【谷騰環保網訊】“十三五(wu)”時(shi)期以來，我國(guo)的(de)(de)環境(jing)污染(ran)治(zhi)理力度(du)之大(da)前所未有(you)，大(da)氣環境(jing)質(zhi)量(liang)明顯改(gai)善。但是，大(da)氣污染(ran)防治(zhi)形(xing)勢仍(reng)然嚴峻(jun)。2020年，全國(guo)大(da)氣PM2.5年均質(zhi)量(liang)濃(nong)度(du)是世(shi)界衛生組織準(zhun)則值的(de)(de)6.6倍(bei)，仍(reng)有(you)37.1%的(de)(de)城市PM2.5濃(nong)度(du)超(chao)過(guo)國(guo)家二(er)級環境(jing)空(kong)氣質(zhi)量(liang)標準(zhun)。O3污染(ran)呈現持續(xu)升高態勢，京(jing)津冀“2+26”城市的(de)(de)O3日最(zui)大(da)8小(xiao)時(shi)濃(nong)度(du)第90百分位數約為美國(guo)洛杉磯等污染(ran)較重城市的(de)(de)1.5倍(bei)—1.8倍(bei)，O3已成為僅次(ci)于PM2.5的(de)(de)影響空(kong)氣質(zhi)量(liang)的(de)(de)重要污染(ran)物。因此(ci)，PM2.5和O3協同控(kong)制已成為持續(xu)改(gai)善空(kong)氣質(zhi)量(liang)的(de)(de)關(guan)鍵。

優化NOx與VOCs協同減排路徑的必要性

PM2.5和(he)O3的(de)生(sheng)成具有共同(tong)(tong)來(lai)源，NOx和(he)VOCs是兩(liang)者共同(tong)(tong)的(de)前體物，因此(ci)對PM2.5和(he)O3的(de)協同(tong)(tong)控(kong)制(zhi)具備基本條(tiao)件。NOx和(he)VOCs在一定比(bi)例下通過大氣(qi)光化(hua)學反應會產生(sheng)O3。如果NOx和(he)VOCs控(kong)制(zhi)比(bi)例不當可(ke)能導致O3濃(nong)度的(de)增加，還可(ke)能進一步(bu)影響二次顆(ke)粒物的(de)生(sheng)成。因此(ci)，只(zhi)有優化(hua)NOx與VOCs協同(tong)(tong)減排路徑(jing)，才能實現(xian)PM2.5和(he)O3的(de)協同(tong)(tong)治理。

優化(hua)NOx和(he)VOCs減(jian)(jian)排(pai)(pai)(pai)策略(lve)，將長期(qi)濃度的(de)(de)持續(xu)降低(di)與短期(qi)減(jian)(jian)少(shao)高濃度暴露(lu)的(de)(de)需求(qiu)銜接起來，還(huan)能(neng)在減(jian)(jian)排(pai)(pai)(pai)期(qi)間帶來顯著的(de)(de)健康(kang)和(he)生態(tai)收(shou)益。從(cong)長期(qi)來看，可確(que)立成本最小為目標，確(que)定(ding)達標要求(qiu)下NOx和(he)VOCs減(jian)(jian)排(pai)(pai)(pai)的(de)(de)最優策略(lve)。但由于實(shi)現空(kong)氣質量(liang)達標需要大量(liang)減(jian)(jian)少(shao)前(qian)體物排(pai)(pai)(pai)放(fang)，可能(neng)需要10年以(yi)上(shang)的(de)(de)時間，因(yin)此即使減(jian)(jian)排(pai)(pai)(pai)總量(liang)確(que)定(ding)，不同的(de)(de)NOx和(he)VOCs控(kong)(kong)制路徑可以(yi)在減(jian)(jian)排(pai)(pai)(pai)期(qi)間產生不同的(de)(de)收(shou)益。由于當前(qian)O3對VOCs較為敏感，因(yin)此在VOCs排(pai)(pai)(pai)放(fang)控(kong)(kong)制速度更快的(de)(de)情況下，能(neng)在整個控(kong)(kong)制NOx期(qi)間內盡早額(e)(e)外(wai)降低(di)PM2.5和(he)O3濃度，減(jian)(jian)少(shao)PM2.5和(he)O3對人(ren)群(qun)健康(kang)和(he)生態(tai)系統帶來的(de)(de)不利影響，從(cong)而產生額(e)(e)外(wai)的(de)(de)且高于VOCs控(kong)(kong)制成本的(de)(de)健康(kang)和(he)生態(tai)效益。

