能源消耗变化背景下高原城市光化学污染现状与潜势研究

Over the past more than 10 years, the emission intensity of air pollutants, including energy structure, energy consumption, and vehicle emission intensity and pollution characteristics in Lhasa have undergone significant changes. In Lhasa City, the ozone photochemical generation associated with anthropogenic emission is significant, the high value of short time extreme ozone occurs frequently, and the potential extreme photochemical pollution may occur in large area. In this study, we used long-term comparison observation, direct measurement of O3 in situ photochemical generation rate, vertical detection of LIDAR and model simulation. The quantitative analysis of Lhasa ozone photochemical production and its contribution to near-surface ozone concentration was made to elucidate the cause of the extreme high value of ozone, to evaluate the potential risk of photochemical pollution in region, and to provide scientific basis for prospective pollution control countermeasures.

近十几多年来，拉萨市大气污染物排放强度，包括能源结构、能源消耗量、以及机动车排放强度和污染特征都发生了显著的变化。拉萨城区与人为排放相关的臭氧光化学生成显著，短时极端臭氧高值频繁出现，潜在的极端光化学污染可能大面积发生。本研究采用长期对照观测、O3原位光化学生成速率直接测量、垂直探测以及模式模拟相结合的研究方法。定量分析拉萨市臭氧光化学净生成量及其对近地面臭氧浓度的贡献及其趋势变化，阐明短时臭氧极端高值的形成原因，评估成片（区域）严重臭氧光化学污染的潜在风险，为前瞻性的污染控制对策提供科学依据。

研究发现高原清洁地区是对流层臭氧重要的汇，而在高原城市地区，随着臭氧前体物排放的增强，臭氧的光化学生成的贡献尚不清楚。通过在拉萨地区率先开展臭氧生成效率(OPR)的强化观测研究，发现OPR极值可达到30.9 ppb/h，日平均峰值为18.1 ppb/h。通常，午后O3的光化学生成会受到强的对流混合稀释，在特殊情况下具有潜在的累积和超标风险。OPR随NO2浓度增大而升高，在后者达到3.5 ppb时OPR达到峰值，随后降低。首次在拉萨城区开展VOCs的在线观测研究，发现在显著的生物质燃烧贡献的背景下，与机动车相关的排放对VOCs有显著的贡献。研究表明VOCs浓度已具备一定的健康风险。因此，在强的大气氧化性背景下，随着能源结构和能源消耗量的快速变化，高原城市存在光化学污染的风险，必须加强臭氧前体物排放的管控，避免大面积臭氧光化学污染的发生。