全球城市氨污染抬头：谁是背后推手？

氨是PM2.5的关键前体物，深刻影响着城市空气质量和公众健康。然而，全球范围内城市氨污染的现状、趋势及其驱动因素一直缺乏系统性认知。传统地面监测网络站点稀少，难以描绘全球图景，导致针对性的治理措施长期缺位。面对这一研究空白，兰州大学刘磊教授团队首次利用多源卫星遥感数据，系统量化了2008-2019年间全球648个主要城市集群的大气氨浓度及其变化趋势。研究发现，全球城市氨浓度在十余年间显著上升了14%，年均增长率达1.2%。这一增速甚至超过了农业区域，凸显了城市环境氨污染的独特性和严峻性。

谁在推动城市氨污染升级？

研究结合线性混合效应模型与相对重要性分析，揭示了驱动城市氨浓度上升的复杂机制。一个出乎意料的发现是：酸性气体（二氧化硫和氮氧化物）浓度下降，是城市氨浓度上升的最大推手，贡献率高达42%。 这是由于大气中酸性物质减少，削弱了其与氨气反应生成铵盐颗粒的能力，导致更多的氨气以游离态滞留空中。

与此同时，气候变化的影响同样不容忽视。研究指出，气温上升对城市氨浓度增长的贡献占20%，与本地氨排放的贡献率（26%）相当。高温会加剧氨的挥发，这意味着在全球变暖背景下，即使排放总量不变，大气中的氨浓度也会被动攀升。

区域异质性凸显治理复杂性

研究进一步揭示了不同地区的差异化格局。中国城市的氨浓度增速位居全球之首，年均增长率达3.5%，这与中国近年来强力推行清洁空气行动，导致酸性气体急剧下降密切相关。在欧美城市，酸性气体减排同样是主要驱动因素。研究强调，这种“减排酸气却推高氨浓度”的现象，是当前空气污染治理中一个未被充分认识的“权衡”效应。

精准治理：迈向清洁空气的未来

该研究将“城市氨污染”置于全球环境治理议程的中心，为制定更具实效的减排战略提供了科学依据。研究指出，未来的政策必须超越传统单一污染物控制思路，转向协同治理。一方面，需加强对城市内部氨排放源（如机动车、工业、废弃物）的管控；另一方面，必须在持续推进硫、氮减排的同时，将氨纳入强制减排范围，以避免政策间的抵消效应。

研究指出：氨污染的上升正在部分抵消其他污染物减排带来的空气质量改善效益。在气候变化加剧的背景下，若不立即采取针对性的氨减排行动，改善城市空气质量和保护公共健康的努力将面临严峻挑战。

图1. 2013年和2018年全球城市NH3 VCD的平均值。A，城市聚集区（>200 km²）上的IASI NH3 VCD。这里显示了每个城市聚集区的中心点，其边界可以在图S2中找到，数据基于卫星夜间稳定光数据（Zhou等，2015年）获取；B与A相同，但使用的是CrIS卫星的数据。

图2. 基于卫星的城市NH3 VCD趋势及潜在驱动因素（NH3排放、NO2/SO2、温度和降水）。全球范围内通过IASI获取的NH3 VCD趋势，数据为所有城市聚集区的平均值。这里展示的潜在驱动因素包括NH3排放、NO2和SO2的VCD、降水量（毫米）和温度（摄氏度）。中国、美国、西欧、南美和非洲等地区的趋势可以在图S9–S11中找到。

图3. LME（线性混合效应）模型的系数，城市NH3 VCD作为自变量，因变量包括NO2 VCD、降水量、空气温度和NH3排放。A，包含所有全球城市聚集区的LME模型系数；B-F，分别为中国、美国、意大利、巴西和埃及等子地区的系数。误差条表示每个系数的标准误差。显著性：*** < 0.001, ** < 0.01, * < 0.05。

图4. 城市聚集区NH3 VCD趋势的控制因素。A，增加NH3浓度的驱动因素图；B，NH3 VCD趋势的主要驱动因素，包括酸性气体（NO2/SO2）、温度、降水量和NH3排放。灰色点（NA）未在此分析中进行，因为部分巴西地区的OMI SO2数据不可用；C，相对重要性总结；D，酸性气体的LRM系数估计；E，2008年至2019年期间，IASI和OMI卫星反演的NH3与NO2 VCD比值，针对城市聚集区。

上述研究成果以Evidence for global increases in urban ammonia pollution and their drivers为题，发表在Science of the Total Environment。研究生刘盛为第一作者，兰州大学刘磊教授为论文通讯作者，合作者包括研究生许航、王佳妮、丁佳、刘璞、杨宇宇。该研究得到国家自然科学基金项目资助。

论文信息 Sheng Liu, Hang Xu, Jiani Wang, Jia Ding, Pu Liu, Yuyu Yang, Lei Liu*. Evidence for global increases in urban ammonia pollution and their drivers. Science of the Total Environment. 2024

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