NOx深度減排是實現京津冀地區PM2.5和O3達標的關鍵

近年(nian)觀測(ce)數據(ju)表明，京津冀地區(qu)硝(xiao)酸鹽區(qu)域性(xing)(xing)污(wu)染十分(fen)突出，已經(jing)成為PM2.5中最(zui)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)二次無機組分(fen)，其(qi)濃(nong)度(du)快速上升已成為PM2.5爆(bao)發(fa)式增長的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵因素之一(yi)。NOx是硝(xiao)酸鹽的(de)(de)(de)(de)(de)前體物，因此控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)PM2.5污(wu)染需(xu)(xu)要(yao)對NOx進行控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)。O3高污(wu)染時段出現在(zai)夏季，受夏季氣象(xiang)條件和較高的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)然源(yuan)VOCs排放等因素的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，NOx的(de)(de)(de)(de)(de)深度(du)減排才(cai)能(neng)最(zui)終降(jiang)低(di)這一(yi)時段的(de)(de)(de)(de)(de)O3濃(nong)度(du)。但需(xu)(xu)注意的(de)(de)(de)(de)(de)是，由于(yu)(yu)非線性(xing)(xing)響(xiang)應關系，從短期(qi)來看，NOx的(de)(de)(de)(de)(de)單一(yi)減排可(ke)能(neng)使得O3濃(nong)度(du)增加(jia)，因此，在(zai)制(zhi)(zhi)(zhi)定近期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)減排策略時，需(xu)(xu)要(yao)考慮如何協(xie)同控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)VOCs和NOx。而當我們討論達(da)標(biao)要(yao)求下的(de)(de)(de)(de)(de)減排需(xu)(xu)求時，NOx的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)是必不可(ke)少的(de)(de)(de)(de)(de)，它的(de)(de)(de)(de)(de)深度(du)減排對于(yu)(yu)持續降(jiang)低(di)PM2.5濃(nong)度(du)、減少O3生成至關重要(yao)。

控(kong)制(zhi)O3污(wu)染在歐美發達(da)國家也(ye)是一個(ge)難(nan)題(ti)，美國大洛(luo)杉(shan)磯地(di)區（南海岸空氣(qi)盆地(di)）是全美最大的(de)(de)不達(da)標區域。與(yu)北京的(de)(de)情況類(lei)似(si)，洛(luo)杉(shan)磯也(ye)經常會出現(xian)逆溫現(xian)象(xiang)，導致當地(di)污(wu)染物擴散不出去，NOx與(yu)VOCs在大氣(qi)中相互(hu)作用形(xing)成更多O3。鑒于(yu)當地(di)地(di)理與(yu)氣(qi)候特點(dian)，南海岸空氣(qi)質量管理局(ju)（SCAQMD）考慮了三個(ge)O3的(de)(de)控(kong)制(zhi)策(ce)(ce)略(lve)(lve)（僅治(zhi)理NOx的(de)(de)策(ce)(ce)略(lve)(lve)、僅治(zhi)理VOCs的(de)(de)策(ce)(ce)略(lve)(lve)、NOx-VOCs均等策(ce)(ce)略(lve)(lve)），通過(guo)大量數據采(cai)集和建模分(fen)析，最終決(jue)定，把NOx排(pai)放(fang)削減作為其O3控(kong)制(zhi)的(de)(de)主(zhu)要策(ce)(ce)略(lve)(lve)，同時采(cai)取適(shi)當策(ce)(ce)略(lve)(lve)性(xing)的(de)(de)VOCs減排(pai)。這一策(ce)(ce)略(lve)(lve)能緩解O3在NOx富集地(di)區初期(qi)的(de)(de)增加，實現(xian)O3濃度(du)達(da)標，并為PM2.5等的(de)(de)治(zhi)理帶來協同效(xiao)應。

