中国近地面臭氧污染的贸易驱动模拟研究

In recent years, the concentration of ground-level ozone (O3) is continuous increasing in China, drawing much concern on public health. The high emission level of the ozone precursors was known as the most important reason for ozone pollution. Under the background of continuous growth of economics and fundamental changes of the economic structure in China, one has to comprehensively consider the factors of social and economic development, when making emission control strategies. This study focuses on the problem of ozone pollution. On the basis of previous work, we combine GEOS-Chem adjoint model with multi-regional input-output analysis technology, and comprehensively applies them to analyze the causes of O3 pollution, from a new perspective, trade driven. First, we focus on the year of 2017, establishing quantitative relationship between the ozone concentrations to key regions and emission categories, from perspective of both production and consumption. Then, using the structure decomposition analysis, we attribute the driving forces of the changes in near-surface ozone concentration in China since the year of 2007, to changes of total consumption of structure of consumption, adjustment of production structure, control of emission intensity and growth of population, from which the leading factors will be identified and discussed. Our study attempts to open a new perspective for the control of ground-level ozone pollution. The results of this study will provide a new data base and technical reserve for future integrated air pollution control strategy of China.

近年来我国近地面臭氧（O3）浓度整体持续缓慢上升，对公众健康构成潜在威胁。O3污染的根本内因在于其前体物排放总量高居不下。在经济总量持续增长，经济结构深刻变革的背景下，排放控制策略必须综合考虑社会经济发展因素。本研究立足中国近地面O3控制难题，在前期工作基础上，将基于GEOS-Chem模式的O3溯源模拟技术与多区域投入产出分析技术相结合，从贸易驱动角度研究影响这一问题的关键因素，为近地面O3污染的综合防控打开全新视角。以2017年为基准年，建立全国和重点区域近地面O3浓度与生产活动和消费需求之间的定量关系。在此基础上，从消费总量和结构变化、生产结构调整、排放强度控制和人口增长等方面，对近十年中国近地面O3浓度变化的驱动力进行结构分解分析，识别造成O3前体物排放变化的主导因素。本研究结果将为我国未来大气污染综合防治策略提供新的定量依据和技术储备。

“十四五”期间，我国大气污染防治面临新的挑战。首都北京等城市地区在PM2.5浓度大幅降低的同时，臭氧（O3）污染问题日益凸显，PM2.5与O3科学的精准溯源成为关键。在经济总量持续增长，经济结构深刻变革的背景下，排放控制策略必须综合考虑社会经济发展因素。然而传统的模拟溯源技术方法溯源不够精细，我国城市近地面PM2.5与O3精细治理瓶颈，亟待突破。本研究立足中国近地面PM2.5与O3协同控制难题，在前期工作基础上，将基于大气化学传输模型的污染溯源模拟技术与多区域投入产出分析技术相结合，从贸易驱动角度研究影响这一问题的关键因素，为近地面PM2.5与O3综合防控打开全新视角。首先，利用区域大气化学传输模型的网格嵌套技术，同时在1km尺度上离线耦合小尺度空气质量扩散模型，建立了化学机制一致的多尺度城市近地面大气污染物溯源模拟系统。以2019年为基准年，以课题组已有的对应尺度大气污染源排放清单为输入，开展了城市近地面PM2.5和O3精细化溯源研究。针对因忽视城市绿地VOCs排放而造成的夏季城市近地面臭氧的低估问题，本研究引入最新的高分辨率Sentinel-2卫星产品反演得到城市绿地叶面积指数（LAI），编制了城市绿地VOCs排放清单，从而改善了城市近地面臭氧的模拟效果。依托本项目开展了京津冀大气污染消费追因研究，将模拟溯源方法与中国多区域投入产出模型、健康响应模型相耦合，从生产侧和需求侧两个方面定量研究了大气污染健康损失的来源。本研究成果将为我国未来PM2.5与O3综合防治策略提供新的定量依据和技术储备。