基于臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的四川盆地典型城市夏季挥发性有机物优控物种研究

为评估四川盆地中小城市挥发性有机物(VOCs)对臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)的贡献,筛选优控物种,选取了该区域典型代表城市(遂宁)为研究对象,分析了该市夏季不同功能区大气中106种VOCs的离线数据。结果表明:(1)遂宁夏季VOCs体积分数均值为39.4×10^(-9),含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃是主要组分,累计贡献73.4%。VOCs空间变化趋势为工业区>城郊区>文教区。(2)遂宁OFP均值为166.7μg/m^(3),烯烃对OFP贡献率(33.1%)最大。(3)遂宁SOAFP均值为2.8μg/m^(3),芳香烃贡献率(84.9%)最大。(4)遂宁臭氧(O_(3))和细颗粒物(PM 2.5)协同控制的双控物种是甲苯、间/对-二甲苯、1,2,4-三甲苯和环戊烷。工业排放和机动车尾气可能是双控物种主要来源,加强两者治理和控制,能有效实现O_(3)和PM 2.5协同控制。

天津市机动车二次有机气溶胶生成潜势的估算

通过隧道实验得到天津市机动车排放的挥发性有机物(VOCs)的物种信息及各物种的浓度数据,检测得到88种VOCs,其中23种VOCs具有二次有机气溶胶(SOA)生成潜势.基于天津市机动车尾气挥发性有机污染物的监测数据,利用气溶胶生成系数(FAC)对天津市机动车排放VOCs的二次有机气溶胶生成潜势进行了估算.结果表明,邻-二甲苯、甲苯、苯、间-二甲苯、对-二甲苯、对-二乙苯是对SOA生成贡献最大的6个物种,各自SOA生成量分别为973.97,721.05,687.31,592.09,571.31,538.59t/a,分别占SOA生成潜势的13.87%、10.27%、9.79%、8.43%、8.13%、7.67%;芳香烃是对SOA生成贡献最大的前体物,其SOA生成量占SOA生成潜势的88.95%.因此,减少机动车芳香烃类物质的排放,可有效地减少SOA的生成量.

夏季油松及侧柏单萜烯变化规律及二次有机气溶胶生成潜势的估算

利用动态顶空采集法、热脱附—气相色谱质谱联用仪以及外标法,以油松、侧柏挥发的单萜烯为基础,分析其日变化规律及与环境因素的相关性,同时利用气溶胶生成系数估算单萜烯二次有机气溶胶。结果表明:α-蒎烯、柠檬烯是油松挥发最多的2种萜烯物质,其平均含量为15.61%,11.77%;侧柏挥发最多的也是这2种,其平均含量为17.49%,15.34%。油松、侧柏均挥发的α-蒎烯、β-月桂烯、柠檬烯呈先升高后降低的单峰变化,且均在13:00—14:00出现最高峰。β-蒎烯呈先降低后升高的变化,松油烯变化较为平稳,维持在1.20%左右。单萜烯的挥发受环境因素的影响,高温、低相对湿度在一定程度上促进了单萜烯的释放,而温度是主要影响因素,单萜烯的释放与光合有效辐射无关。单萜烯对二次有机气溶胶有一定的生成潜势,生成的SOA浓度与释放的VOCs浓度呈正相关,且各时间段内油松、侧柏单萜烯SOA浓度均显著高于林外大气单萜烯SOA浓度。

深圳大气中VOCs的二次有机气溶胶生成潜势

使用气溶胶生成系数法和产率法,对深圳四季5种芳香烃和异戊二烯所生成的二次有机气溶胶(SOA)量分季节计算并比较得出:四季中除春季外,其余三季产率法计算得到的SOA量均高于生成系数法计算的结果,四季所生成SOA的平均值分别为(2.48±2.02)μg/m3和(2.10±1.21)μg/m3.2种方法计算结果均为夏季SOA的生成量最大,秋季和冬季次之,春季最小.生成系数法计算得出人为源和天然源的贡献分别为96%和4%,而产率法得到两种源的贡献分别为86%和14%.将生成系数法和产率法计算得到的夏季SOA值与实测值进行比较,发现计算值均低于实测值,分别占实测值的21%和31%.最后计算芳香烃和异戊二烯的自由基反应速率得出,与OH自由基反应是其生成SOA最主要的途径,比例为75%,与NO3自由基和O3的反应比例分别为22%和3%.在生成SOA速度上,苯乙烯的速度最快,苯的速度最慢.

