科學網—氮氧化物減少不會導致PM2.5增加

2020-11-25 科學網

汽車尾氣中包含氮氧化物 圖片來源: sciencedaily

新的研究表明，碳氫化合物轉化為PM2.5的容易程度隨著不同成分的存在而改變，反應速率也隨之改變。這兩種效應意味著，最終氮氧化物的下降將導致空氣中PM2.5濃度的下降。

空氣汙染是人類健康的一個主要危害，對於兒童、老年人和那些有呼吸道疾病或心臟問題的人來說尤其如此。

空氣中存在的無形化學物質無時無刻不在發生變化。按照人們通常的理解，隨著排放量的下降，天空應該會變得更加透明，空氣品質會更好。但也有一些科學研究結果表明，氮氧化物的減少可能會導致空氣中含碳化合物更容易轉化成危害人類健康的小顆粒——PM2.5（可滯留在肺部的微粒）。這讓空氣品質監管機構憂心忡忡，他們不知道氮氧化物和PM2.5之間到底是什麼關係。

空氣品質監管機構現在可以鬆一口氣了。華盛頓大學領導的一項研究成果前不久發表在《美國國家科學院院刊》上，它提供了一個更全面的圖像，描述了氮氧化物和PM2.5之間的關係。

研究結果表明，氮氧化物的減少最終會使空氣更清潔——當然，這可能需要更長的時間。

這項研究中的一個關鍵成果是，氮氧化物的濃度如何影響空氣中PM2.5的形成。研究人員發現，通過改變碳氫化合物的化學成分，這些碳氫化合物很容易轉化成直徑小於2.5微米（相當於人類頭髮寬度3%）的微粒。

「我們發現有兩種不同的PM2.5形成機制。」論文第一作者Joel Thornton、華盛頓大學大氣科學教授說，「一種是添加氮氧化物促進PM2.5的形成，另一種是添加氮氧化物抑制PM2.5的形成。」

這一發現有助於解釋為什麼近年來即使所有類型的排放量都在下降，北美部分地區的空氣品質卻沒有明顯改善的原因。

「我們會這樣對公眾說：『堅持住，別擔心。在某些地方，情況可能會變得更糟，但總的來說，情況應該會好轉。」Joel Thornton說。

這種複雜關係的發現也有助於大氣科學家預測，隨著排放量進一步下降，空氣將如何變化。

碳氫化合物氣體，即來自天然來源或化石燃料的碳基化合物，不易轉化為PM2.5。只有通過空氣中涉及自由基的一系列化學反應，才能將烴蒸氣轉化為顆粒，而空氣中的自由基是在陽光照射下產生並被氮氧化物調節的。

這項研究結合2013年以來美國東南部城市上空的實地觀測數據，以及在太平洋西北國家實驗室進行的實驗，得出了上述結論。

新的研究表明，碳氫化合物轉化為PM2.5的容易程度隨著不同成分的存在而改變，反應速率也隨之改變。為了描述氮氧化物對區域PM2.5的影響，這兩個因素都必須考慮。即使碳氫化合物形成PM2.5的過程隨著氮氧化物的下降而變得更容易，但總體的化學反應速度也會減慢。總的來說，這兩種效應意味著，最終氮氧化物的下降將導致空氣中PM2.5濃度的下降。

Thornton說：「在美國的大多數城市，空氣中氮氧化物的含量都足夠低，我們已經越過了這一關。」

Thornton小組的研究還表明，為什麼冬季比夏季更容易產生大氣汙染。因為不同的溫度提供了不同的化學反應條件，從而使空氣中化學物質的反應規模及速度都不同。

（呂小羽編譯）

相關論文信息：DOI: 10.1073/pnas.1810774116

《中國科學報》 (2019-04-09 第7版 生態環境)

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