利用TROPOMI仪器对HCHO和NO2的日变化数据进行反演，以更高的时空分辨率理解O3的形成机制

《Atmospheric Environment》：Understanding O 3 Formation Regimes in Higher Spatio-Temporal Resolution Using Daily Derived FNR with TROPOMI HCHO and NO 2 Retrievals

本研究利用卫星遥感和地面监测数据，分析了土耳其爱琴海地区臭氧生成机制，发现其时空变化受多种前体物和气象条件影响，尤其在春季和秋季出现高浓度，工业城市区域持续处于NOx饱和状态，提示需制定差异化管控策略。

　　

Sedef Bayram | Burcak Kaynak

土耳其伊斯坦布尔技术大学土木工程学院环境工程系

摘要

本研究考察了爱琴海地区（土耳其）的臭氧（O₃）形成机制。该地区污染源多样，包括城市污染、工业污染和生物源污染。通过分析卫星数据Sentinel-5P的TROPOMI仪器获取的甲醛（HCHO）和二氧化氮（NO₂）浓度数据，结合地面观测站的常规测量结果，评估了臭氧生成的空间和时间变化特征。研究使用了甲醛与二氧化氮的比值（FNR）作为臭氧对其前体物质敏感性的指标。卫星观测显示，工业区上空的二氧化氮浓度较高（约4–5×10¹⁵分子/cm^-2），而森林和沿海地区的甲醛浓度也较高（约1.2×10¹⁶分子/cm^-2）。针对该地区特定条件，估算了臭氧形成的FNR范围。月度FNR数据显示，夏季臭氧生成主要受二氧化氮限制；4月和10月则处于从非饱和状态向饱和状态过渡的阶段。站点观测到的月度MDA8O₃与HCHO浓度之间存在显著相关性（R = 0.50–0.89**）。爱琴海地区的臭氧生成主要集中在整个季节，而不仅仅是通常的臭氧生成高峰期（5月至9月）。然而，如伊兹密尔和阿伊丁等地区即使在夏季也持续存在二氧化氮饱和状态。这些发现表明，未来的臭氧控制策略需要根据当地实际情况进行制定。

章节摘录

引言

在空气污染物中，地面臭氧（O₃）尤其值得关注，因为它会对呼吸系统产生不良影响，是哮喘、肺气肿、慢性支气管炎（WHO, 2024）、慢性阻塞性肺疾病（COPD）（Yang et al., 2024）和急性心肌梗死（Ruidavets et al., 2005; Bai et al., 2019; Ku?ma et al., 2024）等疾病的致病因素和加重因素。

方法论

为监测空气质量并符合环保法规，土耳其被划分为八个不同的清洁空气区域。其中，“爱琴海清洁空气区域”（ACAR）涵盖了土耳其西部六个省份：伊兹密尔、阿伊丁、马尼萨、德尼兹利、穆格拉和乌萨克。该区域包括农业用地、森林、城市和工业区以及自然湿地，其中非灌溉农田和永久灌溉农田占较大比例。

O₃的空间时间变化

本研究分析了2019年至2023年间地面空气质量监测系统（AQMSs）收集的O₃和二氧化氮（NO₂数据。O₃浓度最高的月份出现在5月至9月，主要集中在夏季；不过4月和10月O₃浓度也相对较高。这一时期的月平均气温也高于20℃。与东地中海地区类似（Rezaei et al., 2025），爱琴海盆地也充当了臭氧的储存库。

结论

研究揭示了土耳其爱琴海地区臭氧形成的复杂动态，这一过程受到多种前体物质排放和气象条件的共同影响。卫星数据表明，该地区的臭氧生成机制每月都在发生变化，这受到甲醛浓度高和气温升高的驱动。由于二氧化氮浓度持续升高，城市和工业区全年都处于二氧化氮饱和状态。

作者贡献声明

Burcak Kaynak：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、监督、资源获取、方法论设计、数据分析、概念构思。 Sedef Bayram：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论设计、数据分析、正式分析

未引用参考文献

环境保护署，2022年；欧洲航天局，2019a年；欧洲航天局，2019b年；Sar?等人，2020年；美国环境保护署，1998年；Ulgenc和Hepbasli，2002年；世界卫生组织，2024年。

数据获取

本研究的数据可从以下网站获取： https://disc.gsfc.nasa.gov/ https://sim.csb.gov.tr/STN/STN_Report/StationDataDownloadNew

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

我们感谢欧洲航天局（ESA）、哥白尼团队以及美国国家航空航天局戈达德地球科学数据与信息服务中心（NASA GES-DISC）提供的数据支持。本研究部分得到了伊斯坦布尔技术大学科学研究项目协调单位（ITU BAP）的资助（项目编号MYL-2023-45114，研究生论文项目），以及土耳其科学技术研究委员会（TUBITAK）的资助。