研究称输入性臭氧上升削弱欧美氮氧化物减排带来的臭氧改善

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德国地球科学研究中心(GFZ)可持续发展研究所(RIFS)及其合作伙伴在期刊《大气化学与物理学》发表研究称,尽管北美和欧洲在2000年至2018年间将氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs)等臭氧前体物排放量削减约一半,但空气中臭氧水平及相关健康风险并未按比例下降。研究认为,臭氧降幅低于预期的主要原因在于输入性臭氧增加。

研究指出,欧洲和北美通过更严格的空气质量指南与法规、提高车辆和工业过程排放标准、推广清洁技术并利用技术进步,显著降低了臭氧前体物排放。受此影响,夏季臭氧水平有所下降;但冬季和春季臭氧水平上升,使得全年人口臭氧暴露量并未出现显著变化。

论文回顾称,自2000年代初以来,学界对臭氧季节性与年度变化的讨论涉及多种可能因素,包括气候变化导致平流层臭氧入侵增加、排放快速上升地区(尤其是东亚)带来的臭氧输入增加,以及当地NOx排放减少后冬季臭氧去除作用减弱。第一作者Tabish Ansari表示,同样的NOx在有阳光时会促进臭氧生成,而在无阳光时则会加速臭氧去除;但此前多种解释更多停留在统计推测层面。

为厘清原因,研究团队使用RIFS开发的新型排放标记系统,并结合大气化学传输模型,对全球臭氧分布进行模拟,将臭氧变化归因于不同地区和部门的原始排放。结果显示,输入性臭氧的增加明显抵消了当地排放控制带来的改善,使此前关于输入性臭氧贡献上升的统计假设获得模型归因支持。

研究进一步指出,来自东亚地区、尤其是中国的NOx排放增加,以及国际航运排放,对半球及洲际臭氧输送有显著贡献。

除跨区域输送外,研究也提到天然NOx排放(如植被、森林火灾和闪电)对臭氧形成的影响。论文称,天然NOx排放量本身并未显著增加,但其对应的臭氧生成量有所上升,原因在于工业或车辆等人为源NOx减少后,相关化学反应中的“竞争”减弱,使天然NOx在北美和欧洲大气中的作用相对增强。

作者强调,要实现有效的臭氧减排,需要国际合作与参与,并基于可靠的区域间臭氧输送估算开展对话。研究认为,仅依靠区域性措施,难以控制臭氧这类在大气中存留时间足够长、可发生洲际传输的污染物。


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