氮氧化物（NO_x）在大气中形成气溶胶和臭氧，对空气污染和气候变化产生显著影响。其中，中国是全球最大的NO_x排放国，其排放动态一直受到国际社会的广泛关注。然而，由于排放清单编制存在滞后性，自2020年以来，关于中国NO_x排放的准确、近实时数据一直相对匮乏。

在发表于Environmental Science and Ecotechnology的一项研究中，研究人员开发了一种基于卫星遥感的NO_x排放反演系统，旨在实现对区域空气污染排放的实时、动态监测。通过利用该系统并结合其他独立观测数据，研究人员揭示了尽管化石燃料消耗持续增长，但中国在2020年至2022年期间的人为源NO_x排放呈持续下降趋势。该研究在发表后得到Phys.org、ScienMag、EurekAlert等国际科技新闻媒体的报道。

2020年，中国NO_x排放量出现了轻微下降（-2.7%），这主要由COVID-19期间防疫引发的交通排放减少贡献。在2021年和2022年，严格的空气污染控制举措主导了工业和交通两大关键部门的NO_x排放下降，进而实现总排放降幅分别达3.5%和7.6%。这些污染控制措施对总排量下降的贡献超过70%，表明中国在应对空气污染方面所取得的显著成效。

这一排放下降趋势得到了两颗独立的卫星遥感数据证实——对流层监测仪（TROPOMI）和臭氧监测仪（OMI）。TROPOMI搭载在欧洲哥白尼哨兵-5P卫星（Sentinel-5P）上，该卫星于2017年发射，是监测NO₂污染最常用的卫星仪器之一，因为它能够提供全球每日NO₂对流层垂直柱浓度（TVCDs）数据，采样时间为当地时间13:30，空间分辨率高达5.5 × 3.5 km。OMI搭载在美国国家航空航天局（NASA）的EOS-Aura航天器上，同样提供全球每日NO₂ TVCDs数据，采样时间为当地时间13:40，分辨率为13 × 24 km。

在2020年至2022年间，中国月NO_x排放量是基于质量平衡法从卫星观测的NO₂ TVCDs数据中反演得出，该方法基于以下假设，即NO₂ TVCDs变化与NO_x排放之间存在本地响应关系。通过这种方法，研究人员能够准确地量化NO_x排放，并及时捕捉其变化趋势。

尽管中国NO_x排放有所下降，但研究团队并未观察到CO₂排放同步下降，这可能是由于化石燃料消耗持续增加。同时这也表明在当前能源结构下，实现空气质量和气候污染物协同治理存在困难。

作者认为，本研究中展示的基于卫星的排放动态反演系统可为实现减污降碳协同治理提供关键的排放数据支撑。该系统具备近实时动态反演排放的特性，能够近实时跟踪和监测各部门的空气污染物排放情况，为制定针对性的环境政策提供科学依据。通过进一步的研究和优化，该系统有望在促进全球环境质量的持续改善中发挥更重要的作用。

作者信息

第一作者  李慧，清华大学深圳国际研究生院博士后，合作导师为郑博副教授。研究方向为基于卫星遥感的碳氮排放协同反演，在Science Advances、Environmental Science & Technology Letters等杂志以第一作者发表论文7篇。

通讯作者  郑博，清华大学深圳国际研究生院副教授，研究方向为基于卫星遥感的多种大气成分源汇收支反演技术方法，2020—2023年连续入选全球高被引科学家。

论文ID

原文题目  Trends and drivers of anthropogenic NO_x emissions in China since 2020

引用信息  Li, H., Zheng, B., Lei, Y., Hauglustaine, D., Chen, C., Lin, X., ... & He, K. (2024). Trends and drivers of anthropogenic NO_x emissions in China since 2020. Environmental Science and Ecotechnology 21: 100425.

doi: 10.1016/j.ese.2024.100425