重庆市夏秋季VOCs对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的估算

为估算重庆市夏秋季VOCs(挥发性有机物)对O_3和SOA(二次有机气溶胶)的生成潜势,利用在线GC-MS/FID在2015年8月22日—9月23日对重庆市区点和郊区点VOCs开展了为期一个月的实时观测,获得市区点和郊区点φ(TVOCs)(总挥发性有机物)分别为41.35×10^(-9)和22.72×10^(-9),其中市区点以烷烃(35.2%)和烯炔烃(25.2%)为主,郊区点以含氧挥发性有机物(oxygenated volatile organic compounds,OVOCs)(30.6%)和烷烃(26.0%)为主.结合最大增量反应活性量化市区点和郊区点VOCs的OFPs(臭氧生成潜势)分别为149.11×10^(-9)和71.09×10^(-9),市区点OFPs最大的是乙烯、丙烯、甲苯、C8和C9的芳香烃等,郊区点OFPs最大的VOCs是丙烯醛、异戊二烯和甲基乙烯基酮.结合气溶胶生成系数量化郊区点和市区点VOCs对SOA的生成贡献分别为0.36和1.26μg/m^3,相比国内其余城市VOCs的SOAP(二次有机气溶胶生成潜势)较小,主要以甲基环己烷、正壬烷、正葵烷和十一烷等高碳烷烃,以及甲苯、苯、二甲苯和乙苯等芳香烃的SOAP为主.研究显示,控制烯炔烃和芳香烃的浓度有助于控制重庆市O_3的生成,控制高碳烷烃和芳香烃则有助于控制重庆市SOA的生成.

氨对甲苯二次有机气溶胶生成潜势影响的实验研究

在氧化流动管反应器中开展了一系列甲苯/OH自由基氧化实验,研究了复合污染情景下NH_(3)对甲苯二次有机气溶胶(SOA)生成潜势的影响。反应器采用低压汞灯作为光源,0H暴露量范围为2.91~6.79 molec·cm^(-3)s(2.3~5.2 d大气老化)。研究结果表明,在甲苯/0H自由基氧化体系中,通入NH_(3)导致SOA的峰值粒径、数浓度和质量浓度增大;进一步通入NO或SO_(2),SOA的数浓度和质量浓度随之增加,且SO_(2)对SOA生成的促进作用高于NO_(2)同时通入NO和SO_(2),促进作用更明显。提高反应器内0H自由基暴露量,SOA的峰值粒径和质量浓度随之增加。

基于二次有机气溶胶和臭氧生成潜势的河北挥发性有机物优控物种研究

为研究河北大气中挥发性有机物(VOCs)对臭氧(O_(3))及二次有机气溶胶(SOA)生成的影响,利用2021年4—10月河北11个地市VOCs的监测数据,对河北VOCs污染特征及其关键活性组分进行分析研究。结果表明,观测期间河北VOCs平均体积分数为36.16×10^(-9),低碳的醛酮类和低碳的烷烃是河北VOCs的主要构成物种。VOCs高值区主要集中在河北中南部沧州、衡水、邯郸、石家庄等地,北部城市秦皇岛、张家口VOCs浓度较低。监测期间,河北O_(3)生成潜势(OFP)为259.67μg/m^(3),SOA生成潜势为0.61μg/m^(3),其中衡水OFP最高,达302.96μg/m^(3),石家庄SOA生成潜势最高,达0.92μg/m^(3)。甲苯、间/对二甲苯和邻二甲苯对OFP及SOA生成潜势的贡献均较大,是O_(3)和大气颗粒物协同控制的优控VOCs物种。

杭州市大气VOCs组成特征及二次污染生成贡献

利用2021年1~12月杭州市城区大气VOCs的观测数据,分析了VOCs化学组成及其污染特征,运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行VOCs来源解析,并利用最大增量反应活性(MIR)和气溶胶生成系数(FAC)估算VOCs的臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(AFP),量化评估其二次污染生成贡献.结果显示,观测期间杭州市大气VOCs体积分数均值为30.65×10^(-9),烷烃和卤代烃是其主要组分,分别占49.23%和24.47%,浓度排名前10的VOCs物种主要为C_(2)~C_(4)的烷烃、C_(7)~C_(8)的芳香烃和乙烯.源解析结果显示杭州市VOCs主要来源为燃烧源、溶剂使用源、工业排放源、油气挥发源和机动车尾气排放源.杭州市大气VOCs的总OFP为50.56×10^(-9),其中乙烯、1-乙基-3-甲基苯和甲苯是其主要贡献组分.芳香烃对AFP的贡献达到91.52%,是最重要的SOA前体物.因此,控制机动车尾气排放和溶剂使用过程中产生的VOCs对防控O_(3)污染以及SOA污染具有重要意义.

