我院大气环境观测研究揭示污染控制对“APEC蓝”和“阅兵蓝”不同贡献

近期，中国科大地球和空间科学学院刘诚教授与谢周清教授团队在“京津冀”大气环境观测研究中取得重要进展。相关研究结果已于2016年9月29日在线发表在Scientific Reports。

“京津冀”城市群包括北京市、天津市以及河北等地，是中国北方经济规模最大、最具活力的地区，而随着经济社会的发展大气环境问题也日益凸显。近些年来，北京举办了很多举世瞩目的重大活动，其中包括人们熟悉的2014年APEC峰会以及2015中国反法西斯战争胜利70周年大阅兵（以下简称：APEC和大阅兵Parade），由于中国政府在这些活动举行期间及其前后在“京津冀”及周边区域采取了一系列严格的大气污染管控措施，出现了被民众和媒体所熟知的“APEC蓝”和“阅兵蓝”。

“大阅兵”前后北京地区对流层NO₂日均值的时间序列及相关性

研究团队根据我国大气环境的具体情况，基于地基多轴-差分吸收光谱仪（MAX-DOAS））与EOS-Aura卫星上搭载的监测仪载荷（OMI）获取的光谱数据，对“大阅兵”和“APEC”前后大气中的NO₂、HCHO、O₃等污染气体进行定量反演分析和对比验证，最终获得我国东部地区NO₂、 HCHO 时空分布结果（简称USTC结果），而且比NASA官方结果提高了大约17%，与地基观测相关性亦有明显提升（约10%）。

“大阅兵”前后“京津冀”区域对流层NO2柱浓度分布

基于痕量污染气体的反演结果发现，经过大气污染排放管控后，NO₂柱浓度在两大活动期间均出现显著下降，其中“大阅兵”期间比“阅兵”前下降了43%，“APEC”期间比“APEC”前降了21%。进一步的后向轨迹聚类分析以及潜在来源贡献函数（PSCF）分析表明对北京西南方向城市污染物排放的管控，导致对北京地区的长距离污染输送减少是形成蓝天的关键因素。

“大阅兵”及“APEC”前后“京津冀”区域HCHO与NO₂比值的空间分布

该项研究同时指出尽管两大活动期间北京地区都出现了蓝天，但两活动下O₃等污染变化却截然不同，其中，在“大阅兵”期间伴随着控制措施的施行NO_X和O₃均有下降，而“APEC”期间尽管NO_X大幅度下降但O₃却有所上升。由于O₃的变化受到区域输送以及挥发性有机污染物（VOC）和氮氧化物的“马鞍型光化学过程控制”，研究人员进一步研究了HCHO和NO₂的比值与PO₃（臭氧产率）的关系，发现在“大阅兵”期间“京津冀”区域的O₃污染控制类型为氮氧化物控制，而“APEC”期间则是VOC和氮氧化物的混合控制型。“大阅兵”期间由于污染控制得当，没有来自周边的区域输送，本地减排使NO_X下降达到了控制的阈值，从而使得O₃浓度也同时下降；而“APEC”期间尽管NO_X下降，但是导致了O₃浓度升高，出现新的污染类型，表明“APEC”期间对周边区域的控制以及NO_X的下降并未达到有效控制的阈值。这一现象说明了大气污染控制的复杂性，污染控制的措施有待于进一步完善。

该项研究的卫星遥感算法和相应反演软件由刘诚教授设计和编写，并与谢周清教授一起开展了机理研究。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院先导专项等项目资助。

（附文链接：http://www.nature.com/articles/srep34408）

（大气环境观测团队供稿）