京津冀地區需制定季節性的減排策略

不同(tong)季(ji)節，PM2.5與O3濃度(du)的(de)(de)(de)特征(zheng)有(you)較大差(cha)異(yi)，二者對(dui)(dui)前體(ti)物排放(fang)的(de)(de)(de)響(xiang)應也不同(tong)，因(yin)此(ci)污(wu)染治理(li)需(xu)(xu)要各有(you)側重。在冬(dong)(dong)季(ji)，O3化(hua)學處于(yu)VOCs敏感(gan)區(qu)，NOx減(jian)少(shao)會使O3增(zeng)加(jia)。但(dan)冬(dong)(dong)季(ji)O3濃度(du)本(ben)身較低(di)(di)(di)，應側重于(yu)對(dui)(dui)PM2.5的(de)(de)(de)控制(zhi)。但(dan)如(ru)果只控制(zhi)NOx而不控制(zhi)VOCs，可能會增(zeng)加(jia)大氣氧化(hua)性(xing)并顯著(zhu)影響(xiang)二次PM2.5的(de)(de)(de)形成，因(yin)此(ci)需(xu)(xu)要在當(dang)前冬(dong)(dong)季(ji)錯峰生(sheng)產措(cuo)施的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)進(jin)(jin)一步強化(hua)VOCs控制(zhi)。夏季(ji)，PM2.5和O3需(xu)(xu)協同(tong)控制(zhi)。O3對(dui)(dui)NOx排放(fang)的(de)(de)(de)敏感(gan)性(xing)增(zeng)大，NOx排放(fang)量的(de)(de)(de)大幅減(jian)少(shao)對(dui)(dui)于(yu)O3污(wu)染控制(zhi)效(xiao)果比VOCs減(jian)排帶(dai)來的(de)(de)(de)效(xiao)果更好。因(yin)此(ci)，需(xu)(xu)要在VOCs強化(hua)措(cuo)施的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)進(jin)(jin)一步降低(di)(di)(di)區(qu)域NOx排放(fang)，促進(jin)(jin)降低(di)(di)(di)O3峰值濃度(du)。

京津冀地區VOCs和NOx減排比例如何設置？

NOx與VOCs的(de)(de)(de)相對大(da)(da)小是影響(xiang)O3化(hua)學的(de)(de)(de)重要因素(su)之一(yi)。減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)比(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)值(zhi)會受(shou)季節(jie)、控制(zhi)區域(yu)范圍(wei)大(da)(da)小等(deng)的(de)(de)(de)影響(xiang)。當(dang)僅(jin)城(cheng)市單(dan)獨減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)時(shi)，VOCs的(de)(de)(de)減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)要高于NOx。但當(dang)區域(yu)聯合控制(zhi)時(shi)，O3對NOx的(de)(de)(de)敏感性增(zeng)加，控制(zhi)范圍(wei)越大(da)(da)，NOx的(de)(de)(de)減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)帶(dai)來的(de)(de)(de)O3控制(zhi)效(xiao)(xiao)果越好。VOCs/NOx減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)比(bi)(bi)例(li)在一(yi)年內變化(hua)也較大(da)(da)，考慮(lv)區域(yu)聯合控制(zhi)，從冬至(zhi)夏(xia)，京津冀(ji)各城(cheng)市NOx/VOCs減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)比(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)值(zhi)中位(wei)數(shu)約從0.95（12月(yue)）降(jiang)到0.02（7月(yue)）。當(dang)NOx減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)量超過36%—53%時(shi)，VOCs減(jian)(jian)(jian)排(pai)(pai)效(xiao)(xiao)果將小于NOx。

以(yi)北京為例，冷季（1月—2月、11月—2月）VOCs/NOx的減排比值(zhi)在0.68—0.87左右，主要是避(bi)免氧化性增強(qiang)促進二(er)次(ci)顆粒物生成。暖(nuan)季（5月—9月）所需(xu)VOCs/NOx減排比值(zhi)較(jiao)低（約(yue)0.37，7月無須(xu)VOCs控(kong)制(zhi)可使濃(nong)(nong)度(du)降低）。冷暖(nuan)季相交的時(shi)段，VOCs/NOx比值(zhi)約(yue)為0.44。這一時(shi)期，O3濃(nong)(nong)度(du)不高，但仍需(xu)注意(yi)NOx控(kong)制(zhi)的短期不利影響。

還需注意的(de)是，隨著減(jian)排的(de)進行(xing)(xing)，需要考慮污(wu)染物化(hua)(hua)學(xue)生成敏感性(xing)的(de)變(bian)化(hua)(hua)調整(zheng)協同(tong)控制(zhi)策略。在冷(leng)季(ji)(ji)，當NOx持續減(jian)排超過(guo)40%—51%時(shi)，其減(jian)排對于O3的(de)控制(zhi)效果將(jiang)高(gao)于VOCs。在暖(nuan)季(ji)(ji)，當NOx持續減(jian)排超過(guo)21%時(shi)，可進一步促(cu)進O3對NOx敏感性(xing)向正(zheng)敏感性(xing)的(de)轉變(bian)，因此當減(jian)排進行(xing)(xing)到這(zhe)一程(cheng)度(du)，就可以(yi)更加重視(shi)對NOx排放的(de)削減(jian)。

作者單位：清華(hua)大學環境學院

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