清華新聞網(wǎng)2月23日電（通訊員 王韻杰）近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張少君副教授研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)特大城市機(jī)動(dòng)車(chē)氨排放對(duì)PM2.5污染的貢獻(xiàn)研究方面取得新進(jìn)展。該研究以北京和上海兩個(gè)中國(guó)特大城市為對(duì)象，構(gòu)建了城市全路網(wǎng)高分辨率機(jī)動(dòng)車(chē)氨（NH3）排放清單，利用大氣化學(xué)模型系統(tǒng)評(píng)估機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)PM2.5污染的貢獻(xiàn)，并進(jìn)一步闡明了今后強(qiáng)化機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放監(jiān)管對(duì)持續(xù)改善PM2.5污染是可行、有效的重要策略。
圖1.研究成果入選《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（ES&T）封面文章
NH3作為大氣堿性氣體，對(duì)二次PM2.5生成非常敏感。NH3排放主要來(lái)自于農(nóng)業(yè)源，近年來(lái)亦有研究指出燃燒源也是城市NH3重要的人為排放源。隨著機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施和加嚴(yán)，汽油車(chē)三元催化器和柴油車(chē)選擇性催化還原裝置已得到廣泛應(yīng)用，NH3則是上述先進(jìn)尾氣控制技術(shù)使用導(dǎo)致的副產(chǎn)物。然而，目前大城市機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放特征及其對(duì)PM2.5濃度貢獻(xiàn)尚未得到全面、科學(xué)評(píng)估。研究基于北京和上海的實(shí)際道路交通數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了特大城市高分辨率全路網(wǎng)NH3排放清單，系統(tǒng)評(píng)估城市機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放的車(chē)型、時(shí)間和空間特征；利用WRF/CMAQ空氣質(zhì)量模擬評(píng)估了機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注秋冬季重污染時(shí)段的貢獻(xiàn)特征，并且評(píng)估了機(jī)動(dòng)車(chē)NH3減排對(duì)今后控制PM2.5污染的作用。
研究表明，機(jī)動(dòng)車(chē)排放已成為中國(guó)特大城市市區(qū)NH3重要人為貢獻(xiàn)源。2017年，機(jī)動(dòng)車(chē)排放分別在北京和上海產(chǎn)生了2074噸和1514噸NH3，汽油車(chē)排放占比分別為75%和81%。機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放在人口、交通密集的城市核心區(qū)（如北京五環(huán)內(nèi)）高度集中（見(jiàn)圖2），對(duì)北京、上海市區(qū)NH3排放的相對(duì)貢獻(xiàn)分別達(dá)到了86%和45%。
圖2.北京和上海機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放強(qiáng)度空間分布特征
機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)市區(qū)PM2.5貢獻(xiàn)顯著，在冬季時(shí)段貢獻(xiàn)比例更高?？諝赓|(zhì)量模擬結(jié)果表明，機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)北京、上海市區(qū)2017年冬季PM2.5濃度貢獻(xiàn)分別達(dá)1.8微克/立方米和1.1微克/立方米，約占總濃度的3%（見(jiàn)圖3）。這一貢獻(xiàn)在PM2.5污染日更加凸顯，可達(dá)約3微克/立方米。受農(nóng)業(yè)部門(mén)活動(dòng)水平增強(qiáng)和硝酸銨易揮發(fā)等因素影響，機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)PM2.5濃度貢獻(xiàn)在夏季有所降低，在北京、上海市區(qū)分別為0.6微克/立方米和0.5微克/立方米。
圖3.機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)北京、上海冬季PM2.5濃度貢獻(xiàn)
研究進(jìn)一步比較了不同源NH3排放控制對(duì)城市PM2.5濃度改善的效益。假如機(jī)動(dòng)車(chē)、農(nóng)業(yè)、民用源NH3排放分別削減50%，北京市區(qū)冬季PM2.5濃度在機(jī)動(dòng)車(chē)減排情景下將下降0.6微克/立方米，與農(nóng)業(yè)排放削減50%時(shí)的濃度改善效益相當(dāng)；上海市區(qū)冬季PM2.5濃度也可取得0.5微克/立方米的下降（見(jiàn)圖4）。這一結(jié)果說(shuō)明，盡管機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放削減絕對(duì)量遠(yuǎn)低于農(nóng)業(yè)部門(mén)，但由于NH3的強(qiáng)化學(xué)活性，削減機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放對(duì)改善市區(qū)PM2.5效果更為直接。因此，今后強(qiáng)化機(jī)動(dòng)車(chē)NH3排放監(jiān)管是高效和可行的PM2.5污染控制策略。
圖4.機(jī)動(dòng)車(chē)、農(nóng)業(yè)、民用NH3排放削減50%對(duì)北京、上海市區(qū)冬季PM2.5濃度影響
該研究成果以“中國(guó)特大城市的機(jī)動(dòng)車(chē)氨排放對(duì)其PM2.5污染具有顯著貢獻(xiàn)”（Vehicular Ammonia Emissions Significantly Contribute to Urban PM2.5Pollution in Two Chinese Megacities）為題在線(xiàn)發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）上。
論文共同第一作者為環(huán)境學(xué)院2018級(jí)博士生王韻杰和水木學(xué)者博士后溫軼凡。論文通訊作者為環(huán)境學(xué)院張少君副教授。馬克思-普朗克化學(xué)研究所鄭光潔博士，上海市環(huán)境科學(xué)研究院黃成所長(zhǎng)，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院王書(shū)肖教授、吳燁教授和郝吉明院士等在數(shù)據(jù)收集、結(jié)果討論和政策分析等方面提供了重要幫助。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃和清華大學(xué)“水木學(xué)者”計(jì)劃等的資助。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c06198
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
