中国氨排放不确定性对东亚PM2.5跨界传输的影响机制研究——基于CMAQ模型的情景模拟与过程解析

本研究通过CMAQ模型揭示中国氨（NH3）排放不确定性对东亚PM2.5污染的跨界影响。春季因硝酸盐（NO3-）生成-损耗机制和大气环流协同作用，导致下风向首尔PM2.5增幅（3.07 μg/m3）反超北京（2.75 μg/m3）；夏季高温加速NO3-分解（-1.229 μg/m3/h），削弱传输效应。研究凸显气象条件对区域空气质量调控的关键作用。

　　

Highlight

模拟系统

我们采用离线Weather Research and Forecasting (WRF) 与CMAQ耦合模拟系统，通过WRF 4.1.1生成气象场驱动CMAQ 5.3.2版本，该化学传输模型（CTM）可三维模拟大气污染物形成、迁移与清除过程。

气象与空气质量模拟性能评估

通过八项统计指标（平均偏差MB、平均误差ME、标准化平均偏差NMB等）评估模型与观测值的一致性（详见表S3），模型性能依据Emery等（2017）标准进行验证。

季节风通过长程传输对下风向PM_2.5的影响

大气环流与气象条件的季节变化不仅影响中国本土PM_2.5浓度，更通过污染物传输显著作用于下风区域。位于中国东侧的韩国尤其受到风向模式季节更替的调控：春季环流高效推动硝酸盐（NO₃^-）向朝鲜半岛跨界输送，致使首尔PM_2.5增幅（3.07 μg/m³）反超北京（2.75 μg/m³）；而夏季环流则抑制硝酸盐平流，使首尔PM_2.5变化仅0.15 μg/m³，远低于北京的2.42 μg/m³。

结论

本研究通过CMAQ模型量化了中国NH₃排放不确定性对2019年春夏中韩两国空气质量的影响。增加NH₃排放使PM_2.5浓度显著上升（春季均值+2.54 μg/m³，夏季+1.99 μg/m³），其中硝酸盐（NO₃^-）通过NH₃–HNO₃反应途径成为主要贡献组分。