PM2.5與臭氧污染形成機(jī)制及協(xié)同防控思路

張 涵，姜 華，高 健，李 紅

中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京 100012

自2013年《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》發(fā)布以來，我國城市地區(qū)環(huán)境空氣中的細(xì)顆粒物(PM，空氣動(dòng)力直徑小于2.5 μm的顆粒物)污染狀況顯著改善，但PM污染尚未得到根本性控制，且環(huán)境空氣臭氧(O)污染日益凸顯. 2015—2019年，我國337個(gè)地級及以上城市PM濃度顯著下降，O濃度則呈波動(dòng)上升趨勢(夏季表現(xiàn)突出). 因此，PM與O污染需要協(xié)同防控、同步推進(jìn).

PM和O協(xié)同防控意義重大. 在國家發(fā)展層面，自黨的十八大以來，我國將生態(tài)文明建設(shè)納入中國特色社會(huì)主義事業(yè)“五位一體”總體布局，將打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)作為打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的重中之重，以前所未有的決心和力度向大氣污染宣戰(zhàn). 在科學(xué)研究層面，PM與O濃度呈高度非線性關(guān)系，二者之間相互耦合，并受多種外界環(huán)境因素的影響，僅開展PM或O的單項(xiàng)控制，無法保證空氣質(zhì)量得到持續(xù)有效的改善. 在保護(hù)人民群眾健康層面，長期暴露在PM和O污染環(huán)境下會(huì)引發(fā)心血管疾病、呼吸道疾病、心肺功能損傷等疾病. 為此《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出“PM與O協(xié)同控制”戰(zhàn)略. 近年來，針對我國許多地區(qū)出現(xiàn)的PM和O復(fù)合污染問題，各地區(qū)逐漸重視復(fù)合污染問題，并陸續(xù)展開PM與O協(xié)同防控的相關(guān)研究和實(shí)踐，為PM與O協(xié)同控制戰(zhàn)略提供有益思路與借鑒.

因此，該研究在較為全面地闡述PM與O各自形成以及協(xié)同形成機(jī)制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述二者之間存在部分同源性、關(guān)聯(lián)性、分異性和一致性，分析影響二者聯(lián)系的因素，并介紹PM與O協(xié)同防控治理的內(nèi)涵與思路，在已有研究基礎(chǔ)上提出目前PM與O協(xié)同防控研究存在的問題與展望，以期為后續(xù)PM與O復(fù)合污染的相關(guān)研究提供研究方向及協(xié)同防控思路.

1 PM2.5與O3污染的形成機(jī)制

1.1 PM2.5與O3的單項(xiàng)形成機(jī)制

PM化學(xué)成分復(fù)雜、來源廣泛，按成因可分一次組分和二次組分，二次組分可再細(xì)分為二次有機(jī)氣溶膠和二次無機(jī)氣溶膠，其中，硫酸鹽、硝酸鹽及銨鹽為二次無機(jī)氣溶膠的主要組成部分，生物源及人為源排放的反應(yīng)性有機(jī)氣體是二次有機(jī)氣溶膠的主要前體物. PM二次組分形成機(jī)制復(fù)雜，需要經(jīng)過成核作用、物理過程和化學(xué)過程，即氣體通過均相成核作用或非均相成核作用形成愛根核膜態(tài)與積聚膜態(tài)粒子，經(jīng)過一段時(shí)間后愛根核膜粒子通過物理過程(顆粒碰并、分子碰撞、凝聚)和化學(xué)過程(多相反應(yīng)、化學(xué)吸附、液滴反應(yīng))完成粒子增長轉(zhuǎn)變?yōu)榉e聚模態(tài)，積聚膜粒子因不易被干、濕沉降去除逐漸形成PM.

對流層O由平流層輸入或?qū)α鲗游廴疚锓磻?yīng)形成，平流層輸入的O較少，而對流層污染物反應(yīng)主要由NO及VOCs (揮發(fā)性有機(jī)物)通過光化學(xué)過程生成O. NO光解生成O·并進(jìn)一步與O反應(yīng)生成O，如式(1)(2)所示.

式中，為光照，M為催化劑.

O形成后通過一定途徑消除，對流層O的匯主要依靠與NO反應(yīng)，如式(3)所示.

