地球环境研究所定量分析污染物输送对东南沿海空气质量的影响

空气污染的形成一般是人为排放、不利天气过程以及外源贡献共同作用的结果。一个地区的空气质量不仅受控于本地排放，还受到周边区域污染物传输影响。以往关于污染物的区域输送研究多关注我国华北以及京津冀的污染物区域输送贡献。近年来，我国东南沿海地区的空气质量也呈现下降趋势，尤其是在春秋季节存在明显的臭氧（O3）污染问题，污染物的区域输送对东南沿海地区空气质量的影响贡献却还未有定量。

中科院地球环境研究所李国辉研究员和吴佳睿副研究员等人基于春秋季节天气形势的分析与模式模拟手段，定量评估了春秋季来自华北平原和长三角的污染物区域输送对东南沿海地区空气质量的影响。2013年-2018年的长期观测数据分析发现华北平原和长三角的PM2.5与O3浓度与东南沿海地区呈线性关系。我国东南沿海的春秋季大尺度的天气形势也有助于污染物由北向南进行输送（图1）。因此，研究选取了2017年4月21-30日和2017年9月12-21日，分别发生在东南沿海地区春秋季的两段污染时期进行模拟，定量华北和长三角的污染物跨界输送对东南沿海地区空气质量的影响。

在春季，高空槽导致黄海海面形成一个高压系统，形成的盛行的东北风有利于华北和长三角的污染物输送到东南沿海。模式定量发现随着东南沿海地区O3污染加重，华北和长三角的排放输送贡献越加明显，平均贡献可达27%。当东南沿海PM2.5小时浓度由优变成良时，污染输送的贡献从32%增加到60%。在秋季，高压系统维持在大陆地区，东南沿海海面受低压系统影响，因此在东南沿海地区由于高、低压系统的控制，在东亚地区盛行东北风，有利于污染物由北向南输送。当O3浓度低于160 μg m-3时，华北和长三角污染物的区域输送贡献可达17.7%，而当O3浓度高于160 μg m-3时，区域输送贡献降低到5%，说明秋季事件中本地贡献明显。华北和长三角污染物的区域输送对东南沿海地区PM2.5浓度平均贡献为24%（图2）。除了大尺度的天气系统外，华北和长三角污染物的区域输送对东南沿海地区O3和PM2.5的小时浓度贡献还受到局地天气系统影响（图3）。在春季，由于受到海陆风的影响，O3输送贡献在下午出现最大值；在秋季，由于受局地山谷风的影响，O3区域输送贡献在夜间较高，在白天较低。

该成果近期发表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres期刊上。本研究得到了中国科学院战略先导科技专项(XDB40030203)、国家自然科学基金(42105115)项目的联合资助。

Wu, J., Bei, N., Li, X., Wang, R., Liu, S., Jiang, Q., Tie, X., G. Li*: Impacts of transboundary transport on coastal air quality of south China, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 127, e2021JD036213, 2022.

https://doi. org/10.1029/2021JD036213

图1. 2013-2019年春秋季我国高空500hPa和地面天气形势

图2. 春秋季华北平原和长三角洲污染物输送对东南沿海地区PM2.5和O3质量浓度的贡献（%）

图3. 在大尺度和局地天气系统控制下。春秋季华北平原和长三角污染物向东南沿海地区输送的概念示意图。红色箭头表示高压系统下的盛行风，蓝色为低压系统下的盛行风，黑色箭头表示污染物输送通道。黄色箭头表示局地海陆风和山谷风。