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南科大傅宗玫课题组利用伴随模型精细化解析地面臭氧来源

2021-05-14

       近日,南方科技大学环境科学与工程学院教授傅宗玫课题组在环境科学领域顶级期刊Environmental Science & Technology 发表 “Sensitivities of ozone air pollution in the Beijing-Tianjin-Hebei area to local and upwind precursor emissions using adjoint modelling”一文,报道了利用伴随模型精细化解析京津冀地面臭氧来源的研究。

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图1 基于伴随模拟,对京津冀六月地面臭氧对不同来源前体物的敏感性定量解析示意图

       京津冀地区是我国夏季地面臭氧污染值得关注的区域。近年政府高度重视臭氧污染防治,而有效的臭氧污染减排策略有赖于对臭氧污染的来源的精细定量解析。以京津冀地区为例,伴随模拟方法可以通过一次反向模拟得到臭氧对所有前体物物种、地理来源、行业排放的敏感性,是高效定量解析臭氧区域来源的方法。

       该研究利用GEOS-Chem伴随模式,对2019年6月京津冀地面臭氧处于重污染(超标20%以上)、轻污染(超标0-10%)和未超标三种情况进行分析。

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图2 重污染期间,京津冀地面臭氧对不同排放物种、部门来源前体物的敏感性的空间分布

       研究指出,重污染时(图2)由于大气传输过程,京津冀臭氧来自本地和鲁豫苏排放的前体物。通过减排京津冀的氮氧化物(工业和交通源)、 ≥C3烯烃(汽油车和工业源)、和二甲苯(油漆使用)排放,以及减少鲁豫苏的一氧化碳(工业、交通、电厂源)和≥C4烷烃(工业、溶剂使用、汽油车)排放,可有效减缓京津冀臭氧重污染。

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图3 重污染期间,京津冀地面臭氧对不同排放物种、部门来源前体物的敏感性的空间分布

       该研究进一步指出,由于挥发性有机物的物种及来源繁多,因此基于物种的减排目标较难实施和管理。相对地,基于部门或行业的减排目标,可通过工艺技术改进或替换,更有效达成减排目的。该研究指出针对油漆喷涂、化工过程、汽油车这几种重点行业和部门的挥发性有机物减排(图3),对有效防治京津冀臭氧重污染最为关键。该研究针对京津冀臭氧污染,指出了区域联防联控中的关键地区和部门,为改善京津冀的空气质量提供了具体可行的减排策略,也为我国其他地区臭氧污染的科学管控提供重要方法。

       北京大学博士研究生王晓琳为论文第一作者,傅宗玫和北京大学副教授张霖为本论文共同通讯作者,南方科技大学为本论文第一通讯单位。本研究得到了国家自然科学基金、广东省基础和应用基础研究基金的大力支持。计算资源由南方科技大学科学与工程计算中心提供。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.1c00131

 

来源:南科大新闻网

通讯员:晏梓添

编辑:胡龙腾