一般情況，對流層O濃度在(1)~(3)反應(yīng)中保持平衡. 但由于RO·(由VOCs與·OH反應(yīng)轉(zhuǎn)化而成)會(huì)與NO反應(yīng)〔見式(4)〕，使參與式(3)中的NO減少，進(jìn)而使O的消除量減少，O持續(xù)形成而消耗減少導(dǎo)致O污染發(fā)生.

1.2 PM2.5與O3的協(xié)同形成機(jī)制

PM濃度與O濃度呈高度非線性關(guān)系. PM與O污染在大氣中相互作用、互相影響，PM二次組分與O形成機(jī)制如圖1所示.

圖 1 對流層中氣溶膠和O3協(xié)同生成機(jī)制示意Fig.1 Schematic diagram of the formation mechanism of PM2.5 and O3 in the troposphere

PM二次組分與O形成主要圍繞NO(NO+NO)循環(huán)和自由基(RO·+HO)循環(huán). 在NO循環(huán)中，NO在大氣氧化物(O、·OH)的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽并參與PM的形成，O在NO循環(huán)〔見式(1)～(4)〕中形成. 在自由基循環(huán)中R·、RO·、RO·、HO·和·OH是主要循環(huán)物質(zhì)，VOCs在·OH作用下完成摘?dú)浞磻?yīng)，形成R·〔見式(5)〕.

R·在O的作用下被氧化為RO·，如式(6)所示.

RO·進(jìn)一步與NO反應(yīng)生成RO·〔見式(4)〕，RO·與O完成摘?dú)浞磻?yīng)形成HO·，并在NO的作用下形成·OH〔見式(7)(8)〕.

自由基循環(huán)在NO的作用下形成閉環(huán)，并加速NO向NO的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)NO的光解. ·OH是自由基循環(huán)中的催化劑，推動(dòng)自由基循環(huán)反應(yīng)，使VOCs參與到循環(huán)中，在循環(huán)過程中消耗與生成同步進(jìn)行. 此外，自由基循環(huán)中的中間產(chǎn)物R·、RO·和RO·共同形成二次有機(jī)氣溶膠.

HONO、NH以及Cl·是促進(jìn)PM與O復(fù)合污染形成的物質(zhì)，HONO光解提供·OH，NH提供N元素，Cl·加速VOCs轉(zhuǎn)化并提供Cl，通過供給物質(zhì)基礎(chǔ)及加速化學(xué)轉(zhuǎn)化促進(jìn)復(fù)合污染的發(fā)生.

2 PM2.5與O3污染的關(guān)鍵內(nèi)在聯(lián)系

由圖1可見，PM與O形成機(jī)制復(fù)雜，總體上PM與O復(fù)合污染特征表現(xiàn)為關(guān)聯(lián)性、部分同源性、分異性及一致性，二者既存在聯(lián)系又相互區(qū)別. PM與O污染特征關(guān)系如圖2所示.

圖 2 PM2.5與O3復(fù)合污染特征Fig.2 Characteristics of PM2.5 and O3 combined pollution

2.1 部分同源性

PM二次組分與O形成機(jī)制復(fù)雜，需經(jīng)過共同前體物的一系列反應(yīng)形成，這些前體物可分為直接共同前體物和間接共同前體物. 直接共同前體物指直接參與自由基循環(huán)與NO循環(huán)，從而直接影響PM二次組分與O形成的前體物；間接前體物指間接參與自由基循環(huán)與NO循環(huán)，從而間接影響PM二次組分與O形成的前體物(如HONO、NH等). NO和VOCs是PM二次組分與O形成的直接共同前體物.

NO與VOCs形成PM二次組分. VOCs主要通過大氣光氧化過程、成核過程、凝結(jié)和氣-粒分配過程及非均相反應(yīng)等化學(xué)過程生成SOA (二次有機(jī)氣溶膠). NO在大氣中通過均相和非均相反應(yīng)被氧化為NO，從而參與PM中二次組分的形成.白天對流層中NO-主要由NO與·OH反應(yīng)生成，夜晚主要由NO水解形成. NO具有氧化性，含量較高時(shí)能加速VOCs被氧化的過程.

NO與VOCs形成O. NO光解產(chǎn)物-參與對流層中O的形成，正常情況下O沒有凈形成和損失，VOCs不直接參與O的形成，但能減少O的損耗. 自由基循環(huán)物質(zhì)RO·、HO·分別與大氣中的NO反應(yīng)〔見式(4)(8)〕，NO被競爭使O削減量減少，導(dǎo)致O污染發(fā)生.

