新冠疫情爆發後,為遏制病毒的擴散傳播,我國各地都採取了停工、停產和减少出行等嚴格的管控措施。疫情管控措施的實施,特別是交通和工廠生產活動的停滯,使大氣中PM2.5、SO2、CO等空氣污染物排放顯著减少。疫情管控期間,作為臭氧(O3)主要前體物的氮氧化物(NOx)大幅下降,而前期在多個城市群地區的研究表明O3則沒有明顯下降甚至還出現了上升的現象。雖然我國城市群地區O3生成整體上主要受VOCs控制,然而疫情管控期間VOCs變化情况很少有研究報導。疫情管控措施的實施相當於一次被動的大規模人為减排行動,對其VOCs减排效果的評估可為污染源控制提供有益啟示。
有機地球化學國家重點實驗室王新明研究員課題組基於珠三角中心都市廣州城區網站的VOCs、O3和NOx等線上監測數據,對COVID-19疫情管控前、中、後三個階段的對比分析表明,COVID-19管控期間總VOCs的濃度比管控前降低了19.1%,其中烷烴、烯烴和芳香烴的濃度分別降低了19.0%、24.8%和38.2%。值得注意的是低碳鏈烷烴(C<6)的濃度僅降低了13.0%,而高碳連烷烴(C?6)的濃度則降低了67.8%。此外,早高峰時段VOCs峰值的消失以及疫情管控期間甲苯與苯的比率下降表明機動車尾氣和工業溶劑排放的顯著减少。PMF源解析結果表明,在COVID-19管控期間,工業排放、柴油車尾氣和汽油相關的排放减少分別占VOCs下降的48.9%、42.2%和8.8%;工業排放源的顯著减少,可以解釋56.6%的活性烯烴和70.0%芳香烴的降低。研究還表明,COVID-19管控期間,雖然NOx下降了57.0%,VOCs下降了19.1%,臭氧日最大8小時平均值則降低了11%,而臭氧1小時平均值則新增了17%。污染物减排和大氣中O3的濃度改變表明,如何有效控制城市群地區的臭氧仍將是一項非常具有挑戰性的任務。
圖1 COVID-19疫情管控前、中、後三個期間O3、NO-NO2-NOx、VOCs、烷烴、烯烴和芳烴的日變化情况
圖2 COVID-19疫情管控前、中兩個期間,VOCs、烯烴和芳香烴的源排放的變化,以及不同源排放的减少對其環境濃度VOCs水准降低的占比
本研究成果近期發表在Science of the Total Environment上,論文第一作者為裴成磊博士生,王新明研究員為通訊作者。除本組織參與人員,共同合作者主要來自廣東省廣州生態環境監測中心站、廣東省生態環境監測中心、廣東省環境科學研究院。本研究受到國家自然科學基金委、中國科學院先導專項、香港RGC、廣東省科技廳等項目的聯合資助。
論文資訊:Chenglei Pei,Weiqiang Yang,Yanli Zhang,Wei Song,Shaoxuan Xiao,Jun Wang,Jinpu Zhang,Tao Zhang,Duohong Cheng,Yujun Wang,Yanning Chen,Xinming Wang*:Decrease in ambient volatile organic compounds during the COVID-19 lockdown in the Pearl River Delta region,south China,Science of The Total Environment,823,153720,2022,https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153720.