原创：林煜棋
南京信息工程大学大气环境中心
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.06.038
近年来，我国政府为了降低大气PM2.5浓度和改善空气质量，国内多个城市执行“煤改气”的政策，无论工业或民生取暖,均以燃气代替燃煤，在此政策的执行下，全国天然气的消费量从2013年1209亿立方米增加至2023年的2324亿立方米，成为中国的主要能源之一。过去的研究表明,燃烧天然气会排放氮氧化物（NOx）,因此,天然气燃烧源可能是国内大气硝酸盐的潜在来源。本研究基于2013年至2021年中国10个城市冬季大气PM2.5硝酸盐稳定氮同位素观测值，定量研究了燃烧天然气对中国大气硝酸盐颗粒物贡献的时空变化特征。研究结果显示，中国的天然气燃烧源对大气硝酸盐颗粒物的贡献约为6.3 % ~ 43.0 % (图1)，并呈现南方城市高于北方城市的空间分布。此外，北京市天然气逐渐代替煤成为主要燃料，天然气燃烧源对大气硝酸盐的贡献从2013年6.9 %上升至2021年的11.4 % (图2)。根据同位素质量守恒与“自下而上“模型，估算了北京燃烧天然气NOx的排放系数从2013年的5.7 g m-3下降至2020年的3.3 g m-3。然而，本研究中NOx排放系数估算值是MEIC排放量资料库天然气燃烧源参考值的1.1-4.8倍（图3），说明了国内天然气燃烧源的NOx排放量可能被低估, 此结果进一步表明天然气燃烧源是国内大气硝酸盐重要的污染源，未来对于降低大气硝酸盐浓度的政策,需考虑改善燃气对NOx的排放的减量。
此研究以 “Important Contributions of Natural Gas Combustion to Atmospheric Nitrate Aerosols in China: Insights from Stable Nitrogen Isotopes”为题于2024年8月被自然科学综合性领域顶尖期刊《Science Bulletin》接受，大气环境中心同位素大气环境课题组林煜棋教授为第一作者，章炎麟教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(项目号:42325304和4210723)的支持。
图1 中国10个城市大气PM2.5硝酸盐污染来源解析结果。图中Y轴为各污染源对硝酸盐的贡献占比，包括燃煤（CC），天然气（NG）, 交通（VE）,生物质燃烧（BB）和土壤排放（SE）。
图2 2013至2021年北京大气PM2.5硝酸盐污染来源解析结果。
图3 本研究估算和MEIC资料库使用的天然气燃烧源NOx排放系数（EFNOx-NG）比较。