2.2 關(guān)聯(lián)性

PM與O復(fù)合污染在大氣中體現(xiàn)關(guān)聯(lián)性. PM與O之間相互影響，即其中一種污染的形成過程受另一種污染的影響.

PM對O生成的影響

研究表明，PM主要通過干擾地球輻射強(qiáng)度、提供多相反應(yīng)表面和影響邊界層輻射通量與強(qiáng)度的方式影響O形成.

PM通過干擾地球輻射強(qiáng)度從而影響NO光解生成O. 氣溶膠粒子濃度的升高可增加氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)，使到達(dá)地表的光輻射強(qiáng)度明顯降低，減少NO光解生成O的量. 邵平等研究發(fā)現(xiàn)，在未進(jìn)行O前體物控制措施前，單方面控制顆粒物濃度會(huì)使O濃度上升.

PM可以提供多相反應(yīng)表面(氣相-固相、液相-氣相、氣相-氣相等)進(jìn)而影響O生成. 研究發(fā)現(xiàn)，大氣顆粒物表面可以發(fā)生NO水解〔見式(9)〕以及對HO·的吸收，從而影響O前體物NO的生成.

適宜濃度的氣溶膠有利于O生成. 氣溶膠可以通過散射作用來擴(kuò)散太陽輻射，增加邊界層內(nèi)的輻射通量與強(qiáng)度，當(dāng)氣溶膠濃度適度增加且不太高時(shí)，氣溶膠表面NO的光解速率會(huì)被增強(qiáng)，有利于O的生成.

Qu等研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)PM濃度較高時(shí)，其通過影響地球輻射強(qiáng)度從而影響O生成的作用占主導(dǎo)地位；當(dāng)PM濃度較低時(shí)，其通過非均相反應(yīng)影響O生成的作用占主導(dǎo)地位. Li等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PM濃度高于60 μg/m時(shí)，O生成受到抑制. Shao等研究發(fā)現(xiàn)，北京市2006-2016年由于PM濃度下降導(dǎo)致O濃度升高了37%，而當(dāng)PM濃度降至40 μg/m時(shí)，O濃度僅升高7%. 當(dāng)PM濃度進(jìn)一步下降時(shí)，其與O濃度的相關(guān)性由負(fù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎?

O對PM生成的影響

大氣氧化是驅(qū)動(dòng)二次顆粒物形成的動(dòng)力，O濃度的增加會(huì)增加大氣的氧化性，促進(jìn)大氣顆粒物中二次組分的氧化生成；同時(shí)，在形成O過程中會(huì)生成一系列的氧化性物質(zhì)，如·OH、HO、RCHO等，O與這些物質(zhì)共同氧化大氣中的SO、NO和VOCs，從而促進(jìn)二次氣溶膠的形成. 李紅麗等統(tǒng)計(jì)了北京、上海和廣州三個(gè)城市O濃度與PM濃度之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，O濃度較低(＜160 μg/m)條件下的PM濃度明顯低于O中、高濃度(≥160 μg/m)條件.

2.3 分異性及一致性

PM與O復(fù)合污染在時(shí)空分布上體現(xiàn)一定的分異性及一致性. 分異性表現(xiàn)為PM和O濃度之間的相關(guān)性隨季節(jié)、地區(qū)及濃度的不同而改變.PM和O濃度在不同季節(jié)下相關(guān)性不同，其原因可能與光照輻射強(qiáng)度有關(guān)；同時(shí)，我國不同地區(qū)由于經(jīng)度、離海距離以及地形地貌不同，其氣候特征也不相同，因此不同地區(qū)的PM與O濃度也不同，甚至同一區(qū)域的郊區(qū)與城市之間也存在較大差異. 如李紅等統(tǒng)計(jì)了京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)、成渝城市群及汾渭平原重點(diǎn)區(qū)域的PM濃度(日均值，記為)和O濃度(日最大8 h平均值，記為)，結(jié)果表明，PM和O濃度之間的相關(guān)性隨季節(jié)、地區(qū)及濃度的不同而改變. 當(dāng)＜35 μg/m時(shí)，與變化較為一致，與地區(qū)和季節(jié)相關(guān)性較??；當(dāng)35 μg/m≤＜70 μg/m時(shí)，各區(qū)域與在春夏季呈正相關(guān)，在秋冬季相關(guān)性不明顯；當(dāng)70 μg/m≤＜150 μg/m時(shí)，京津冀和汾渭平原地區(qū)的與在春季呈正相關(guān)，在秋季呈負(fù)相關(guān)，冬季京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、成渝城市群及汾渭平原地區(qū)隨的增加，二者相關(guān)性由負(fù)變正；當(dāng)≥150 μg/m時(shí)，開始隨的升高而減低.

