2020年新冠疫情爆發(fā)初期,為了抑制新型冠狀病毒的傳播,我國采取了限制交通出行、延長春節(jié)假期、關(guān)閉學校和娛樂場所等社交隔離措施,降低了城市人為活動水平,對大氣污染排放和空氣質(zhì)量也產(chǎn)生了重要影響。目前關(guān)于新冠疫情對我國污染物排放影響仍存在較大爭議,有研究認為疫情防控措施對不同行業(yè)、不同污染物的排放均有顯著削減作用,也有研究認為僅僅影響交通源和輕工業(yè)排放。
近日,中國科學院大氣物理研究所正高級工程師唐曉課題組在《Atmospheric Chemistry and Physics》上發(fā)表論文,該研究依托地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置,利用自主研發(fā)的大氣化學數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)(ChemDAS)和區(qū)域高精度大氣污染模式,同化融合全國國控站點的近地面污染物監(jiān)測數(shù)據(jù),實現(xiàn)了新冠疫情爆發(fā)初期(2020年1月1日~2月29日)全國多污染物排放量的高時頻協(xié)同反演,獲得了氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、細顆粒物(PM2.5)、粗顆粒(PM10)排放的日分辨率反演數(shù)據(jù)。反演結(jié)果顯示,新冠疫情爆發(fā)初期的社交隔離措施對不同污染物排放的影響具有顯著差異,其中氮氧化物排放呈現(xiàn)出與其它污染物不同的排放變化特征,其排放量在采取疫情防控措施后整體下降42.5%,二氧化硫、一氧化碳、細顆粒物和粗顆粒物排放量下降比例則僅有7.9%~12.1%。分析表明,與以往大氣重污染應(yīng)急與重大活動保障采用的多行業(yè)減排措施不同,新冠疫情初期采取的社交隔離措施的主要影響是使得交通源活動強度下降至近零水平,從而導致氮氧化物和揮發(fā)性有機物(本文未具體討論)排放量大幅下降。
此外,針對采取社交隔離措施后,北京仍然出現(xiàn)PM2.5超標天、華北地區(qū)臭氧濃度出現(xiàn)顯著上升的現(xiàn)象,課題組利用反演的排放清單開展模擬分析,對比有社交隔離減排和無社交隔離減排的模擬情景,發(fā)現(xiàn)氣象條件變化對疫情爆發(fā)初期華北地區(qū)PM2.5濃度下降的貢獻達到90%以上,也是導致北京PM2.5出現(xiàn)超標的主導因子,但是影響臭氧濃度上升的主導因子卻不同,氮氧化物排放的大幅下降減弱了對臭氧的滴定作用,對臭氧濃度上升的貢獻超過90%。
這一工作通過數(shù)據(jù)同化定量評估了新冠疫情初期控制措施對我國不同污染物排放量的影響,定量分析了氣象因子和排放變化對PM2.5和O3濃度變化的貢獻,為理解新冠疫情控制措施對空氣質(zhì)量的影響提供了新的參考。
該論文第一作者為孔磊博士后,通訊作者為唐曉正高級工程師,研究得到了國家自然科學基金(No. 42175132, 41875164, 92044303, 42205119)、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(No. XDA19040201)和國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”的共同資助和支持。
論文鏈接:
Kong, L., Tang, X., Zhu, J., Wang, Z., Sun, Y., Fu, P., Gao, M., Wu, H., Lu, M., Wu, Q., Huang, S., Sui, W., Li, J., Pan, X., Wu, L., Akimoto, H., and Carmichael, G. R.: Unbalanced emission reductions of different species and sectors in China during COVID-19 lockdown derived by multi-species surface observation assimilation, Atmos. Chem. Phys., 23, 6217–6240, https://doi.org/10.5194/acp-23-6217-2023, 2023.

圖1 反演的2020年新冠疫情初期我國氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、細顆粒物和粗顆粒物排放的標準化(排放距平除以排放平均值)逐日變化。

圖2 氣象(MI)及排放變化(EI)對2020年新冠疫情初期華北地區(qū)(本文中包括北京、天津、河北、河南和山東)PM2.5和O3濃度變化的貢獻。