南科大环境学院朱雷课题组发表文章揭示全球人为源非甲烷挥发性有机化合物排放和城市化的关系
近日，南方科技大学环境科学与工程学院助理教授朱雷课题组在大气科学期刊npj Climate and Atmospheric Science发表题为“Integrated Satellite Observations Unravel the Relationship Between Urbanization and Anthropogenic Non-Methane Volatile Organic Compound Emissions Globally”的最新研究成果。
随着全球城市地区的扩展，人类活动导致非甲烷挥发性有机化合物（NMVOCs）排放的持续增加，既加剧了环境问题也带来了健康影响。由于NMVOCs来源多样，估算全球城市地区的人为NMVOCs排放水平仍然具有挑战性。甲醛（HCHO）是NMVOCs氧化过程的中间产物，卫星观测的HCHO柱浓度通常与NMVOCs的排放密切相关。
在此，研究整合了TROPOspheric Monitoring Instrument（TROPOMI）卫星的甲醛（HCHO）柱浓度数据、可见红外成像辐射仪（VIIRS）夜间灯光数据和全球大气研究排放数据库（EDGAR），分析了全球人为NMVOCs排放的特征（图1）。
图1 全球TROPOMI甲醛（HCHO）柱浓度、基于EDGAR估算的HCHO排放率和VIIRS夜间灯光辐射
图2 人为源NMVOCs排放与城市化的线性模型
图3 线性模型的敏感性分析
研究表明，经过精细过滤的TROPOMI HCHO柱浓度与人为NMVOCs排放具有高相关系数（r = 0.91），表明其作为反映人为NMVOC排放水平的可靠指标。通过构建线性模型来分析城市化与人为NMVOCs排放之间的关系。在全球、洲际和国家等不同尺度上建立了将HCHO柱浓度（作为人为NMVOCs排放指标）与夜间灯光辐射（作为城市化指标）联系起来的线性模型（图2）。全球尺度的线性模型显示相关系数为0.81。线性模型反映了城市化与人为NMVOCs排放之间的正相关关系。随后基于陆地生态分区、大气化学模型（GEOS-Chem）等，评估了生物源NMVOCs和NOx排放对于模型的影响，验证了线性模型的可靠性，结果见图3。该研究为实时监测大范围的人为NMVOCs排放提供了新的思路。
南方科技大学为论文的通讯单位，哈尔滨工业大学为论文第一单位。蒲东川博士为论文第一作者，朱雷助理教授为通讯作者，论文的共同作者还包括比利时皇家航天航空研究院Isabelle De Smedt博士和南科大环境学院的沈惠中副教授、杨新讲席教授、傅宗玫教授等。研究受国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金委员会等项目支持。计算资源由南方科技大学科学与工程计算中心（太乙超级计算机）提供。