PM與O復(fù)合污染的發(fā)生在時(shí)空分布上體現(xiàn)一致性. 在空間上，不同季節(jié)發(fā)生PM與O復(fù)合污染的主要區(qū)域一致；在時(shí)間上，同一區(qū)域在每年發(fā)生PM與O復(fù)合污染的主要時(shí)段一致. 如顏豐華等研究表明，2013—2017年珠三角區(qū)域PM與O復(fù)合污染共發(fā)生60次，主要發(fā)生在珠三角中西部區(qū)域，其中秋季發(fā)生次數(shù)占比為52%. 因此，在PM與O協(xié)同防控中需要重點(diǎn)關(guān)注主要區(qū)域及時(shí)段，同時(shí)根據(jù)各地區(qū)差異進(jìn)行差異化防控.

3 關(guān)鍵氣象條件對PM2.5與O3濃度的影響

PM與O濃度之間的關(guān)系不僅受其中一種污染及前體物影響，還受外在環(huán)境因素的影響，如Wu等采用土地利用回歸(LUR)模型分析表明，影響O濃度與PM濃度的外界環(huán)境因素包括地理位置、氣溶膠光學(xué)厚度、種群密度、表面覆蓋比、相對濕度、光照時(shí)長、風(fēng)速等. 針對不同的因素，該研究進(jìn)行了相關(guān)性分析.

Shi等針對中國分別建立6個(gè)氣象擾動(dòng)參數(shù)(溫度、風(fēng)速、絕對濕度、地球邊界層高度、云液態(tài)水含量和降水)，并量化這些參數(shù)對與的影響，結(jié)果表明，溫度、風(fēng)速、絕對濕度和地球邊界層高度對與影響均較顯著. 其中，風(fēng)速和地球邊界層高度主要對污染擴(kuò)散方式產(chǎn)生影響. 也有研究表明，地球邊界層高度對PM與O的形成產(chǎn)生影響，地球邊界層高度能影響濕度和輻射溫度的變化，進(jìn)而間接影響PM與O的形成. 下文將對直接影響PM與O濃度的外界環(huán)境因素(光照輻射強(qiáng)度及相對濕度)進(jìn)行闡述.

3.1 光照輻射強(qiáng)度

光照輻射強(qiáng)度能促進(jìn)O的形成，進(jìn)而影響PM中二次組分的形成. 研究表明，夏季PM污染較輕，而O污染較嚴(yán)重. 研究發(fā)現(xiàn)，由于夏季大氣溫度高，太陽輻射強(qiáng)度較高且光照時(shí)長較長，使大氣光化學(xué)氧化能力升高，從而導(dǎo)致O污染嚴(yán)重. Jia等對2013-2015年南京市大氣污染物分析發(fā)現(xiàn)：在高溫季節(jié)，強(qiáng)氧化性空氣條件下的高O濃度促進(jìn)了二次顆粒物的形成，導(dǎo)致高溫季節(jié)PM濃度與O濃度呈正相關(guān)；在低溫季節(jié)，大氣氧化性以及太陽輻射都開始減弱，O濃度降低，而PM污染有上升跡象.有研究者將大氣溫度代替光照輻射強(qiáng)度，也得到相似結(jié)果，如Chen等研究發(fā)現(xiàn)：高于25 ℃時(shí)，與呈正相關(guān)；低于25 ℃時(shí)，與呈負(fù)相關(guān).Tagaris等模擬歐洲平均溫度升高1、2、3 K后與的變化，發(fā)現(xiàn)分別增加了0.9%、1.8%、2.9%，C分別減少了2.5%、4.2%、5.8%.

