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热点研究｜航空对中国空气质量和人类健康的影响日益严重

来源：泰然健康网时间：2024年11月26日 18:02

清华大学环境学院张少君副教授团队在航空环境影响领域取得新进展，以“航空对中国空气质量和人类健康的影响日益严重”（Increased impact of aviation on air quality and human health in China）为题发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。

中国民航市场发展迅猛，已成为世界第二大民航市场。目前，大部分航空排放的空气质量影响主要局限在机场局地或仅关注低空排放。本研究基于团队基于真实航班轨迹数据构建的航空高分辨率排放清单，开发了一套反映航空低空（着陆和起飞，LTO）和高空（爬升/巡航/下降，CCD）全过程排放对地面空气质量影响与人群暴露健康风险的模拟技术。

研究显示，2017年航空污染排放对中国地面PM2.5和O3年均浓度分别为0.4-1.5μg/m³和10.6-14.5μg/m³，表明航空排放已成为日益重要的空气污染源（图1）。飞机排放贡献的地面PM2.5污染主要来自于其NOX排放生产的硝酸盐气溶胶。受硝酸盐气溶胶（如硝酸铵）的颗粒相-气相分布影响，航空的空气质量影响呈现出较强的季节差异，中国东部地区冬季航空排放造成的PM2.5浓度（1.2μg/m³）显著高于夏季（0.6μg/m³）。飞机在起降阶段（LTO）的NOX排放高度集中在机场邻近地区，机场周围的飞机NOX排放强度显著高于道路货运通道水平。机场所在的郊区通常是O3污染的NOX限制区，部分机场（如上海浦东、上海虹桥）周围飞机排放造成O3增量超过20μg/m³。

图1. 航空排放对中国地面PM2.5和O3年均浓度的贡献

研究指出，航空高空阶段排放经垂直传输和化学转化，其对地面二次污染物浓度贡献与低空排放相当，航空高空排放对地面空气质量影响不容忽视。如图2所示，引入CCD排放导致中国东部地区地面PM2.5浓度显著增加（0.4μg/m³至0.9μg/m³），相当于环境PM2.5总浓度的2%至3%；珠三角某些地区CCD阶段排放贡献的PM2.5占航空排放造成的PM2.5总量的70%以上。此外，CCD阶段的高空排放由于传输距离较长，往往会扩大受影响的区域。在单独模拟LTO阶段排放对空气质量的影响时，只有3%的网格单元显示航空排放造成的PM2.5贡献率超过2%。然而，如果将CCD阶段的排放包括在内，则有一半以上的网格单元的航空贡献率超过2%。

图2.低空排放（LTO）和全阶段排放（LTO+CCD）对地面PM2.5浓度贡献

据估计，2017年中国航空排放的可归因死亡为66,718例（35,013-88,684例，95%置信区间）（图 3）。这其中，55%-75%是由于慢性阻塞性肺病（COPD），其次是中风和缺血性心脏病（IHD），分别占12%-20%和9%-16%。肺癌（LC）和下呼吸道感染（LRI）所占比例最低，不超过6%。长三角（每1000平方公里约60例可归因死亡）受到的影响比珠三角和京津冀地区更为严重。由于人口密度高和航空交通繁忙，上海受到飞机排放影响造成的归因死亡人数约占长三角地区可归因死亡总人数的30%，达到每1000平方公里近300例。研究建议，在目前碳中和背景下航空低碳转型不断得到重视的同时，也要同步关注航空污染物排放，实现航空业的可持续发展。

图3. 航空排放贡献PM2.5和O3污染长期暴露的健康影响

论文第一作者为哈佛大学John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences博士后张敬然（2022年毕业于清华大学环境学院），共同第一作者为清华大学环境学院博士生姜怡梁。论文通讯作者为清华大学环境学院张少君副教授。清华大学吴烨教授、王书肖教授、郝吉明院士和哈佛大学Michael B. McElroy教授、Chris P. Nielsen等人对模拟方法和结果讨论等方面提供了重要帮助。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

目前，清华大学环境学院张少君副教授和张敬然博士在航空环境影响和低碳转型领域已发表多篇研究论文，包括：

Developing a high-resolution emission inventory of China’s aviation sector using real-world flight trajectory data, Environmental Science & Technology, 2022, 56 （入选封面文章）。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c08741.

The new CORSIA baseline has limited motivation to promote the green recovery of global aviation, Environmental Pollution, 2021, 289

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117833.

原文标题：Increased Impact of Aviation on Air Quality and Human Health in China

发表期刊：Environmental Science & Technology

作者：Jingran Zhang, Yiliang Jiang, Yunjie Wang, Shaojun Zhang, Ye Wu, Shuxiao Wang, Chris P. Nielsen, Chris P. Nielsen, Michael B. McElroy, Jiming Hao

第一作者机构：School of Environment, State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, Tsinghua University, Beijing 100084, P. R. China

Harvard-China Project on Energy, Economy and Environment, Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138, United States

发表时间：November, 2023

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c05821

【转自：大气污染来源与控制重点实验室】

【图片：原文】