兰州市化石燃料燃烧源排放VOCs的臭氧及二次有机气溶胶生成潜势

随着我国工业的快速发展和城市化进程的加快,化石燃料的大量使用造成了严重的二氧化硫、颗粒物和挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)等大气污染.目前,对化石燃料燃烧排放挥发性有机物环境影响的研究较少,本文计算了兰州市化石燃料燃烧源排放VOCs及其相应的臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(secondary organic aerosols formation potential,SOAFP),其中水泥制造业的OFP和SOAFP占比最大,分别为45. 3%、50. 9%;其次为砖瓦制造业,但其吨标煤燃烧排放VOCs的OFP和SOAFP值最高,折为吨标煤后天然气燃烧产生VOCs的O_3和SOA最小.兰州市主城区化石燃料燃烧源OFP和SOAFP主要为电力和热力的生产供应以及西固区工业企业排放VOCs的贡献,其它地区为水泥制造业、砖瓦制造业、钢铁冶炼业等高能耗的行业的贡献为主.芳香烃是化石燃料燃烧源排放VOCs中对OFP和SOAFP均贡献最大的一类物质,占比分别为40. 0%和67. 2%,并且在生成潜势贡献前10的物种中芳香烃为主要物种.与生物质燃烧源相比,化石燃料燃烧源具有较强的O_3和SOA生成能力(2. 58 t·t^(-1)和3. 16 kg·t^(-1)).

焦化厂VOCs的臭氧生成潜势及二次有机气溶胶生成潜势分析

焦化厂因其工艺特殊,SO、NO、颗粒物及VOCs的排放问题较为突出。故对焦化厂厂界环境空气VOCs排放特征进行分析,并依据最大增量反应活性(MIR)法和等效丙烯浓度(PEC)法对VOCs的臭氧生成潜势(OFP)进行评估,依据气溶胶生成系数(FAC)法对VOCs二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)进行评估。结果表明:1)厂界上、下风向5个点位共分析出包括芳香烃、卤代烃、烯烃、硫化物、酮类在内的17种VOCs;2)不同区域厂界检出的VOCs差异显著,总质量浓度为28.2~167.9μg/m^(3),其中芳香烃在各点位TVOCs中占比最大,达到51.01%~84.63%;3)脱硫提盐冷鼓区域边界OFP最大,理论值为335.51μg/m^(3),办公生活区边界OFP最小,理论值为47.06μg/m^(3),芳香烃对OFP贡献率为27.21%~62.37%,烯烃为39.17%~61.84%,卤代烃为2.08%~14.56%;通过PEC法估算OFP,结果变化趋势与MIR法结果相一致,等效丙烯浓度为3.11~31.89μg/m^(3);且1—5点位芳香烃的等效丙烯浓度贡献率分别为37.10%、51.46%、66.79%、58.80%和22.74%;4)1—5点位SOAFP分别为0.452,0.938,2.517,4.055,0.495μg/m^(3);芳香烃对SOAFP贡献最大。丙烯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等质量浓度和反应活性均较大的物质,是需要优先控制的VOCs组分,可作为焦化厂环境空气VOCs的标志物。

上海市春季臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的估算

利用在线气相色谱-氢火焰离子化（GC—FID）监测系统对上海市市区和郊区的55种挥发性有机物（VOCs，C2～C12）进行了自动连续监测，结合最大臭氧生成潜势量（φOFP）和气溶胶生成系数（FAC）对上海市春季市区和郊区的臭氧和二次有机气溶胶（SOA）的生成潜势进行了估算．结果表明上海市春季市区VOCs体积分数为33．9×10^-9，烷烃、烯烃和芳香烃的体积分数分别为：14．7×10^-9、9.3×10^-9和7．7×10^-9；郊区VOCs体积分数水平为20．2×10^-9，烷烃、烯烃和芳香烃的体积分数分别为：4．3×10^-9、1．8×10^-9和13．9×10^-9；用最大臭氧生成潜势量（中0FP）对春季市区和郊区中。进行评估，结果表明上海市春季市区和郊区VOCs各组分的西。分别为247．6μg·m^-3和422．9μg·m^-3，市区VOCs的中。为郊区的0．58倍；市区烷烃和烯烃的中。分别为郊区的2．2和2．1倍，而市区芳香烃的φOFP却仅为郊区的0．34倍；此外，利用气溶胶生成系数（FAC）对上海市春季市区和郊区SOA的生成量进行估算，结果显示市区和郊区的SOA生成潜势量分别为2．04μg·m^-3和4．04μg·m^-3，其中市区烷烃和芳香烃的SOA生成量分别占总SOA生成潜势的13．2％和86．8％，郊区烷烃和芳香烃的SOA生成量分别占总SOA生成潜势2．7％和97．3％；说明上海郊区SOA生成潜势量为市区的2倍，SOA生成贡献较大的前体物主要为芳香烃和高碳烷烃．

