本期嘉宾：哈佛-南信大空气质量和气候联合实验室研究团队
采访人 刘钊
由于PM2.5对臭氧污染有抑制作用，当PM2.5浓度下降时，臭氧污染若不加以控制，将会逐渐抬头。研究发现，需要同时控制臭氧污染的两种重要来源——氮氧化物和挥发性有机化合物排放，才能在降低PM2.5浓度的同时，降低臭氧污染影响。
通过持续治理，令人呼吸困难的PM2.5污染已经有了明显好转。但如同那句俗话“按下葫芦浮起瓢”——臭氧污染却在悄无声息地抬头。一项研究发现，高浓度的PM2.5会抑制臭氧污染，而随着PM2.5浓度逐渐降低，对臭氧污染的控制更应受到重视。我们需要一种新的策略，协同治理PM2.5与臭氧污染。
PM2.5受控 臭氧抬头
回望2013年，国务院出台《大气污染防治行动计划》，提出了到2017年可吸入颗粒物浓度的控制目标，北京、上海等多个城市随即出台《清洁空气行动计划》（2013-2017）。一场声势浩大的对PM2.5的围剿随之展开。这一行动将PM2.5定位为对公众健康的最紧急威胁，其主要控制排放的重点是燃煤产生的一次颗粒物和二氧化硫（SO2）。
如今5年早已过去，今天，我国城市地区的PM2.5浓度下降了30％~40％，可谓成果显著。但与此同时，地表臭氧浓度却一再增加。臭氧污染对人体健康、植被、农作物和建筑物均造成了不同程度的不良影响。
空气中的臭氧主要来自氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）的光化学氧化。2013年至2017年，我国人为排放的氮氧化物减少20％，而挥发性有机化合物的排放增加2％。显然，仅用排放趋势不能解释臭氧的增加。
研究者将目光聚集到了PM2.5的下降上，使用数值模型模拟后，他们发现，臭氧的增加可能与PM2.5的降低有关，因为PM2.5会清除超氧化氢（HO2）和氮氧化物NOx自由基，阻止它们产生臭氧。
高浓度PM2.5抑制臭氧污染
这项研究由哈佛-南信大空气质量和气候联合实验室完成，近日在《自然-地球科学》期刊上在线发表。
为了验证PM2.5抑制臭氧产生这一观点，研究人员选取了2013年至2017年开展清洁空气行动的四个特大城市群：华北平原（106个站点）、长三角（84个站点）、珠三角（66个站点）和四川盆地（71个站点）。
在观测数据中，臭氧与PM2.5浓度通常呈正相关。这种正相关性是受污染地区夏季观测的典型特征，因为夏季臭氧和PM2.5污染增长所需的气象条件类似。
论文第一作者李柯表示，观测发现，华北平原的PM2.5增加到大约100微克每立方米，臭氧水平稳定在80ppb（1ppb=十亿分之一）左右。而去除PM2.5对化学和光解的影响后，臭氧直到达到110ppb时才会稳定下来。 当PM2.5超过80微克每立方米时，相对于无PM2.5的条件，它可以抑制约25ppb的臭氧产生。
研究人员在模型中加入了进一步的敏感性实验，以分离出PM2.5对臭氧的不同影响。PM2.5对臭氧的最大影响来自吸收HO2，其次是吸收NOx。PM2.5对HO2自由基和NOx进行了非均相吸收，抑制了臭氧的化学生成。
减排应更具策略性
抑制臭氧污染的手段，就是对NOx和VOCs进行排放控制。而了解了PM2.5对臭氧生成的影响，就可以使这种减排目标制定更科学、更具策略性。
简单地说，由于PM2.5对HO2和NOx的吸收，臭氧对NOx减排的敏感性降低，即对于控制臭氧而言，限制排放NOx就不再那么有效，因此更需要控制VOCs的排放。
目前，我国VOCs的排放量尚未减少。根据生态环境部新的 《清洁空气行动计划》（2018–2020年），相对2017年，2020年的PM2.5浓度、NOx和VOCs排放量需要降低8%、9%和10%。考虑到过去五年，PM2.5快速降低造成华北地区臭氧增加约1ppb/年，那么如果该目标实现，在降低PM2.5的同时，臭氧污染会受到怎样的影响呢？
对华北地区模拟研究表明，在气象条件不变的前提下，到2020年的目标实现后，降低PM2.5浓度、减排NOx和VOCs会导致华北地区平均夏季臭氧浓度分别增加0.6ppb、减少0.5ppb和减少1ppb。
这表明仅仅减排NOx不足以抵消PM2.5浓度下降带来的臭氧浓度增加，只有同时减排NOx和VOCs，才能有效遏制臭氧浓度上升趋势。特别是在PM2.5浓度相对较高时，其下降造成的臭氧浓度上升更加明显，此时减排VOCs更有效。
近期研究表明，我国的VOCs排放量仍处在上升态势。未来，唯有同时减排NOx和VOCs，特别是减排能同时形成臭氧和二次有机气溶胶的高活性芳香烃VOCs，才能够更有效地实现霾和臭氧治理的双赢。
