APP 近日，《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》在線發(fā)表了中山大學(xué)盧驍副教授、范紹佳教授和北京大學(xué)張遠(yuǎn)航院士等與國(guó)內(nèi)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作研究成果。該研究通過(guò)梳理全球城市站點(diǎn)地表臭氧濃度的歷史變化趨勢(shì)，揭示了地表臭氧濃度年代際趨勢(shì)的動(dòng)態(tài)演變特點(diǎn)及驅(qū)動(dòng)因子，為我國(guó)現(xiàn)階段臭氧污染演化機(jī)制和控制策略提供了新的思考。
北半球城市臭氧污染最新分布及趨勢(shì)
研究首先梳理了2013-2022年全球城市站點(diǎn)（基于現(xiàn)有觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，分布在中國(guó)、日本、韓國(guó)、印度、歐洲、美國(guó)）暖季地表臭氧濃度的空間分布和變化趨勢(shì)。分析顯示，我國(guó)的華北平原、長(zhǎng)三角地區(qū)與美國(guó)西部加州是臭氧高濃度區(qū)域。2013年至2022年間，高濃度站點(diǎn)的暖季臭氧水平快速上升（1.2±1.3 ppbv year-1），而相對(duì)低濃度站點(diǎn)的上升幅度較?。?.2±0.9 ppbv year-1），進(jìn)一步擴(kuò)大了城市間的臭氧污染程度差異。這表明，從全球視角來(lái)看，極端臭氧污染事件的頻率和強(qiáng)度正在增加。由于臭氧的強(qiáng)氧化性，地表臭氧污染加劇將對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成日益嚴(yán)峻的威脅。
圖1. 2013-2022 年北半球暖季（4 月至 9 月）和冷季（10 月至 3 月）的臭氧日最大八小時(shí)平均濃度及其變化趨勢(shì)空間分布
從歷史時(shí)期臭氧變化趨勢(shì)中思考臭氧演變的驅(qū)動(dòng)因子和控制策略
研究進(jìn)一步剖析了1980年以來(lái)，上述地區(qū)逐十年臭氧變化趨勢(shì)與人為排放及氣候條件之間的聯(lián)系，旨在從歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)中提煉地表臭氧濃度對(duì)前體物排放變化和氣候變化的響應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而分析我國(guó)近年來(lái)臭氧濃度上升在現(xiàn)象和成因上與其他地區(qū)的異同。分析發(fā)現(xiàn)，日本、韓國(guó)等地區(qū)在分別在1990年和2010年前后經(jīng)歷過(guò)伴隨著氮氧化物排放下降而地表臭氧濃度迅速上升的現(xiàn)象。但近十年，隨著氮氧化物的深度減排及揮發(fā)性有機(jī)物的協(xié)同減排，日本、韓國(guó)的臭氧上升趨勢(shì)已大幅減緩或已進(jìn)入穩(wěn)定下降通道。然而，我國(guó)臭氧濃度在2013-2022年期間的上升幅度顯著高于1980年以來(lái)日本、韓國(guó)觀測(cè)到的臭氧十年上升幅度。這一特殊性源于我國(guó)在減排初期具有相比于其他地區(qū)的歷史時(shí)期更高的氮氧化物和氣溶膠濃度，因此針對(duì)氮氧化物和顆粒物的減排導(dǎo)致了臭氧水平的顯著上升。從2018年到2022年，我國(guó)臭氧的上升趨勢(shì)明顯放緩，表明氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物的持續(xù)、協(xié)同減排措施已對(duì)臭氧污染控制產(chǎn)生了初步成效。歐美地區(qū)的臭氧變化則體現(xiàn)了深度減排后，氣候變暖和野火排放的增加將對(duì)臭氧控制帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。上述分析進(jìn)一步得到了大氣化學(xué)數(shù)值模擬試驗(yàn)的驗(yàn)證。
圖2. 1980 年以來(lái)不同地區(qū)和時(shí)期的歷史十年臭氧趨勢(shì)與人為NOx，NMVOCs 排放和溫度趨勢(shì)之間的關(guān)系
該研究得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金的支持。
