我院大气环境中心在《Science Bulletin》发表最新科研成果

——天然气燃烧源对我国大气硝酸盐颗粒物具有重要贡献

近日，南京信息工程大学生态与应用气象学院大气环境中心同位素大气环境课题组林煜棋教授等在大气硝酸盐研究方面取得新进展，该研究以“Important Contributions of Natural Gas Combustion to Atmospheric Nitrate Aerosols in China: Insights from Stable Nitrogen Isotopes”为题于2024年8月被自然科学综合性领域顶级期刊《Science Bulletin》（中科院分区为1区，TOP期刊）接收, 课题组章炎麟教授为论文通讯作者。

近年来，为降低大气PM_2.5浓度和改善空气质量，国内多个城市执行“煤改气”的政策，无论工业或民生取暖，均以燃气代替燃煤，全国天然气的消费量从2013年1209亿立方米增加至2023年的2324亿立方米，成为我国主要能源之一。过去的研究表明，燃烧天然气会排放氮氧化物（NO_x），因此，天然气燃烧源可能是国内大气硝酸盐的潜在来源。本研究基于2013年至2021年我国10个城市冬季大气PM_2.5硝酸盐稳定氮同位素观测数据，定量研究了燃烧天然气对我国大气硝酸盐颗粒物贡献的时空变化特征。研究结果显示，我国天然气燃烧源对大气硝酸盐颗粒物的贡献约为6.3%-43.0%(图1)，并呈现出南方城市高于北方城市的空间分布特征。此外，北京市天然气逐渐代替煤成为主要燃料，天然气燃烧源对大气硝酸盐的贡献从2013年6.9%上升至2021年的11.4%(图2)。根据同位素质量守恒模型与“自下而上”方法，估算出了北京燃烧天然气NO_x排放系数从2013年的5.7 g·m^-3下降至2020年的3.3 g·m^-3。然而，本研究中NO_x排放系数估算值是MEIC排放量资料库天然气燃烧源参考值的1.1-4.8倍（图3），说明了国内天然气燃烧源的NO_x排放量可能被低估, 此结果进一步表明天然气燃烧源是国内大气硝酸盐的重要污染源，未来关于降低大气硝酸盐浓度的政策，需考虑改善燃气对NO_x排放的削减量。

该研究得到国家自然科学基金（项目号：42325304和4210723）的支持。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.06.038。

图1.我国10个城市大气PM_2.5硝酸盐污染来源解析结果。图中Y轴为各污染源对硝酸盐的贡献占比，包括燃煤(CC)、天然气(NG)、交通(VE)、生物质燃烧(BB)和土壤排放(SE)

图2.2013至2021年北京大气PM_2.5硝酸盐污染来源解析结果

图3.本研究估算和MEIC资料库使用的天然气燃烧源NO_x排放系数（EF_NOx-NG）比较