浙江大学地球科学学院大气科学系李卫军研究员团队在新冠疫情前中后期对杭州市黑碳气溶胶进行了定量化分析，从而量化了大城市机动车对黑碳气溶胶的贡献量，并探讨了区域工业和生物质燃烧对黑碳气溶胶的贡献。该研究作为AGUCOVID-19特刊内容发表于GRL。
我国新冠疫情（COVID-19）期间的防控措施（lockdown）极大改变了人们的生活方式，导致城市中日常活动的庞大机动车数量降至最低。疫情防控期间大城市机动车在途量锐减（以杭州为例，减少达84%），这为我们研究超大城市大气环境变化提供了独特的条件。先前研究已经大量报道了COVID-19防控措施对空气质量的影响，但还没有黑碳气溶胶（BlackCarbon,BC）的相关报道。
BC作为重要的一次排放大气细颗粒，因其强烈的气候致暖效应和对人类健康的影响而成为大气污染的研究热点之一。目前，常规的大气观测及模式模拟很难准确评估大城市大气中BC排放的来源和分布，此外，不同来源的BC没有特定的示踪物，现有方法很难准确评估BC的源排放。截止目前仍然无法针对大城市数量庞大的机动车的黑碳排放进行定量评估。本研究基于该科学问题，在COVID-19前中后期对杭州市BC进行了定量化分析，从而量化了大城市机动车对BC的贡献量，探讨了区域工业和生物质燃烧（秸秆或木头）对BC的贡献。
本研究获得了中国东部杭州市不同区域（城区、城市工业区、郊区和农村）的9个站点（图1）在线的BC监测数据，对比分析COVID-19前中后期日变化和空间变化等BC浓度特征，进一步利用Aethalometermodel和机器学习模型（RandomForest,RF,剔除天气变化对黑碳浓度的影响）对BC的数据进行处理并结合城市机动车大数据变化，成功获得了城市机动车排放减少对BC影响。基于我国大城市布局及发展相似性，该研究结果有望广泛应用到其他城市，为进一步减少大气中人为来源的黑碳提供重要参考。
图1杭州市各区县人口密度及本研究各观测点位置分布
资料来源：Xuetal.,
图2各区域BC浓度日变化显示，在COVID-19疫情前和恢复阶段，各区域BC浓度呈双峰分布，早高峰在7:00-9:00，晚高峰在18:00-21:00。四个区域BC浓度上午峰值与晚上峰值接近，比中午高出1.5倍。COVID-19疫情防控期间，早高峰在城区和城市工业区消失仅有弱的晚高峰，而在郊区和农村地区持续观察到早晚高峰，这是由农村燃烧生物质（秸秆或木头）排放所致。这些现象为定量化超大城市不同地区的日间黑碳排放影响提供了重要的科学依据。
图2工作日黑碳浓度的日变化情况
资料来源：Xuetal.,
本研究显示COVID-19防控期间杭州市BC浓度下降了44%（2.30至1.29μg/m3）。COVID-19防控期间，城区、城市工业区、郊区和农村的BC分别下降了47%、49%、41%和38%。本研究针对不同来源的BC浓度降低进行了评估，结果显示，由于机动车排放的减少，城区和城市工业区BC浓度降低了0.93μg/m3，其中工业活动减少导致城市工业区BC浓度降低了0.34μg/m3，占降低总量的27%。
图3（a）杭州市主要干道在途机动车大数据（小时平均），（b）疫情期间五个阶段不同区域平均黑碳浓度
资料来源：Xuetal.,
本研究进一步利用Aethalometermodel区分化石燃料和生物质燃烧排放的BC浓度变化（图4），发现COVID-19疫情前机动车和工业活动是杭州市BC的主要来源，占比~90%；防控期间郊区和农村由生物质燃烧所排放BC占比增加，但是机动车和工业仍然占80%。
图4工作日化石燃料(灰色)和生物质燃烧(橙色)黑碳源解析浓度的平均变化
资料来源：Xuetal.,
杭州COVID-19防控期间的BC降低和来源评估，为我们提供了一个未来特大城市如何减少BC的清晰图景。
本研究发现机动车排放减少是超大城区BC下降的主要原因。未来超大城市新能源汽车和尾气排放高标准车辆的增长会降低BC浓度，当前工作日限行政策仍是超大城市市减少机动车排放的有效途径。研究还发现农村生物质燃烧对超大城市区域尺度的黑碳基础量有相当的贡献（10-20%）。
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本文编辑：佚名
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