。
Qu, Yao; Liu, Hui-Kun; Zhang, Ting; Su, Hui; Wang, Nan; Zhou, Yue; Shi, Ju-Lian; Wang, Lu-Yao; Wang, Qi-Yuan; Liu, Sui-Xin; Zhu, Chong-Shu*; Cao, Jun-Ji. Source-specific light absorption and radiative effects decreases and indications due to the lockdown. Journal of Environmental Management 356, 120600, 2024
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120600
Shi, Julian; Zhu, ChongShu*; Liu, SuiXin; Qu, Yao; Dai, WenTing; Wang, Nan; Wang, LuYao; Zhou, Yue; Li, Rui; Shi, YingQiang; Cao, JunJi. Insights into source-specific PM2.5 mass, light extinction, and health risks in heavily polluted urban and suburban areas, northwestern China. Urban Climate 58, 102205, 2024.
https://doi.org/10.1016/j.uclim.2024.102205
图1. 采暖季(HS)与非采暖季(NHS)PM2.5化学组分贡献(a、b)与浓度变化(c、d)
图2. 采暖季(HS)与非采暖季(NHS)PM2.5质量浓度(a、b)、消光(c、d)和重金属健康风险(e、f)来源贡献
图3. 一次排放及大气环境变化导致的PM2.5交通源、燃煤源和生物质燃烧源光吸收变化
图4. PM2.5不同源直接辐射强迫和直接辐射强迫效率:交通源(a、d)、燃煤源(b、e)和生物质燃烧源(c、f)
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