青藏高原本地家庭燃料燃烧和区域传输对环境PM2.5的贡献

《Environmental Research》：Contributions of local household fuel burning and regional transport to ambient PM 2.5 in the Qinghai-Tibet Plateau

　　生物质燃料在高原地区广泛用于日常烹饪和取暖

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基于调查约束的居民库存清单可改善源解析

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西藏自治区本地源贡献占环境PM_2.5的五分之一

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尽管环境PM_2.5浓度较低，住宅排放仍占主导

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南亚传输在南部地区的贡献率显著偏高

引言

在许多中低收入国家，传统固体燃料（TSF），如木柴、煤炭、牛粪和农作物残余物，仍然是日常烹饪和空间供暖的重要家庭能源来源。TSF的不完全燃烧会释放大量的有害空气污染物，包括细颗粒物（PM_2.5）、一氧化碳（CO）和多环芳烃（PAHs）（Mandal等人，2022；Sun等人，2021）。这些排放会降低环境空气和室内空气质量（Jin等人，2021），导致严重的健康后果（Chen等人，2024b；Lin和Wei，2022；Sharma等人，2023）。一些化合物如黑碳（BC）还与气候变化相关，除不良健康影响外，还可能对区域气候产生强迫效应（Bond等人，2013；Zhang等人，2021a）。

在过去的几十年里，从TSF向现代家庭能源（如电力和气体燃料）的转型在世界许多地区稳步推进。在中国（Carter等人，2020；Chen等人，2024a；Tao等人，2018），全国调查发现，从2012年到2017年，家庭生物质和煤炭消费量分别下降了45%和12%，而气体燃料消费量几乎翻了一番。烹饪清洁能源采用率大幅提高，到2017年，电力和天然气占日常烹饪能源使用的69%。然而，固体燃料在全国范围内仍主导着空间供暖，全国清洁能源供暖仅占20%（Shen等人，2022；Meng等人，2019）。全球范围内，约21亿人仍然依赖有污染的燃料和技术进行烹饪（WHO，2025）。因此，家庭TSF燃烧仍然对人类健康构成重大威胁。

高海拔的青藏高原（QTP）是一个广阔的地理地貌区域，横跨中国西南部及中亚和南亚的邻近部分地区，其主要部分位于中国的西藏自治区和青海省。由于地理隔离、寒冷气候及相关取暖需求、基础设施有限以及少数民族社区的传统家庭能源使用习惯（Xing等人，2024），该地区在向清洁家庭能源转型方面面临重大挑战。然而，在该地区开展具有代表性的能源使用调查仍然困难重重，现有的研究虽然有限，但在能源消费、排放因子和调查间一致性方面报告了相当大的不确定性。此外，燃料叠加工序（fuel-stacking）的普遍现象，即生物质燃料（如木柴、牛粪）可免费获取，使准确评估复杂化（Pérez等人，2022；Zhu等人，2019）。这些局限性阻碍了对住宅排放及其对区域空气质量影响的充分理解。

除了住宅排放估计的不确定性之外，本地住宅燃烧与区域传输在塑造青藏高原环境PM_2.5中的相对作用仍未得到充分量化。先前的观测和模型研究已证实南亚传输对高海拔站点、跨喜马拉雅路径以及更广泛高原地区的影响（Yang等人，2018；Yuan等人，2020；Zhao等人，2013）。然而，这些研究通常聚焦于单个站点、特定季节或选定的气溶胶成分。更广泛的评估往往依赖于现有的排放清单，其中针对西藏和青海的区域性家庭活动数据有限。

为了弥补这些不足，我们将来自西藏和青海12个地级区、885户家庭的入户调查和燃料称重数据整合到更新的住宅排放清单中。利用该更新后的清单重建了1960年至2019年住宅排放的时间与空间演变过程，并结合GEOS-Chem模拟进行了分析。具体而言，本研究旨在表征青藏高原住宅空气污染物排放的时间与空间格局；量化本地排放与外来传输对环境PM_2.5的相对贡献；并明确住宅燃烧在本地源贡献中的角色。

基于调查的排放清单和源解析分析为将家庭燃料使用、住宅排放与青藏高原环境PM_2.5联系起来提供了统一的框架。区域特定的活动数据改善了西藏和青海住宅排放的量级、燃料构成、时间演变和空间分布的表征。GEOS-Chem模拟进一步量化了住宅排放、其他本地源和区域传输如何共同塑造环境PM_2.5。这一综合分析考察了本地一次PM_2.5排放的主要来源是否对环境PM_2.5的贡献也最大，以及本地排放与区域传输之间的平衡在西藏和青海之间是否存在差异，从而为解释两省不同的源结构以及确定区域特定的空气质量优先事项提供了更清晰的基础。

章节摘要

研究区域

青藏高原是一个高海拔地理地貌区域，南起喜马拉雅山脉，北至昆仑山脉和祁连山脉，西至帕米尔高原和兴都库什山脉，东至横断山脉。近期的地貌划分估计其总面积约为308万平方公里，平均海拔约为4320米。在中国境内，高原包括西藏自治区、青海省以及部分

住宅空气污染物排放

基于调查获得的实际燃料消费数据和当地化的排放因子，量化并分析了初级PM_2.5、BC、SO₂和NO_x的时空特征（图3），而对应的CO、CO₂和TSP结果则见图S2和S3。历史上，西藏和青海两地均由于家庭燃料消费的变化，大多数空气污染物排放从1960年到1990年持续增加，此后逐渐下降。随着牲畜粪便

讨论

本研究量化并更新了青藏高原的住宅空气污染物排放，以评估其对环境PM_2.5的影响。青藏高原的住宅排放格局反映了该地区独特的家庭能源结构。如上所述，自2000年代初以来，住宅空气污染物排放显著下降，与家庭清洁能源转型大致一致。然而，动物粪便仍然是住宅空气污染物排放的主要贡献者

结论

本研究利用基于调查的家庭燃料消费数据更新了青藏高原（QTP）的住宅排放清单，并结合GEOS-Chem模拟评估了环境PM_2.5及其源贡献。2019年，住宅燃烧占西藏和青海总初级PM_2.5排放的88%和80%。然而，所有本地源合计仅贡献了西藏环境PM_2.5的17%和青海的46%。在本地源中

CRediT作者贡献声明

谢宇宁：软件、调查。陶舒：论文—审阅与编辑、资源、方法论。李瑶婕：论文—审阅与编辑、论文—初稿撰写、方法论、调查、数据整理。姜柯：验证、软件、调查、形式化分析。熊瑞：论文—审阅与编辑、软件、调查、数据整理。赵旭程：形式化分析、数据整理。罗金木：验证、软件、形式化分析。邢然：验证、调查、形式化分析。

未引用参考文献

Jin等人，2022；青海省统计局，2020。

利益冲突声明

? 作者声明以下财务利益/个人关系，可被视为潜在利益冲突：申国峰报告获得中华人民共和国科学技术部的资金支持。申国峰报告获得中华人民共和国教育部的资金支持。申国峰报告获得云南省科学技术厅的资金支持。如

致谢

本研究经费支持来自广西新兴污染物监测重点实验室、预警与环境健康风险评估（GXKLEC-2024-A2）、西南联合研究生院云南省科技项目（202302A0370001）、科学技术部（2019QZKK0605）以及中国教育部基础学科和交叉学科突破计划（JYB2025XDXM909）。

李瑶婕|谢宇宁|熊瑞|姜柯|赵旭程|邢然|罗金木|张陆|程何发|沈会中|申国峰|陶舒