PNAS氮氧化物排放和臭氧污染的关系

在2020年初，中国北方的日常生活突然中断，因为该地区进入了一个严格的封锁期，以减缓COVID-19的传播。运输业和工业的排放量急剧下降。化石燃料中氮氧化物（NOx）的排放量下降了60%到70%。

然而，环境研究人员注意到，在这段时间内，北京和华北平原的地面臭氧污染急剧上升，尽管NOx有所减少，臭氧的一种成分。

该地区对严重的臭氧污染并不陌生，但直到大约五年前，大多数臭氧事件都发生在夏季。最近，中国的臭氧季节越来越长，蔓延到早春和冬末。事实证明，COVID-19的停工有助于解释原因。

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）和南京信息科技大学（NUIST）的研究人员发现，臭氧的另一种成分挥发性有机化合物（VOCs）可能是造成臭氧浓度增加的原因这项研究发表在《美国国家科学院院刊》（pNAS）上。

“COVID-19的停工是一个非自愿的实验，排放量突然减少，大量的臭氧突然出现，”Vasco-McCoy家族大气化学教授Daniel J.Jacob说臭氧是通过一系列化学反应形成的，首先是VOCs的氧化。这种反应形成化学自由基，在阳光照射下驱动NOx和VOCs之间的反应产生臭氧。在之前的一项研究中，来自海洋和纽斯特的研究人员发现，在夏季，颗粒物（pM2.5）就像海绵一样，吸收产生臭氧污染所需的自由基，阻止它们产生臭氧，研究人员发现，中国政府制定的减少pM2.5的空气污染政策正在导致有害的地面臭氧污染的增加，特别是在大城市。

在这项研究中，研究小组发现，氮氧化物在冬季起着类似的作用，清除自由基，防止它们形成臭氧。随着氮氧化物水平的下降，无论是突然关闭或逐渐与空气污染控制，有更多的自由基可供挥发性有机化合物反应。自由基对挥发性有机化合物的这种强化氧化作用会通过产生更多的自由基而放大，这一过程优化了氮氧化物的臭氧生成效率。

“COVID-19的经历有助于解释中国冬春末臭氧污染加剧的趋势，”海洋博士后研究员、第一作者李科说“研究的一部分。”随着氮氧化物排放量的减少，中国的臭氧季节越来越长。”

这项研究强调需要更好地了解挥发性有机化合物的来源和种类，并对其排放进行监管。

“挥发性有机化合物排放控制将阻止臭氧季节的蔓延，并对公众健康、作物生产和环境产生重大影响，这篇论文由邱玉璐、沈璐、翟世贤、贝茨、苏普里齐奥、宋少杰、张晓璐、张强、郑波、张玉丽、张金强、李显哲、顾素昆等合著，并得到了NUIST的支持通过哈佛大学空气质量和气候联合实验室（JLAQC）

Journal Reference:

Ke Li, Daniel J. Jacob, Hong Liao, Yulu Qiu, Lu Shen, Shixian Zhai, Kelvin H. Bates, Melissa p. Sulprizio, Shaojie Song, Xiao Lu, Qiang Zhang, Bo Zheng, Yuli Zhang, Jinqiang Zhang, Hyun Chul Lee, and Su Keun Kuk. Ozone pollution in the North China plain spreading into the late-winter haze season. proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (10): e2015797118 DOI: 10.1073/pnas.2015797118

Harvard John A. paulson School of Engineering and Applied Sciences. "COVID-19 lockdown highlights ozone chemistry in China: Decreasing NOx emissions driving increased ozone pollution in late winter in China." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 March 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210301151553.htm>.

Harvard John A. paulson School of Engineering and Applied Sciences. (2021, March 1). COVID-19 lockdown highlights ozone chemistry in China: Decreasing NOx emissions driving increased ozone pollution in late winter in China. ScienceDaily. Retrieved March 1, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210301151553.htm

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