中国重点控制区PM2.5与O3复合污染事件的伴随模型解析及精准防控策略研究

针对中国PM2.5-O3复合污染协同治理的难题，南方科技大学团队采用CMAQ-Adjoint v5.0多相伴随模型，首次系统量化了京津冀、长三角等四大重点区域污染事件的时空-物种解析排放敏感性。研究发现PM2.5主要受本地排放主导（贡献达79 μg/m?3），而O3受区域传输显著影响（5.2-7.3 ppbv），VOCs和NOx分别贡献15.9 ppbv和16.6 ppbv臭氧生成。该研究为区域差异化精准减排提供了科学范式。

　　

随着中国"蓝天保卫战"的深入推进，PM_2.5浓度虽显著下降，但臭氧(O₃)污染却逆势上升，形成典型的复合污染难题。这种"按下葫芦浮起瓢"的现象背后，是PM_2.5与O₃前体物之间复杂的非线性化学反应，以及跨区域传输的叠加效应。传统正向模型需要多次模拟才能解析污染来源，计算成本高昂且分辨率有限，严重制约了精准治污政策的制定。

南方科技大学环境科学与工程学院土壤污染控制与安全国家重点实验室的研究团队，创新性地运用最新开发的CMAQ-Adjoint v5.0多相伴随模型，对2017年中国四大重点区域（京津冀、长三角、珠三角和四川盆地）的PM_2.5和O₃污染事件展开系统研究。这项发表在《Environmental Science and Ecotechnology》的工作，首次实现了污染事件中多污染物、多区域、多物种的高分辨率源解析。

研究采用36 km水平分辨率的WRF-CMAQ耦合模型体系，整合CB05气相化学机制和AERO5气溶胶模块。通过定义人口加权的PM_2.5平均浓度和O₃最大8小时浓度(MDA8)作为目标函数，进行12组短期伴随模拟。模型验证显示能较好再现气象场和污染物浓度时空分布，AiMa排放清单有效支撑了人为源排放输入。

PM_2.5伴随敏感性分析

冬季PM_2.5污染中，京津冀本地排放贡献高达78.8 μg/m^?3（占82%），主要来自山东、河南等省的传输贡献17.1 μg/m^?3。长三角和四川盆地同样呈现本地主导特征，而珠三角冬季区域传输贡献达43%。夏季PM_2.5中，一次颗粒物(PMFINE)贡献49-73%，NH₃在长三角冬季贡献8.7 μg/m^?3，凸显农业源控制的重要性。

O₃伴随敏感性分析

臭氧污染呈现显著的区域传输特征，京津冀和长三角分别有60%和66%的O₃来自外省输送。前体物敏感性显示：VOCs在长三角和珠三角贡献达15.9-30.1 ppbv，且本地排放使珠三角O₃降低15 ppbv，反映典型的VOCs限制区特征；而四川盆地处于NO_x限制区，NO_x贡献达16.6 ppbv。

非线性响应测试

30%减排情景显示，PM_2.5源贡献格局保持稳定，但O₃在京津冀和珠三角呈现显著非线性响应，前体物减排的协同效应需特别关注。

这项研究突破了传统源解析方法的空间分辨率限制，首次在统一框架下量化了复合污染事件的交叉敏感性。提出的"京津冀重点控VOCs、长三角强化NH₃减排、珠三角侧重区域协同、四川盆地主攻NO_x"差异化策略，为《美丽中国建设纲要》提出的多污染物协同控制提供了关键技术支撑。特别是发现污染事件发生前1-2天的排放贡献占O₃总响应的9-20%，为应急管控时机选择提供了新依据。未来需结合更先进的化学机制，进一步提升二次有机气溶胶(SOA)模拟的准确性。