《Journal of Hazardous Materials》:Multi-pollutant contribution of wood heating to emissions, concentrations and population exposure during winter time down to the street levels
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本文綜述了住宅木質供暖在法國冬季空氣污染(包括巴黎街道層面)中的重要貢獻。研究通過多尺度模型模擬,揭示了木質燃燒是PM2.5、黑碳(BC)和有機質(OM)污染的主要來源,并量化了其在不同情景下對人群戶外暴露的影響,為針對性污染控制政策提供了科學依據。
亮點
本研究量化了冬季住宅木質供暖對法國,包括巴黎街道層面空氣質量的綜合影響。結果顯示,木質燃燒是顆粒物污染的主要貢獻者:在法國,其貢獻了PM2.5的39.9%,黑碳(BC)的72.4%和有機質(OM)的76.7%。在巴黎,除了受交通等其他來源影響的黑碳(街道水平貢獻率為27.2%)外,其他污染物貢獻率與全國水平相似。對超細顆粒物(UFP)的貢獻較低,在巴黎街道為7%,法國全國為15.5%。
木質燃燒顯著影響了巴黎居民的戶外暴露水平(PM2.5占33%,BC占20%,OM占70%),其中供暖排放主要來自輔助性和舒適性用途(占98%)。研究評估了兩種2030年情景:常規發展情景(BAU)和國家減排目標情景。在常規發展情景下,法國的PM2.5排放量和濃度將分別下降32.6%和13.4%,在巴黎則分別下降18.1%和14.2%。濃度降幅低于排放降幅,因為部分PM2.5成分(例如無機物)不受木質燃燒控制措施的影響。國家目標情景則能帶來更大的影響,其效果通常比常規發展情景高出50%–70%,在城市和街道環境中可將PM2.5濃度降低約22%–24%。
環境影響
細顆粒物對健康的危害取決于其成分和大小,其中黑碳、有機質和超細顆粒物是關鍵的健康影響指標。我們的結果表明,減少住宅木質供暖是緩解城市冬季顆粒物污染的一個有效政策杠桿。在巴黎,很大一部分排放來自于輔助性和舒適性供暖,這表明針對非必要木質燃燒的定向措施可能會帶來顯著的空氣質量改善。在向新型供暖技術過渡的過程中,必須進行審慎評估,以確保基于質量的空氣質量改善不會被未受現行法規約束但可能具有重要健康影響的超細顆粒物排放增加所抵消。
研究材料與方法
本研究應用了多尺度模型鏈 CHIMERE/MUNICH/SSH-aerosol,以估算2020年12月至2021年2月期間,直至巴黎街道層面的空氣污染物濃度。這個時期對應于當地空氣質量機構(Airparif)在法蘭西島大區進行的一次測量活動,除了常規監測的污染物(NO2、PM2.5和PM10),還特別測量了超細顆粒物濃度。模擬濃度與詳細的(文檔內容未完成)。
評估住宅木質供暖的貢獻
通過切斷測試來估算住宅獨立木質供暖對污染物排放和濃度的貢獻。這不同于嚴格意義上的情景模擬,因為所有切斷測試都是在無預測且不替代被切斷源的情況下進行的。從相同的參考情境(2020/2021年冬季)出發,針對以下列出的獨立設備進行了切斷測試:
評估2020年至2030年間不同木質供暖排放變化的影響
法國國家大氣污染物減排計劃(PREPA)是法國為響應歐洲國家排放上限框架,旨在到2030年減少主要大氣污染物排放的國家戰略。PREPA的目標是在污染最嚴重的地區,到2030年將木質供暖產生的PM2.5年排放量減少50%。該計劃制定的措施也旨在國家層面實現超過30%的……
評估木質供暖排放對巴黎戶外人口暴露的影響
本研究分析了巴黎街道層面的三種情景,以評估木質供暖排放對居民戶外暴露的影響:(i)參考情景,對應2020/2021年冬季;(ii)總木質供暖切斷情景,即法蘭西島大區不包含任何木質供暖排放;(iii)法國國家目標情景,即到2030年木質供暖PM2.5排放減少50%。如前所述……
主要優勢、局限性與不確定性
本研究應用了最先進的方法來量化住宅木質供暖對總排放、環境濃度和戶外人口暴露的貢獻。它整合了來自最新區域調查的更新數據、修訂后的設備分類以及包含了可凝結物排放。使用先進的建模方法來表征受監管和新出現的污染物。模擬濃度針對大多數污染物與觀測數據進行了驗證;
結論
本研究量化了冬季住宅木質供暖對法國、法蘭西島大區和巴黎市直至街道層面的污染物排放和濃度的貢獻。木質供暖排放估算是基于包含了可凝結物成分的排放因子,以及法蘭西島大區的最新調查,確保了供暖設備及其空間分布的詳細表征。供暖對空氣質量的貢獻評估針對了受監管的污染物(NO2、PM10)……