气态亚硝酸（HONO）是大气羟基自由基（OH·）的重要前体物。除机动车、土壤等一次排放和NO2非均相反应过程等来源外，外场观测结果显示HONO仍存在大量未知源。探明HONO的未知来源是当前大气化学领域的前沿热点。以往研究表明高NOx排放的燃烧过程均伴随HONO排放，但目前针对燃烧源HONO排放特征研究仅限于机动车尾气和生物质燃烧等。近年来我国在煤改气和双碳目标要求下，天然气使用量快速增加，天然气燃烧过程的排放特征及其影响因素尚不清楚。另外，HONO本身由于活性强且寿命短、易受湿化学采样影响等特点，目前仍缺乏准确识别燃气过程HONO排放特征的原位测量方法。

近期，市环科院国家环境保护大气复合污染成因与防治重点实验室暨大气环境研究所团队自主开发了基于分流稀释的HONO和NOx燃烧源原位测量系统，通过不同采样系统稀释比、稀释冷凝参数控制等条件实验表征，识别并确定了采样系统内非均相反应对HONO原位测量不确定性的影响及不同现场测试条件的修正因子。应用该系统已成功对城市地区4种典型（普通型、冷凝型、低氮型、冷凝低氮组合型）家用燃气热水器开展了烟气排放原位测量实验，并分析了不同工况、季节和燃烧工艺对HONO和NOx排放的影响。该研究成果“Direct Observation of HONO Emissions from Real-World Residential Natural Gas Heating in China”已在国际期刊《Environmental Science & Technology》发表。

该研究显示，由于燃气热水器受加热工艺和热效率的限制，住户常用的普通型热水器NOx和HONO排放强度最高，其中NOx排放因子达到2.57±0.49 g/m3 NG，均超出了发达国家及我国北京地区制定的排放限值（0.81 g/m3 NG）。通过燃烧负荷梯度控制实验，成功揭示了燃气热水器由高温燃烧驱动高浓度NO均相生成HONO的反应机制。冬季进水温度较低且燃烧负荷增加，各类型热水器平均NOx和HONO排放因子分别比夏季高1.6倍和1.8倍。研究同时发现，冷凝、低氮等技术分别通过提高能效、降低燃烧火焰温度等方式可有效降低16%~77%的NOx排放以及33%~83%的HONO排放。积极推进冷凝、低氮等节能减排技术在民用燃气领域中的广泛应用，可有效促进城市民用燃气领域活性氮排放协同控制，并实现减污降碳双赢。

该研究获国家自然科学青年基金（42205125）、中国博士后科学基金（2022M712146）、上海市“科技创新行动计划”启明星项目扬帆专项（20dz1204002）、上海市“超级博士后”激励计划（202130）和上海市生态环境局科研项目（202102和202105）等资助。市环科院大气重点实验室丁祥博士后为该论文第一作者，黄成主任为本文通讯作者。市环科院大气重点实验室苏杭研究员、楼晟荣高工，复旦大学李庆教授，德国马普所程亚芳教授、薛朝阳博士后，上海理工大学陈军副教授、杨慧楠教授等为本文的合作者。

成果引用：Ding, X., Huang, C., Liu, W., Ma, D., Lou, S., Li, Q., Chen, J., Yang, H., Xue, C., Cheng, Y., and Su, H.: Direct Observation of HONO Emissions from Real-World Residential Natural Gas Heating in China, Environmental Science & Technology, 10.1021/acs.est.2c09386, 2023.