專家談北京控制臭氧路徑,建議優先大幅減排氮氧化物

9月5日,2022年國際大都市清潔空氣與氣候行動論壇全體會議舉行,臭氧和PM2。5的協同治理成為專家普遍關注的話題。專家建議,北京控制臭氧可以優先大幅減排氮氧化物。在控制揮發性有機物和氮氧化物時,要注意時段和差異。

京津冀等四大城市群,臭氧升幅明顯高於我國平均水平

臭氧普遍存在於從地面到50千米的大氣中。90%左右的臭氧集中在距地面15千米-50千米的平流層,可以有效阻擋太陽光的紫外輻射,起到保護人類和地球生態環境的作用。還有10%左右的臭氧存在於近地面10千米以下的對流層,在這裡,臭氧濃度的增加,會對人體健康和生態環境產生不利影響。

“高濃度臭氧透過破壞植物組織降低其光合速率,削弱固碳作用,造成植被固碳量下降。”中國科學院大氣物理研究所研究員王躍思說。

臭氧濃度既與揮發性有機物(VOCs)和氮氧化物(NOx)等前體物排放強度密切相關,也受到氣溫、輻射、溼度和風速等氣象因素的共同影響。從近5年看,我國城市區域大氣臭氧濃度出現變率較大的不穩定狀態。今年3月以來,我國部分重點區域氣溫同比偏高、相對溼度偏低、降水偏少,有利於臭氧生成。上半年,全國大氣臭氧汙染強度有所反彈。

王躍思說,近十年以來,我國區域大氣背景臭氧濃度緩慢上升。京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原四大城市群,臭氧升幅明顯高於我國平均水平。從全球角度來看,熱帶產生的臭氧可能會增加北半球對流層大氣臭氧含量。

北京需要大幅減排氮氧化物

他比喻說,大氣透過氧化反應自淨化,這個體系被稱為“緩慢燃燒的火焰”,其中大氣氧化-還原反應相當於“火”,“燃料”是大氣中的揮發性有機物和一氧化碳(CO)等還原性物質,“助燃劑”是氮氧化物,“著火點”是紫外輻射和溫度,“火焰”燃燒後的產物則是汙染物PM2。5和臭氧等。因此,控制“火焰”強度,要採取多管齊下的平衡戰略,才能在不損害經濟和環境的情況下,控制住大氣汙染。

王躍思表示,不同氣候紫外輻射與臭氧分佈呈現正相關,紫外輻射也是臭氧生成的重要客觀條件。北京的紫外輻射在4月開始上升,8月出現極值,然後開始下降,10月下降速率最大,與近地面臭氧濃度變化具有一致性。從發展趨勢分析,我國未來紫外輻射總體將呈現緩慢增長趨勢,這將進一步增加臭氧生成的潛勢力,客觀上加大了臭氧防治的難度。

在控制路徑上,要進行區域性產業結構和能源結構調整,城市交通結構方面要推動電動車的應用,區域交通結構方面要倡導公轉鐵、公轉水,用地結構方面要避免過度城市化,在城市和城市之間留有足量生態緩衝區間。

北京需要進一步大幅減排氮氧化物,才能降低大氣氧化能力,控制近地面臭氧汙染加劇。同時不能放鬆治理揮發性有機物。

臭氧治理還應控制甲醛等排放

北京大學環境科學與工程學院教授陸克定表示,臭氧並非直接排放產生,而是由進入到大氣中的氮氧化物和揮發性有機物透過複雜的光化學反應產生的。因此,臭氧控制更加依賴對反應過程的精準認知和後續的精細化調控。

對於城區而言,雖然總體處於揮發性有機物控制區,但是也存在一定的時空變化。比如,通常每一天的上午處於揮發性有機物控制區,即臭氧產生主要受控於揮發性有機物;而通常下午是氮氧化物控制區。這也意味著,當前政策管控可以更加精準。

他還提出了一種新路徑,其團隊研究發現,臭氧治理除了要控制以芳烴、烯烴和烷烴為代表的揮發性有機物和氮氧化物,還可控制含氧揮發性有機物(OVOCs)和活性含氮化合物。在全球典型城市群區域,都發現了顯著的人為源含氧揮發性有機物和人為源單萜烯的直接排放,它們對臭氧汙染也有顯著的貢獻,值得在管控時加以考慮。人為源含氧揮發性有機物的典型代表包括甲醛等,人為源單萜烯的代表是檸檬烯等。

新京報記者 張璐

編輯 白爽 校對 李立軍