人类化石燃烧源水汽对西安冬季雾霾的贡献

发布者:陆昀乔发布时间:2021-01-04浏览次数:12


中国科学院地球环境研究所的邢萌副研究员及其合作者研究发现,化石燃料燃烧产生的水汽在雾霾严重的天气时对大气PM2.5的形成有明显的贡献,从而导致雾霾事件的进一步恶化。该项研究成果以“Vapor isotopic evidence for the worsening of winter air quality by anthropogenic combustion-derived water”为题于近期 (20201214日)发表在美国科学院院刊PNAS上。

雾霾天气是我国近年来面问题之一。它的重影响着我国居民的日常生活及身心健康。尽管国家及地方政府出台多政策和施多措施以改变这状,但霾天气仍在多地生。众所周知,PM2.5雾霾污染物的重要组成部分,而硝酸、硫酸PM2.5的主要成成分。一次污染物NOxSO2的化学反是大气硝酸、硫酸盐颗粒物的重要来源。理,水汽作为颗粒物湿增的重要媒介,其含量的升高会加速氮硫化合物的液相氧化,促新粒子的生成,从而导致雾霾事件一步化。但是,人天然气、石油、煤等化石燃料时也产生水汽(即燃源水汽)。大气水汽中的占比很小,但具体多少以及其NOxSO2液相氧化的献一直无法定量估鉴于此,研究人员认为可以通过对大气水汽氢氧同位素的长期的测量来定量确定,因不同来源的水汽具有不同的氧同位素组成1)。

为此,在西安市收集了三个采暖季的大气水汽同位素成及相关大气化学与气象观测数据。结果显示在重雾霾天气,大气水汽氧同位素的成特征确实显现出燃源水汽的献(1),献平均6.2%。利用大气化学WRF-Chem模型,研究人一步定量估了燃源水汽于大气PM2.5 浓度贡献。典型重染天气的模拟结果表明,燃源水汽的平均献占西安区域大气PM2.52.8%,占人PM2.55.1%。考到在产生同热量前提下,燃烧天然气生成的水汽质量是烧煤生成水汽的近3倍,作者建在大范围实施煤改气工程时应源水汽排放引起PM2.5增加这一负面影响,尤其是在一些湿度比敏感的气象条件下。在条件成熟,未来仍需考虑电能或清能源的使用。


1 西安市大气水汽同位素组成及燃烧源水汽氢氧同位素组成


 “整个工作是个多学科合作的典范 ,共同通信作者的南京大学国同位素效研究中心及地球科学与工程学院的教授指出。 鲍教授目前正在从美国路易斯安娜州立大学向南京大学搬家(实验室)。 实测的大气水汽氧同位素来确定人源水汽的献需要多年的数据。 检验燃烧源水汽与空气污染的关系又需要有长期的空气质量的观测与定量的模拟。这是中国科学院地球境研究所刘国研究的同位素实验室,安芷生院士和曹军骥研究多年的大气气象和化学观测,加上李国研究大气模经验等共同促成了这项研究。

复旦大学境科学与工程系宏亮教授此工作评论道,大气染物的形成程是一个复体系,量众多,很多程是非线性的。因此,把一个或几个因素对颗粒物度增减的独量化出来是很的。但这项研究表明,在统计上,定同位素的长期监测是非常有用的,它能够将人类燃烧源产生的水汽对污染贡献有效定量出来,提高了我们对重污染形成机理的理解。当然这项研究只关注了西安,我们还需要在其它区域行更多的燃源水汽观测以及量化其染事件献的模张宏亮教授没有参与该研究。

该研究受到了中科院B类战略先导专项、大气重污染成因与治理攻关项目、国家大气研究计划等项目的资助。