3.2 相對濕度

相對濕度是影響PM與O濃度的主要?dú)庀笠蛩刂? 相對濕度的升高抑制了O形成，研究認(rèn)為，較高相對濕度會(huì)影響PM的表面非均相反應(yīng)，從而不利O的生成；另外，相對濕度的降低伴隨云量的減少，使透過云層的太陽輻射增強(qiáng)，光化學(xué)反應(yīng)增加，導(dǎo)致O濃度升高. 相對濕度的升高則通過增加大氣中的水汽含量，促進(jìn)水蒸氣與O光解產(chǎn)物D(O+→O+D)的反應(yīng)，從而加速O的損耗. 而PM則隨相對濕度的升高呈先升后降的趨勢，在干燥條件下，隨相對濕度的增加，顆粒物吸附大氣污染物形成PM的能力增強(qiáng)，PM濃度升高；隨相對濕度進(jìn)一步升高，PM由于表面附著的水分含量增加而增重，幾天后逐漸沉降，從而使PM濃度下降. Yang等研究表明，相對濕度對O濃度與PM濃度有不同程度的滯后性影響，相對濕度升高5天后對O濃度產(chǎn)生影響，但當(dāng)天可導(dǎo)致PM濃度上升，第二天又使PM濃度迅速下降.

通常相對濕度與光照輻射強(qiáng)度協(xié)同影響O與PM濃度. Shao等研究表明，在北京市高溫(＞30 ℃)低濕(相對濕度＜60%)條件下，與呈較好的正相關(guān)，在低溫(＜26 ℃)高濕(相對濕度＞80%)條件下，二者呈負(fù)相關(guān). 隋玟萱等研究表明，在濟(jì)南市夏季高溫、太陽光輻射強(qiáng)度較強(qiáng)的條件下，與的正相關(guān)性隨相對濕度的降低而升高.顏豐華等研究表明，珠三角區(qū)O(NO+O)與PM復(fù)合污染常發(fā)生在氣溫為20～25 ℃、相對濕度在60%～75%范圍內(nèi).

4 PM2.5與O3協(xié)同控制思路

大氣污染具有“無界性”“跨域性”的特征，單獨(dú)控制O或PM污染對控制PM與O復(fù)合污染成效較低，需要從二者之間的成因、聯(lián)系和相關(guān)性入手開展PM與O協(xié)同控制. PM與O協(xié)同控制工作指目標(biāo)協(xié)同、管理協(xié)同、手段協(xié)同、部門協(xié)同、上下協(xié)同和考核協(xié)同同步進(jìn)行，該研究僅闡述目標(biāo)協(xié)同控制，即通過管控前體物和控制氣象因素來實(shí)現(xiàn)PM與O協(xié)同控制. 而人為控制氣象因素較困難，當(dāng)出現(xiàn)有利于復(fù)合污染發(fā)生的氣象條件時(shí)，主要通過管控企業(yè)排放、限制車輛出行等措施應(yīng)對緊急天氣，即管控反應(yīng)前體物來實(shí)現(xiàn)PM與O協(xié)同控制. 通過調(diào)研文獻(xiàn)，提供以下幾種PM與O復(fù)合污染協(xié)同控制思路.

4.1 控制VOCs和NOx濃度

VOCs和NO是O與PM的直接共同前體物，VOCs和NO通過直接參與自由基循環(huán)以及NO循環(huán)從而直接影響PM與O復(fù)合污染的形成，因此大部分研究主要對VOCs和NO進(jìn)行控制. Huang等研究發(fā)現(xiàn)，在冬季控制VOCs能有效減少霧霾的發(fā)生以及減少大氣中的O污染. Li等發(fā)現(xiàn)，在中國控制NO和VOCs能相對有效地降低PM和O，在40%有機(jī)PM由VOCs氧化而成的條件下，若減少10%的VOCs排放，能使PM濃度下降1.2%.

