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2013年9月《大氣污染防治行動計劃》(簡稱‘大氣十條’)實施以來,中國人為源大氣污染物排放得到了有效控制,大氣常規(guī)污染物濃度隨之出現(xiàn)了顯著下降。汞是可進(jìn)行跨國界傳輸?shù)娜蛐源髿庵亟饘傥廴疚?。由于缺乏可靠的觀測數(shù)據(jù),目前對中國大氣汞濃度和人為源排放量的長期變化趨勢的認(rèn)識很不清楚。
近日,中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所馮新斌研究員和付學(xué)吾研究員聯(lián)合國內(nèi)外科研人員在《國家科學(xué)評論》上發(fā)表研究論文,基于中國與其它北半球背景區(qū)大氣汞長期連續(xù)觀測數(shù)據(jù),分析了近15年來中國大氣汞的變化趨勢和驅(qū)動因素,估算了‘大氣十條’實施以來中國人為源大氣汞減排量。
該研究中,研究人員:
揭示了中國大氣汞濃度的長期變化趨勢
以長期連續(xù)觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),發(fā)現(xiàn)2013年“大氣十條”實施前后中國大氣汞濃度分別呈上升和下降趨勢,其中2013-2022年中國大氣汞濃度下降了38.6%±12.7%,約是同期其它北半球背景區(qū)降幅(5.7-13.5%)的4倍(圖1)。2022年中國背景區(qū)大氣汞平均濃度為1.48 ng m-3,與其它北半球背景區(qū)平均濃度基本一致。
圖1、2008年以來中國大氣汞和其它污染物濃度變化趨勢。(A)中國與北半球其它地區(qū)大氣汞濃度變化趨勢對比;(B)中國近地表大氣常規(guī)污染物濃度和人為源汞排放量變化趨勢
發(fā)現(xiàn)人為源減排是驅(qū)動中國大氣汞濃度下降的重要因素
基于源匯關(guān)系模型明確了人為源汞排放是影響中國背景區(qū)大氣汞濃度變化的關(guān)鍵因素(圖2),發(fā)現(xiàn)2008年以來中國大氣汞濃度與常規(guī)大氣污染物濃度的變化趨勢和幅度基本吻合(圖1)。作者結(jié)合全球大氣汞背景、植物吸收、地表汞再釋放和大氣化學(xué)等變量相關(guān)性分析,證明‘大氣十條’的實施實現(xiàn)了人為源大氣汞的協(xié)同減排,是驅(qū)動中國大氣汞濃度顯著下降的重要因素。
圖2、人為源汞排放對區(qū)域大氣汞濃度變化的影響。(A)青海瓦里關(guān)全球大氣基準(zhǔn)站;(B)吉林長白山區(qū)域大氣本底站;(C)云南哀牢山區(qū)域大氣本底站;(D)浙江大梅山區(qū)域大氣本底站
估算了2013年以來中國人為源大氣汞減排量
采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)深度學(xué)習(xí)研究手段,確定了人為源汞排放和大氣汞濃度變化的定量關(guān)系,基于機器學(xué)習(xí)和經(jīng)驗公式模式,估算了‘大氣十條’實施以來中國人為源汞排放的時空變化。2013-2022中國人為源大氣汞減排約38-50%,絕大部分減排出現(xiàn)在2013-2019年,減排最為顯著的區(qū)域是華北、西南和華東地區(qū)(圖3)。
圖3、估算的中國人為源大氣汞排放的時空變化特征。(A)2013年來中國人為源大氣汞排放逐年變化特征(以2013年為基準(zhǔn));(B)2022-2013年中國人為源大氣汞排放量變化空間分布特征
該研究表明,中國的減排行動為全球大氣汞減排做出了重要貢獻(xiàn),是近十年來北半球大氣汞濃度下降的一個重要因素。傳統(tǒng)的全球汞循環(huán)模型認(rèn)為人為源排放在全球大氣汞排放中的占比較少(~25%),而本研究發(fā)現(xiàn)控制人為源排放能有效降低大氣汞濃度,表明人為源汞排放對全球大氣汞循環(huán)的影響要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)認(rèn)識。
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