复合体系有机气体氧化生成二次有机气溶胶研究进展

生物源与人为源有机气体氧化形成的二次有机气溶胶(SOA)对气候变化和人类健康具有重要影响。SOA的产生与其前体物研究已取得了一些进展,但由于有机气体之间存在复合相互作用以及SOA形成机制复杂,目前对不同有机气体混合体系中SOA的形成认知还比较匮乏。因此,深入了解有机气体多源、复杂的相互作用,摸清有机气体的大气氧化机制、SOA的形成及影响等对深入理解真实大气有机气体化学演变具有指导意义。本文旨在了解复合体系有机气体氧化生成SOA的相关研究进展。一方面总结了复合体系有机气体产生SOA质量浓度、产率、成分、挥发性、光学性质等的变化,侧重于实验室复合体系有机气体氧化对SOA形成的多重影响以及SOA组成元素、分子构成的变化特征,并总结了目前实验室基于模型对复合体系SOA生成的模拟研究和拟合情况;另一方面探究了环境因素,如相对湿度(RH)、温度(T)以及无机气体,如氮氧化物(NO x)、二氧化硫(SO 2)、氨气(NH 3)等对复合体系有机气体形成SOA的影响。

北京市二次有机气溶胶生成潜势的日变化规律

二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)是大气细粒子(PM_(2.5))的重要组成部分.研究实际大气SOA生成潜势的日变化规律对于认知SOA生成转化机制及其对大气细粒子污染的影响具有重要意义.首次使用氧化流动管反应器(oxidation flow reactor,OFR)研究了北京夏季城市大气SOA生成潜势的日变化规律,利用高浓度的羟基自由基(·OH)氧化进入反应器内的环境空气,直接测定SOA的生成潜势.结果表明,一天内,SOA生成潜势的小时均值在3.9~9.4μg·m^(-3)范围内变化,呈现夜间高白天低的趋势,在16:00左右达到最低.SOA生成潜势和甲苯等城市典型挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)变化趋势一致,而和臭氧浓度反相关.实验结果表明,除了边界层高度变化影响污染物浓度进而影响SOA生成潜势以外,夏季白天强烈的光化学反应导致环境大气VOCs的消耗,对降低环境气体白天的SOA生成潜势值也有重要影响.同国外同类研究相比,北京环境大气由于具有更高的VOCs浓度,其SOA生成潜势要明显高于其他地区,可能对北京地区细颗粒物污染具有重要贡献.

硫酸钙及硫酸铵气溶胶对二次有机气溶胶生成的影响

二次有机气溶胶(SOA)是大气光化学反应的产物,也是城市和郊区大气中细粒子的主要成分.本研究致力于考察高浓度无机气溶胶颗粒对SOA生成的影响.实验系统采用2m3的温控烟雾箱,以干燥的CaSO4和(NH4)2SO4为无机种子气溶胶,研究了间二甲苯/NOx/空气体系光氧化生成SOA的过程.实验结果显示间二甲苯和NOx在紫外光照下会产生大量SOA,SOA产率可用单产物模型表征.CaSO4气溶胶的存在对SOA产率曲线没有明显的影响,而(NH4)2SO4气溶胶的存在使气相半挥发性氧化产物的生成量增加36%,显著地增加了SOA的产率.(NH4)2SO4粒子在含水有机物作用下显现的弱酸性可能是导致这一影响的主要原因.该实验结果有助于更详尽地阐明中国颗粒物污染严重城市SOA的生成机理,从而为进一步修正空气质量模型提供依据.

城市绿化树种挥发性有机物特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势研究

分析了32种常见绿化树种释放的挥发性有机物,探究植物源挥发性有机物特征及其和臭氧、二次有机气溶胶生成潜势的关系,并筛选出城市绿化中低生成潜势树种.结果显示,臭氧生成潜势与烃类、酯类、醇类、酮类、醛类的释放量显著相关(P<0.01),这五类化合物占臭氧生成潜势总变化的60.3%.二次有机气溶胶生成潜势与烃类、醇类、醛类和酯类的释放量显著相关(P<0.01),这四类化合物占二次有机气溶胶总变化的73.2%.臭椿(Ailanthus altissima)和樱花(Cerasus serrulata var. lannesiana)对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势相对较弱,豆科和杨柳科包含的12个树种对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势相对较强.

