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Jul 17, 2023

밤의 증가

Nature Geoscience 16권, 페이지 217–223(2023)이 기사 인용 7425 액세스 4 인용 108 Altmetric Metrics 세부 정보 연소 및 천연 자원에서 배출되는 질소 산화물(NOx = NO + NO2)

Nature Geoscience 16권, 217~223페이지(2023)이 기사 인용

7425 액세스

4 인용

108 알트메트릭

측정항목 세부정보

연소 및 천연 자원에서 배출되는 질소산화물(NOx = NO + NO2)은 지구 대기의 구성을 조절하는 반응성 가스입니다. 질산염 라디칼에 의해 발생하는 야간 산화는 NOx와 오존의 수명 및 미립자 오염 수준에 영향을 미치는 대기 화학에서 중요하지만 제대로 이해되지 않은 과정입니다. 질산염 라디칼의 추세를 이해하는 것은 효과적인 오염 완화 전략을 수립하고 NOx가 기후에 미치는 영향을 이해하는 데 중요합니다. 여기에서는 NOx 및 오존에 대해 공개적으로 사용 가능한 모니터링 데이터를 분석하여 2014년부터 2021년까지 전 세계 표면 질산염 라디칼의 생산 속도와 추세를 평가합니다. 우리는 질산염 라디칼이 2014~2019년 동안 중국에서 크게 증가했지만 미국과 유럽 연합에서는 완만하게 감소했음을 보여줍니다. 가속화된 야간 산화로 인해 2014~2019년 중국의 여름 NOx 수명이 30% 단축되었습니다. 이러한 변화는 오존 형성에 큰 영향을 미칠 것이며 오존 및 미세먼지 오염의 공동 통제에 대한 정책적 의미를 갖습니다.

질산염 라디칼(NO3)은 주요 대류권 산화제 중 하나이므로 대기 질과 기후에 중요한 대기 화학 순환에 실질적인 영향을 미칩니다1,2. NO3는 주로 이산화질소(NO2)와 오존(O3)의 반응으로 형성되는 야간 종입니다. 이는 휘발성 유기 화합물(VOC), 특히 올레핀의 야간 산화를 시작하고 2차 유기 에어로졸(SOA) 생성에 기여합니다3,4,5. 예를 들어, NO3 산화는 평균적으로 전 세계 SOA의 10~20%를 차지하며 오염된 지역에서 더 중요할 수 있습니다6,7,8,9. 또한 오산화이질소(N2O5) 불균일 가수분해를 통해 미립자 무기 질산염을 생성합니다10,11. 야간 NO3 화학은 O3의 주요 전구체인 질소산화물(NOx)과 VOC를 제거하고 광화학 Cl 저장소인 염화니트릴(ClNO2)의 형성을 통해 다음날 광화학에 영향을 미칩니다12,13,14. ClNO2는 중요한 라디칼 공급원으로 작용하며 북반구 전체에 걸쳐 O3 형성을 최대 7.0ppbv까지 향상시킵니다15. 따라서 NO3 반응은 주요 관심사인 두 가지 중요한 대기 오염 물질(O3 및 직경 2.5μm 이하의 입자상 물질(PM2.5))의 발생을 연결하는 허브 역할을 합니다. 그 중요성에도 불구하고 광화학 반응보다는 야간 과정에 덜 관심을 기울였습니다. 특히, 현재 중국에서 심각한 O3 증가16와 미국17에서 O3 감소는 야간 NO3 화학과 이 지역에 미치는 영향에 대규모 변화를 일으킬 수 있지만 야간 산화 과정의 규모나 속도 추세는 좋지 않았습니다. 아직까지는 평가합니다.

NO3는 수명이 짧기 때문에 그 영향은 형성 과정에 따라 규제됩니다. 따라서 우리는 NO3 산화 용량의 지표로서 질산염 라디칼 생성 속도(PNO3; 방정식 (1))를 조사합니다. 여기서는 \(k_{{{\rm{NO}}}_2+{\rm{O}}_3}\ )는 NO2와 O3의 반응속도이다. 우리는 야행성 PNO3(각 사이트에서 평균 20:00-06:00 현지 표준시(lt) 이상, 즉 딜 주기의 대략 더 어두운 절반을 사용합니다. 보충 그림 1은 로컬 표준 시간 필터 창을 로컬과 함께 사용하는 일관성을 확인합니다. 태양 천정각 시간 창) 및 2014~2021년 동안 중국, 인도, 유럽 연합 및 미국을 포괄하는 포괄적인 표면 관측 데이터 세트를 기반으로 글로벌 관점에서 야간 화학의 진화를 평가하는 추세(방법) . 범위가 전 세계적임에도 불구하고 모니터링 네트워크의 격차로 인해 이 연구에서 다루지 않은 여러 지역(예: 열대 지역 및 남반구)이 있다는 점에 유의하십시오.

그림 1a는 2018~2019년 중국의 따뜻한 계절(4~9월로 정의)의 평균 야간 PNO3가 1.07 ± 0.38ppbv h−1로 미국, 유럽 연합, 인도보다 155% 높았음을 보여줍니다. , 174% 및 37%입니다(확장 데이터 표 1). 우리의 결과는 이전에 인식되지 않았던 대기 산화의 측면인 다른 지역에 비해 중국에서 가장 활동적인 야간 화학과 강력한 야행성 산화 능력이 발생한다는 것을 보여줍니다. 오염된 환경에서 야간 표면 수준 화학에 대한 전통적인 견해는 높은 NOx 배출이 밤에 O3 및 NO3를 강력하게 적정하여 도시 지역의 NO3 화학을 억제한다는 것입니다. 예상외로 PNO3가 높은 지역은 중국 동부의 도시 클러스터에 집중되어 있으며 NOx 배출이 집중적입니다. 중국의 전체적인 높은 표면 야간 PNO3는 야간 NO2와 O3의 증가에 의해 결정됩니다(확장 데이터 그림 1)19. 특히 중국의 밤 표면 NO2 농도는 미국과 유럽연합의 약 2배에 달합니다. 지상 온도는 온도 의존 반응 속도 항 \(k_{{\mathrm{NO}}_2+{\mathrm{O}}_3}\)을 통해 PNO3의 지역적 차이에 약간만 기여합니다(확장 데이터 표 2). . 중국의 이 항은 미국의 항과 유사합니다(3.1 × 10−17 대 3.0 × 10−17 분자 cm−3 s−1). 두 지역 모두 비슷한 위도에 걸쳐 있지만 인도에서는 더 높습니다(저위도 및 상압). 온도) 유럽 연합에서는 더 낮습니다(위도가 높고 기온이 낮음).