南京信息工程大学Nature Geoscience｜由于温度引起的人为挥发性有机化合物排放，导致热浪中的城市臭氧增加

生态环境科学 · 公众号 · · 2025-01-04 08:18

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转自：地球平衡与稳态

主要内容

城市臭氧（O 3 ）污染与温度相关，热浪期间经常出现较高的O 3 污染，威胁公众健康。然而，关于人为挥发性有机化合物 (AVOC) 前体排放如何随温度变化的数据有限，阻碍了了解它们对O 3 的影响。在此，我们根据环境测量、排放测试和空气质量建模表明，上海热浪期间非燃烧AVOC排放（例如挥发性化学产品）的增加显著导致了O 3 的增加。当温度从25 °C升至35°C 时，由于空气停滞和排放量增加，AVOC 浓度会增加约两倍。在热浪期间，较高的浓度会导致VOC OH反应性增加 82%。空气质量模拟表明，温度驱动的AVOC排放增加占反应性增加的 8% (1.6/s)，并使O 3 增加4.6ppb。此外，我们预测含氧 VOC 的OH 反应性会更显着（两倍）增加，促进自由基产生和O 3 形成。在热浪期间，AVOC 排放量的增加会导致中国东部大城市的O 3 增加，并且类似的影响也可能发生在全球其他对AVOC敏感的特大城市。减少AVOC排放，特别是目前了解和监管较少的非燃烧源排放，可以减轻热浪期间城市环境中潜在的O 3 污染。

本研究探讨了上海观测到的AVOC水平与温度之间的联系，上海是一座位于中国东部长江三角洲 (YRD) 的特大城市，AVOC排放量很大，包括大量溶剂的使用，可能受到温度的调节。我们将实验得出的AVOC排放量随温度的变化纳入社区多尺度空气质量 (CMAQ) 模型，并推断出AVOC 排放量增加在热浪期间导致O 3 水平升高的作用。

相关图表

图1：上海2018-2020年夏季臭氧浓度、VOC ERs和OH反应性与温度的关系

图 2：高温下 VOC 浓度、OH 反应性和自由基产生的增强

图 3：热浪期间 AVOC 排放增强对臭氧化学的影响

图 4：热浪期间温度引起的 AVOC 排放如何可能加剧对 AVOC 敏感的特大城市中的臭氧污染

启示与总结

迄今为止，可能与温度相关的非燃烧源约占中国和美国 AVOC 排放量的一半。鉴于预期对燃烧源的严格控制（特别是与碳中和政策协同减少CO 2 排放），未来 AVOC 排放可能对温度变得越来越敏感。最近对洛杉矶盆地 2010 年至 2018 年芳烃的测量显示，与早些年（1999 年至 2009 年）的观测结果相比，与温度的相关性更大。由于甲苯和二甲苯等有害空气污染物具有很强的温度依赖性，因此应进一步研究这种现象。与生物排放在洛杉矶温度驱动的OH反应性和臭氧形成的增加中占主导地位相比，我们的研究结果强调，温度对蒸发AVOC排放的影响在上海同样重要。值得注意的是，生物源排放在极高温度下受到抑制且不可控，凸显了热浪期间AVOC排放升高的影响相对显著，这将放大臭氧气候损失，并对改善特大城市空气质量和公共卫生构成更大挑战。

文献参考

Qin, M., She, Y., Wang, M. et al. Increased urban ozone in heatwaves due to temperature-induced emissions of anthropogenic volatile organic compounds. Nat. Geosci. (2025).

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