成都市夏季大气挥发性有机物污染及其对二次有机气溶胶生成的贡献

于2014年7月8日至8月13日在成都市城区和工业区选取两个点位开展挥发性有机物（VOCs）样品采集工作，分析结果显示，成都市夏季城区大气中VOCs质量浓度在34．1～458．8μg／m2，平均值为（137．3±91．8）μg／m2；工业区大气中VOCs质量浓度在26．7～474．9μg／m2，平均值为（135．9±103．5）μg／m2。早高峰时段（7：00～10：00）两个点位VOCs的浓度水平均高于其他时段，说明VOCs浓度受机动车排放的影响较为明显。用·OH消耗速率和臭氧生成潜势评估VOCs大气化学反应活性，结果显示，芳香烃和烯烃是影响大气化学反应活性的关键组分。城区和工业区的二次有机气溶胶（SOA）的生成潜势分别为4．859、4．559μg／m2，芳香烃不仅是臭氧生成潜势的关键活性组分，同时也是SOA的重要前体物。

德州市冬季大气挥发性有机物污染特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成的贡献

利用气相色谱-质谱仪/火焰离子检测器(Online-GC-MS/FID)对2017年冬季山东德州大气中99种挥发性有机物(VOCs)进行连续测量,研究了VOCs浓度和组分特征、日变化趋势、来源及其对臭氧(O3)、二次有机气溶胶(SOA)生成的贡献.结果表明,德州大气VOCs平均体积分数为(47.74±33.11)×10^-9,烷烃占比最大,为40.66%.总VOCs及其组分表现出早晚体积分数高、中午体积分数低的日变化规律.德州大气中丙烷、丙烯、苯及甲苯和二氯甲烷分别受到液化石油气挥发、生物质燃烧、机动车排放和溶剂使用等人为源的影响.反向轨迹模型分析发现,北方内陆气团对德州VOCs体积分数具有一定贡献.烷烃、烯烃、芳香烃的臭氧生成潜势分别为(34.87±33.60)、(120.48±118.76)和(59.77±94.14)μg/m^3,乙烯、丙烯、甲苯和间/对二甲苯的贡献较大.芳香烃氧化主导了SOA生成,其贡献率为93.7%,甲苯、间/对二甲苯、苯对SOA生成的贡献最大.为解决大气复合污染问题、实现臭氧和PM2.5协同控制,德州应重点控制甲苯、间/对二甲苯等芳香烃的排放.

晋城市环境空气中VOCs生成二次有机气溶胶潜势分析

为了深入了解晋城市环境空气挥发性有机物对二次有机气溶胶贡献,对晋城市生态环境局国控点VOCs进行苏玛罐样品采集,通过气相色谱-质谱分析,结果表明2019年春季4月和夏季6月晋城市环境空气VOCs中,二次有机气溶胶前体物对二次有机气溶胶生成有贡献;其前体主要来源于表面涂层工艺排放和汽车尾气。

1甲-基环己烯气相臭氧氧化生成二次有机气溶胶产物的研究

采用烟雾箱实验模拟了大气中1-甲基环己烯臭氧氧化生成二次有机气溶胶的化学过程.采用衍生化方法和气质联用仪对反应中生成的低挥发性有机酸产物进行了定性定量研究.通过研究.OH自由基清除剂和相对湿度对产物产率的影响,检验了文献中提出的假设反应机理,并提出了各产物的详细形成机理.

大气中二羰基化合物及其生成的二次有机气溶胶

二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)对大气灰霾的贡献是当前大气化学研究的热点.二羰基化合物(乙二醛和甲基乙二醛)是大气光化学反应的中间产物,可以通过多种途径形成SOA,对SOA的形成和总量增加有重要的贡献.大气中二羰基化合物主要来源于生物源(如异戊二烯)和人为源(如乙炔)等挥发性有机物的氧化.二羰基化合物可通过气粒分配(可逆过程)形成SOA,也可被云、雾或水相气溶胶吸收,发生水合、聚合、氧化等反应,生成的低挥发性产物留在颗粒相中生成SOA(不可逆过程).目前常用的二羰基化合物检测方法是利用衍生化试剂与二羰基化合物反应生成衍生物,经溶剂洗脱后再用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC/MS)仪进行分析.