PM和O復(fù)合污染的控制需區(qū)分VOCs敏感(控制NO排放，污染減緩不明顯甚至加重)和NO敏感(控制VOCs排放，污染減緩不明顯甚至加重)，根據(jù)前體物敏感性對VOCs和NO分別控制，各自按照不同比例進(jìn)行科學(xué)減排，由于區(qū)域的差異性，PM和O對VOCs和NO的敏感性不同. Shao等研究發(fā)現(xiàn)，京津冀地區(qū)和長三角地區(qū)對NO和VOCs敏感，需控制NO和VOCs排放源，而珠三角則對VOCs敏感，需控制VOCs排放源. 理論減排比例因前體物敏感性不同而差異較大，不同減排比例對復(fù)合污染的控制有較大影響. Xiang等研究發(fā)現(xiàn)，2015-2017年京津冀及周邊地區(qū)冬季PM和夏季O對NO和VOCs敏感，夏季PM對VOCs的敏感性較低，因此提出“先控制VOCs，再控制NO”的策略，即在考慮減排成本的情況下，第一階段減少60%的VOCs排放和20%的NO排放，第二階段減少剩余NO和VOCs排放，利用CEKMA (combined empirical kinetics modeling approach，組合經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型法)曲線法證明該減排方案對控制PM和O復(fù)合污染效率(接近90%)最高. Xing等研究發(fā)現(xiàn)，在NO敏感區(qū)間，使VOCs與NO減排量之比為0.4，能有效降低PM與O濃度. 因此，各地區(qū)在控制NO和VOCs時(shí)需確定地區(qū)敏感物，通過科學(xué)計(jì)算與模擬分別對VOCs和NO進(jìn)行不同比例的減排，以期控制PM與O復(fù)合污染的發(fā)生.

另外，VOCs包括人為源排放以及生物源排放，生物源排放可對PM與O濃度產(chǎn)生一定影響，Tagaris等運(yùn)用社會(huì)多尺度空氣質(zhì)量模型模擬運(yùn)算后發(fā)現(xiàn)，歐洲地區(qū)將生物源排放納入模型核算后，減少了1.9%，則增加了5.7%(相對于不納入生物源排放的核算結(jié)果). 盡管生物源排放的VOCs較多，但參與O與PM形成的VOCs主要來自人為源排放. Li等研究表明，在2016年G20杭州峰會(huì)期間實(shí)行關(guān)閉高污染工業(yè)、限制交通和建筑排放措施后，比預(yù)測未實(shí)施措施下排放量減少56%，減少25.4%. 因此在計(jì)算VOCs減排比例時(shí)，需要分清總VOCs減排和人為源VOCs減排.

4.2 控制HONO污染

科學(xué)控制HONO可減少白天PM與O復(fù)合污染的發(fā)生. HONO作為間接共同前體物在早上(小于400 nm紫外光輻射)即可光解生成·OH，是·OH的第二貢獻(xiàn)源(第一貢獻(xiàn)源為O光解). ·OH是大氣中最主要的氧化劑之一，其推動(dòng)自由基循環(huán)，從而影響PM與O濃度. 因此，HONO一般在夜晚儲(chǔ)存，夜間儲(chǔ)存的量直接影響白天大氣中的氧化性. Li等研究發(fā)現(xiàn)，3種HONO源(即HONO直接排放、光激發(fā)態(tài)NO與水蒸氣反應(yīng)以及氣溶膠表面的NO非均相反應(yīng))可顯著增加白天PM與O的濃度，且在NO排放量較高地區(qū)，HONO的增加會(huì)增加O的最大濃度. 也有研究表明，在PM濃度超過96 μg/m、O濃度超過160 μg/m的“雙高水平”下，HONO濃度與O濃度呈明顯的負(fù)相關(guān). 因此，在“雙高水平”下，對HONO的控制需要科學(xué)規(guī)劃.

4.3 控制NH3排放

NO和SO是PM的重要組成部分，減少NO和SO排放可降低PM濃度，但PM濃度降幅不如NO顯著，其原因可能與NH濃度升高有關(guān). NH作為間接共同前體物，控制NH排放具有控制PM與O復(fù)合污染發(fā)生的潛力. Xing等研究表明，每減少1%的NH排放，PM濃度可減少0.04～0.15 μg/m，在VOCs敏感區(qū)間向NO敏感區(qū)間過渡的過程中，通過控制NH、VOCs及NO排放可控制O濃度增加，且使PM濃度下降. Xing等也發(fā)現(xiàn)，在控制NH排放的條件下，能有效減少PM濃度.

4.4 控制人為氯排放

Cl·是大氣中主要的氧化劑之一. 由圖1可見，·OH可以與VOCs反應(yīng)〔見式(5)〕，是自由基循環(huán)的重要中間物，然而Cl·與VOCs反應(yīng)更快，可加速自由基循環(huán)中R·的形成，并生成HCl危害環(huán)境. Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，我國2014年11月人為氯排放使PM濃度增加了9.1%，而O濃度在11月減少了4.3%.

