“双碳”背景下细颗粒物和臭氧污染研究进展

创新点

系统总结了当前我国PM2.5和O3污染研究现状；

综述了我国区域PM2.5和O3复合污染形成的化学机制及关键影响因素；

提出了“双碳”背景下PM2.5和O3复合污染协同防控建议及展望。

作者简介

高艳珊副教授

高艳珊，北京林业大学环境科学与工程学院副教授，硕士生导师，主要从事大气污染物控制研究，承担国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目，以第一/通讯作者在Environmental Science & Technology、Chemical Engineering Journal等期刊发表SCI论文20余篇，H指数33，总引用5000余次，获授权中国发明专利1项。获教育部高等学校科学研究优秀成果（科学技术）二等奖、北京市科学技术三等奖、中国科技产业化促进会科技创新二等奖；入选“北京市科协2022~2024年度青年人才托举工程”；任《能源环境保护》期刊青年编委，SCI期刊Frontiers in Chemistry客座编辑。

“双碳”背景下细颗粒物和臭氧污染研究进展

作者

菅月诚^1,2，彭娜娜^1,2，高艳珊^1,2,^*，王强^1,2

单位

1. 北京林业大学环境科学与工程学院水体污染源控制技术北京市重点实验室

2. 北京林业大学环境科学与工程学院污染水体源控制与生态修复技术北京市高等学校工程研究中心

基金项目

1. 细颗粒物和臭氧污染协同防控“一市一策”驻点跟踪项目（DQGG202126）

2. 国家自然科学基金项目（52270099）

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摘要

随着全球气候变化问题的日益严重，我国做出了“双碳”目标的承诺。目前，我国尚未从根本上解决PM2.5污染问题，与此同时，O3污染逐渐加剧，各地PM2.5和O3复合污染事件频发。因此，持续改善PM2.5和O3污染问题对保护人民健康和实现碳中和目标方面具有重要意义。为了更好地理解和应对PM2.5污染问题，本文概述了NOx和NH3排放以及二次有机气溶胶对PM2.5污染的影响；同时，总结了当前排放源（氮氧化物、挥发性有机物）和气象要素（温度、相对湿度、紫外辐射强度、风速和边界层高度等）对O3污染影响的研究，为改善我国O3污染以及制定减排策略提供方法和理论支撑。此外，综述了我国在PM2.5和O3复合污染区域研究、化学影响机制以及协同减排等方向的研究进展，旨在为我国空气质量改善以及“双碳”背景下PM2.5和O3复合污染的协同治理提供相关参考和指导。

研究背景

大气中的气溶胶颗粒按照粒径大小可以分为总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）。其中，PM2.5是指在大气环境中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物。PM2.5的来源包括自然源和人为源。相比于火山灰、沙尘等自然源，工业生产、汽车尾气等人为源是PM2.5污染的主要来源。PM2.5浓度过高不仅使城市能见度降低，引发雾霾天气，还会沉积到土壤和水体表面对生态系统产生负面影响；此外，PM2.5对人的呼吸系统、心血管系统也会产生不良影响。为了应对PM2.5对环境和人体造成的危害，从20世纪80年代，国外已开始针对PM2.5进行了数据分析、源解析以及气象因素等方面的研究。如SUH等通过对夏季华盛顿地区站点数据分析得出，SO42-是PM2.5中的主要成分。MOTALLEBI等发现低温、低风速、低逆温层和潮湿的条件有利于形成次生硝酸盐和硫酸盐气溶胶，同时应用化学质量平衡（CMB）模型对加利福尼亚州萨克拉门托的PM2.5进行源解析发现，木材燃烧是PM2.5的主要来源，移动源以及其他NOx排放源是二次硝酸盐的主要来源；BROOK等对多伦多PM2.5来源进行分析发现，移动源是城市PM2.5的重要贡献者。

与此同时，我国为应对PM2.5污染也进行了大量研究，且有效改善了日益严重的污染问题。虽然中国在PM2.5治理方面取得了很大的进展，但一半以上的城市与世界卫生组织（WHO）发布指南中的值（35μg/m3）相差甚远。同时，近年来O3浓度明显上升，特别是在汾渭平原、京津冀地区、长江三角洲、珠江三角洲和四川盆地，每年5月至9月的O3日最大8小时平均值（MDA8-O3）浓度超过了世界卫生组织空气质量指南规定的100μg/m3的浓度指导值。2016—2021年，我国O3浓度平均超过标准日比率为11.1%，已成为影响夏季空气质量的主要空气污染物之一。甚至有些地区出现了PM2.5和O3复合污染物问题。

NOx和VOCs作为PM2.5和O3共同前体污染物，二者的减排对改善我国PM2.5和O3复合污染十分重要，同时“十四五”时期是我国开启“双碳”目标的关键时期，实现PM2.5和O3复合污染协同控制对实现“双碳”目标和改善当前环境问题具有重要意义。本文综述了近年来我国PM2.5和O3的相关研究进展，并对其复合污染控制提出建议与展望。

部分图片

图1 1999—2016 年北京硫酸盐-硝酸铵气溶胶年变化及其与前体的关系[8]

图2 硫酸盐形成机制示意图和在中国重度雾霾期间,光化学活性与水溶液化学之间关系[20]

引文格式

菅月诚,彭娜娜,高艳珊,王强.“双碳”背景下细颗粒物和臭氧污染研究进展[J/OL].能源环境保护:1-11[2023-10-12].https://doi.org/10.20078/j.eep.20231005.

JIAN Yuecheng, PENG Nana, GAO Yanshan, WANG Qiang.Research progress of fine particulate matter and ozone pollution under the background of "dual carbon" target[J/OL]. Energy Environmental Protection:1-11[2023-10-12].https://doi.org/10.20078/j.eep.20231005.

　　责任编辑：宫在芹

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