Som en av de första epicentrarna för denna sjukdom, Kina tillkännagav de mest effektiva förebyggande åtgärderna för att bromsa spridningen av COVID-19 genom att begränsa rörelsen för befolkningen rikstäckande efter det kinesiska nyåret 2020, vilket orsakade enorma ekonomiska förluster och också en betydande minskning av utsläppen av luftföroreningar från fordon och fabriker. Förvånande, trots så stora minskningar av primärföroreningar, luftkvaliteten i Kina var inte så ren som förväntat. Kraftig flerdagars disförorening täckte fortfarande norra och östra Kina flera gånger, ställa frågor om det väletablerade förhållandet mellan mänsklig verksamhet och luftkvalitet, och även Kinas insatser för kontroll av luftföroreningar som har genomförts omfattande under de senaste åren.

Med fokus på denna fråga om luftföroreningar, ett orosområde för både allmänheten och beslutsfattare, studien - publicerad i tidskriften National Science Review (18 juni) - avslöjar att en kraftig utsläppsminskning i transporter orsakade mer sekundär bildning av partiklar genom ökad atmosfärisk oxidationskapacitet i östra Kina, vilket uppvägde ansträngningen att minska primära utsläpp.

Denna studie integrerade flera observationsdatauppsättningar, inklusive nätverk för övervakning av luftkvalitet, mätningar av kemisk sammansättning, och hämtning av satellit, tillsammans med uppdaterade utsläppsuppskattningar och dussintals numeriska simuleringsexperiment, att fullständigt analysera luftföroreningarnas icke-linjära svar på utsläppsminskningar under COVID-19-lockdownen.

Dynamisk ekonomisk och industriell statistik under de första två månaderna av 2020 samlades in för att uppskatta utsläppsminskningar på grund av COVID-19-låsning. Värmekraftproduktionen från januari till februari var 8,9% lägre än 2019, medan cementproduktionen under de två första månaderna var 29,5% lägre än 2019. Jämfört vägtransporter hade ramlat av en klippa under avstängningen, med en minskning av den nationella trafikvolymen med 70%.

En så stor minskning av antropogena utsläpp ledde till väsentligt minskad primär förorening i atmosfären, särskilt kväveoxid (NOx) som släpps ut från fordon. Ozonets olinjära svar, en viktig atmosfärisk oxidant, till NOx ökade den atmosfäriska oxidationskapaciteten och påskyndade därefter den kemiska produktionen av sekundära partiklar. Under ogynnsamma meteorologiska förhållanden, snabbare oxidation uppvägde utsläppsminskningen och gav därmed fortsatt allvarlig disförorening i östra Kina. Fynd avslöjar också att en synkron kontroll av flyktiga organiska föreningar (VOC) kan fungera som ett effektivt sätt att övervinna försämrad disförorening med NOx -minskning.

Studien visar direkta och konsekventa observations- och modelleringsbevis om det olinjära sambandet mellan utsläppsminskningar och sekundär disförorening i den verkliga världen. Det unika naturliga experimentet med dramatiska utsläppsminskningar under Kinas COVID-19-lockdown indikerar att de godtyckliga minskningarna av NOx och andra utsläpp av luftföroreningar ledde till betydande ökningar av ozon, vilket i sin tur ökade atmosfärisk oxidationskapacitet och förbättrad bildning av sekundära partiklar.

I Kina, vinterdis och sommar ozonförorening är de två stora luftkvalitetsutmaningarna, men med olika och åtskilda kontrollpolicyer. Utsläppsregler som införts sedan 2013 har framgångsrikt minskat disföroreningar i östra Kina, medan studien tyder på att fördelen med föreslagna ytterligare minskningar av primära utsläpp kan kompenseras av ökad sekundär bildning av partiklar. En icke-linjär vändpunkt för NOx-kemi kan medföra fler utmaningar för Kinas disdämpning än väntat. Endast med samordnad och samverkande kontroll av olika primära utsläpp kan Kina uppnå långsiktig dämpning av dis.