4.5 其他措施

除控制上述前體物外，控制其他污染物質(zhì)也能控制PM與O復(fù)合污染. Fiore等研究表明，甲烷(CH)在NO的存在下增加了對流層O的濃度，優(yōu)先對CH和高BC/OC (黑炭與有機(jī)碳濃度之比)污染源實(shí)施控制，可降低全球O背景值以及顆粒物污染水平，并能減緩溫室效應(yīng)，效率高于CO減排.

5 不足與展望

目前，關(guān)于PM與O機(jī)理及防控開展了相關(guān)研究與實(shí)踐，在PM與O的生成機(jī)理及影響因素方面獲得了比較詳盡的定性結(jié)論. 但仍存在基礎(chǔ)科學(xué)研究不充分、控制管理不完善的問題，存在的問題以及提出的改進(jìn)措施建議有以下幾點(diǎn).

5.1 科學(xué)研究

a)對PM與O復(fù)合污染形成機(jī)制的基礎(chǔ)研究較為鮮見，對目前污染現(xiàn)象仍處于理論階段，缺乏相關(guān)試驗(yàn)佐證. 需要綜合利用多種方法針對多個(gè)尺度和空間維度的PM與O復(fù)合污染機(jī)理開展更深入和廣泛的研究，制定完善且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)，利用試驗(yàn)結(jié)果為完善現(xiàn)有理論或創(chuàng)新理論提供夯實(shí)支撐.

b)量化PM與O之間內(nèi)在機(jī)理關(guān)系，量化外界環(huán)境因素對PM與O影響程度以及潛在影響物質(zhì)的研究尚有不足. 需通過模擬室外條件以及控制多因素變量，加快實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)，為制定更加準(zhǔn)確、量化、高效的控制對策提供數(shù)據(jù)支持.

c)結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、污染監(jiān)測數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，建立PM與O復(fù)合污染演變模擬模型，預(yù)測PM與O復(fù)合污染變化趨勢的研究較為缺乏. 需要提高重要前體物的監(jiān)測能力，同時(shí)改進(jìn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)，突破PM與O污染監(jiān)測手段，結(jié)合多源數(shù)據(jù)建立高預(yù)測精度的污染演變模擬模型，為PM與O復(fù)合污染控制提供有效支撐.

5.2 控制管理

a)前體物排放管理措施較弱. 目前，我國在VOCs、HONO等反應(yīng)前體物排放管理方面重視程度不足，管控前體物排放的法律法規(guī)較薄弱，導(dǎo)致VOCs等前體物排放量較大，影響嚴(yán)重. 需要重點(diǎn)管控排放反應(yīng)前體物的污染源，排查各行業(yè)的反應(yīng)前體物排放情況，制定完善的管控法律法規(guī)與嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，利用法律、行政、經(jīng)濟(jì)等綜合手段加大前體物排放整治工作，同時(shí)加快VOCs等反應(yīng)前體物的治理技術(shù)體系和科技研發(fā).

b)缺乏國家級、省級層面的聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制. 目前，我國PM與O復(fù)合污染問題在重點(diǎn)區(qū)域(如京津冀、珠三角等區(qū)域)運(yùn)用了協(xié)同聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，而其他地區(qū)仍存在“各自為營”的現(xiàn)象，導(dǎo)致部門工作不協(xié)調(diào)、信息孤立等情況常有發(fā)生. 需要加快建設(shè)國家級、省級層面PM與O協(xié)同聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，推動(dòng)“大氣重污染成因與治理攻關(guān)項(xiàng)目”在PM與O協(xié)同控制領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)揮大氣攻關(guān)中心“一市一策”等機(jī)制作用，形成部門之間緊密聯(lián)系、區(qū)域協(xié)同步調(diào)一致、信息平臺(tái)共享的良性態(tài)勢.

c)治理研究成果轉(zhuǎn)化率較低. 國內(nèi)外在PM與O復(fù)合污染治理研究成果較多，但只有少部分研究將成果應(yīng)用于實(shí)際治理中. 因此，需要建立科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化機(jī)制，設(shè)立PM與O復(fù)合污染治理專項(xiàng)，組織有關(guān)專家進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)；同時(shí)，邊研究邊應(yīng)用，將科研成果運(yùn)用在我國不同區(qū)域的PM與O復(fù)合污染治理中.