2020年新冠疫情期间广州市大气污染物垂直分布特征_梁宇暄.pdf

第 43 卷第 1 期2023 年 1 月Vol.43，No.1Jan.，2023环境科学学报Acta Scientiae Circumstantiae2020年新冠疫情期间广州市大气污染物垂直分布特征梁宇暄1，2，裴成磊3，4，高敏1，2，周声圳1，2，5，6，*，赵军1，2，5，6，张金谱3，4，杭建1，2，5，6，范绍佳1，2，5，61.中山大学大气科学学院和南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），珠海 5190822.环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 5102753.广东省广州生态环境监测中心站，广州 5100064.中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室，广东省环境资源利用与保护重点实验室，广州 5106405.广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室，广州 5102756.热带大气海洋系统科学教育部重点实验室，珠海 519082摘要：为研究新冠疫情发生后广州市实行疫情防控政策对大气污染物浓度的影响，利用广州市2019年12月1日2020年2月29日的空气质量指数数据及广州塔垂直梯度观测站实时监测的PM2.5、PM1.0、NOx、O3、SO2和CO等污染物浓度数据，采用统计分析、污染物特征雷达图及相关性分析等方法，探讨了疫情前后大气污染物的垂直分布、污染特征及其影响因素.结果表明，实施疫情防控政策后，除O3外，其他组分浓度均有 不同程度的下降，其中，NOx下降幅度最大为68.5%，且浓度随着高度上升而降低；其次PM2.5下降39.5%，但PM2.5浓度随高度下降幅度不明显；相反地，O3浓度升高了18.0%，且浓度随着高度上升而增加.研究发现，疫情防控期间NOx浓度的减少导致了O3浓度的积累，从而增强了大气氧化性，促进了高空中二次气溶胶的生成.综上，疫情管控期间污染物的减排对环境空气质量的改善有显著作用，但由于PM2.5、NOx与O3之间复杂的关系，仍需要加强区域间和不同大气污染物的协调控制力度.关键词：大气污染物；垂直分布；污染特征；新冠疫情；广州塔文章编号：0253-2468（2023）01-0192-12 中图分类号：X51 文献标识码：AVertical distribution characteristics of air pollutants in Guangzhou during the COVID-19 pandemic in 2020LIANG Yuxuan1，2，PEI Chenglei3，4，GAO Min1，2，ZHOU Shengzhen1，2，5，6，*，ZHAO Jun1，2，5，6，ZHANG Jinpu3，4，HANG Jian1，2，5，6，FAN Shaojia1，2，5，61.School of Atmospheric Sciences，Sun Yat-sen University，and Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory（Zhuhai），Zhuhai 5190822.Guangdong Provincial Observation and Research Station for Climate Environment and Air Quality Change in the Pearl River Estuary，Guangzhou 5102753.Guangzhou Sub-branch of Guangdong Ecological and Environmental Monitoring Center，Guangzhou 5100064.State Key Laboratory of Organic Geochemistry，Guangdong Key Laboratory of Environmental Protection and Resources Utilization，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 5106405.Guangdong Province Key Laboratory for Climate Change and Natural Disaster Studies，Sun Yat-sen University，Guangzhou 5102756.Key Laboratory of Tropical Atmosphere-Ocean System（Sun Yat-sen University），Ministry of Education，Zhuhai 519082Abstract：This study uses the air quality index data of Guangzhou and the real-time data of the six criteria air pollutants（PM2.5，PM1.0，NOx，O3，SO2 and CO）measured in the vertical gradient observation platform of Canton Tower from December 1，2019 to February 29，2020，to investigate the impact of the lockdown management policy on the concentrations of air pollutants before and after the outbreak of COVID-19 pandemic in Guangzhou.DOI：10.13671/j.hjkxxb.2022.0410梁宇暄，裴成磊，高敏，等.2023.2020年新冠疫情期间广州市大气污染物垂直分布特征 J.环境科学学报，43（1）：192-203LIANG Yuxuan，PEI Chenglei，GAO Min，et al.2023.Vertical distribution characteristics of air pollutants in Guangzhou during the COVID-19 pandemic in 2020 J.Acta Scientiae Circumstantiae，43（1）：192-203收稿日期：2022-08-31 修回日期：2022-10-21 录用日期：2022-11-15基金项目：国家自然科学基金（No.41875152）；广东省自然科学基金（No.2021A1515011556）；中山大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（No.22lgqb11）；南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队项目（No.311020001）；广东省科技计划项目（科技创新平台类）（No.2019B121201002）作者简介：梁宇暄（2000），女，E-mail：env_；*责任作者，E-mail：1 期梁宇暄等：2020年新冠疫情期间广州市大气污染物垂直分布特征Several approaches（i.e.，statistical analysis，pollutant characteristic radar maps and correlation analysis）were employed to study the vertical distribution，characteristics，and influencing factors of air pollutants before and after the pandemic.The results showed that all the pollutants except O3 decreased to some extents after the lockdown，among which the NOx concentration decreased the most by 68.5%with height，followed by the PM2.5 concentration（about 39.5%），although this decrease was not obvious with height.In contrast，the O3 concentration increased by 18.0%with height.Our study indicated that the reduction of NOx concentration during the pandemic lockdown period led to the accumulation of O3 concentration，enhancing the atmospheric oxidation and the formation of secondary aerosols at high altitudes.In summary，the pandemic control measures had a significant effect on the improvement of ambient air quality in Guangzhou.However，strengthening the coordinated control efforts among regions and among different air pollutants is needed due to the complex relationships among PM2.5，NOx and O3.Keywords：air pollutants；vertical distribution；pollution characteristics；COVID-19 pandemic；Canton Tower1引言（Introduction）自2013年实施 大气污染防治行动计划 以来，我国空气质量整体得到了显著改善，以颗粒物为首要污染物的天数逐年减少，PM2.5浓度逐渐降低.但在经济发达地区如京津冀、长三角和珠三角等地区的二次气溶胶和O3污染等问题开始凸显（Li et al.，2020a；Peng et al.，2021；Li et al.，2022b；Tang et al.，2022）.研究表明，珠三角地区PM2.5的二次有机碳（SOC）和硝酸盐占比逐渐增加（Yan et al.，2020）；与此同时，自2013年以来，O3已经取代 PM2.5连续成为珠三角地区的首要污染物，二次污染对珠三角地区空气质量的影响变得更加 重要.O3浓度的升高造成了大气氧化性的上升，促进了二次颗粒物的形成，不利于空气质量的改善.因此，加强PM2.5和O3污染的协同控制成为珠三角地区空气质量改善的重要措施（Li et al.，2020a；高平，2020）.新型冠状病毒疫情的爆发严重影响了人体健康和全球经济，对环境空气质量也造成了一定影响（He et al.，2020；Huang et al.，2021；Pei et al.，2021；Qi et al.，2021）.自2019年12月突发新冠疫情后，我国制定了一系列防控措施，如减少人员及车辆流动、限制城市间和省际间交通、部分企业停工停产等，这些措施均使得大气一次污染物排放量减少.而随着大气一次污染物排放量的急速下降，出现了意想不到的大气污染问题（He et al.，2020；Huang et al.，2021），在疫情管控期间部分地区出现了由二次颗粒物和O3浓度增加造成的大气污染问题（Shakil et al.，2020；Balamurugan et al.，2021；Campbell et al.，2021；Huang et al.，2021）.例如，在我