一个沿海城市大气臭氧的本地生成过程及其对前体物的敏感性

在威海市两个采样点用苏码罐采集了全空气样品,利用三级冷阱预浓缩-GC/MS方法离线测定了空气样品中109种大气挥发性有机物(VOCs).使用基于观测的MCM机理大气化学模式(OBM-MCM)分析了大气臭氧生成对VOCs组分的敏感性及本地生成过程.结果表明:观测期间两个采样点的总挥发性有机物(TVOCs)平均浓度分别为27.84×10~(-9)和17.85×10~(-9),对TVOCs贡献最大的均是烷烃.模拟分析表明,大气臭氧生成与前体物的控制关系存在空间差异性,在一个观测点受VOCs控制,而在另一个观测点受NO_x和VOCs共同控制;模拟结果还表明,臭氧生成对活性烃类最为敏感,但是,含氧有机物、卤代烃和高碳烷烃对臭氧生成的影响和贡献也不可忽视;此外,计算了日平均臭氧净生成速率P(O_3)_(net),分别为6.41×10~(-9) h~(-1)和3.22×10~(-9) h~(-1),臭氧的本地生成过程扮演重要角色.     

咸宁市大气臭氧敏感性和污染来源解析

为掌握咸宁市臭氧（O₃）污染状况,基于统计分析方法研究咸宁市2018年O₃地面观测数据,发现该年3~10月均有O₃浓度超标日发生,其中6、8、9、10月有浓度较高且持续时间较长的严重污染,高浓度时段集中于4~7月的每日12：00~20：00,浓度峰值出现时间约为16：00前后.使用OBM模型模拟,借助EKMA曲线、RIR分析等识别O₃敏感性,发现咸宁属于VOCs控制区,O₃生成对人为源VOCs中的二甲苯类芳香烃和烯烃类较敏感,这两类物种浓度均削减10%后分别得到RIR值为0.271和0.238.开展离线VOCs监测,经PMF方法解析得到5类源,其中工业排放为O₃污染主要贡献源,二甲苯类芳香烃绝大部分来自溶剂使用,烯烃类主要来自燃烧源.当O₃超标时,相比于非超标日,植物源、溶剂使用和燃烧源的贡献率均有增加,其中植物源的贡献增量较大,而机动车尾气和工业排放的贡献率却有一定程度的降低.     

深圳大气挥发性有机物污染特征及臭氧生成潜势

该研究选取深圳市工业区、城区、郊区等不同类型的5个典型地区在2017年8月(夏季)、10-11月(秋季)、12月(冬季)开展了挥发性有机物(VOCs)离线手工采样及监测,获得了113种VOCs物种的体积分数数据并分析了VOCs污染特征及臭氧生成潜势(OFP)。研究表明,观测期间深圳市VOCs平均体积分数为37.3×10~(-9),以含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃为主要组分,共占总体积分数的57.2%。秋冬季体积分数约为夏季的2倍,日变化上烷烃、烯烃、芳香烃体积分数在中午达到谷值,较早晚平均值偏低46.7%～48.3%,但OVOCs日变化曲线较为平缓。观测期间VOCs的OFP平均为121.2×10~(-9),OVOCs、烯烃和芳香烃是主要贡献来源,分别占42.0%、33.0%和15.3%,1,3-丁二烯、丙醛、乙醛、甲苯是对OFP贡献最大的前4个物种,共占55.8%。工业排放对臭氧生成影响显著,工业区点位OFP较高(182.2×10~(-9)),城区次之(98.6×10~(-9)),郊区最低(68.9×10~(-9)),同时工业区甲苯/苯(T/B)比值较高(10.7),表明受溶剂使用源的影响较大。加强控制溶剂使用源、工业源和机动车的VOCs排放将有利于降低深圳市大气OFP,从而减少臭氧生成。     

石化工业区臭氧前体物排放及其与臭氧污染关联性研究进展

目前,石化行业是臭氧前体物(VOCs和NO_X)排放的重要污染源之一,已被列为重点管控对象,针对这一现状,梳理了石化工业区臭氧前体物的排放情况、臭氧污染监测情况以及臭氧污染成因分析方法。研究发现,石化企业VOCs、NO_X的排放特征已有较多报道,但石化工业区区域性VOCs、NO_X与周围环境空气中臭氧的关联性及臭氧形成机制的研究鲜有报道,这就限制了对石化工业区区域性的臭氧与前体物关系的了解。目前石化企业存在VOCs的排放特征缺乏代表性、区域性臭氧污染成因尚不清楚等问题,建议开发统一、标准化的监测方法,并对石化工业区的臭氧及前体物浓度开展长期监测,基于长期监测数据对臭氧污染成因开展深入研究,从而识别对臭氧污染起关键性作用的影响因素。     

北京市郊区夏季臭氧重污染特征及生成效率

为研究北京郊区夏季O₃(臭氧)重污染过程特征及O₃生成的光化学敏感性,基于2016年夏季在北京郊区开展的针对O₃及其相关污染物的强化观测试验(7月23日—8月31日,共计40 d),分析了观测期间O₃浓度[以φ(O₃)计]变化特征、O₃重污染过程主控因素与O₃敏感性化学特征.结果表明:观测期间φ(O₃)超标时有发生,最大小时φ(O₃)为151.1×10-9,其中有15 d的φ(O₃)最大8 h滑动平均值(O₃-max-8h)超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值,占观测天数的37.5%;不同O₃重污染过程成因有所不同,城市烟羽传输的污染物对郊区O₃重污染过程影响显著(观测期间臭氧重污染过程:过程1,7月27—29日;过程3,8月9—11日;过程4,8月16日;过程5,8月21—24日),区域光化学污染对郊区O₃重污染过程也有贡献(观测期间O₃重污染过程2:8月4—6日);结合后向气流轨迹进一步辅助说明了不同重污染过程中O₃的来源不同.研究还发现,观测区域存在反“周末效应”现象,说明观测区域周末受人为影响较为明显;基于观测数据计算的OPE(O₃生成效率)分析了O₃光化学敏感性表明,在有OPE值的22 d内NO_x控制区和VOCs控制区出现的概率(41%)相等,即观测区域O₃对NO_x和VOCs均敏感;此外还发现,在O₃重污染过程中光化学敏感性会随其反应进程发生改变,由NO_x控制区逐渐转变为VOCs控制区.      

唐山夏季大气VOCs污染特征及臭氧生成潜势

在唐山市区对大气环境VOCs进行样品采集,对VOCs污染特征及臭氧生成潜势进行了分析。结果表明:唐山市区VOCs主要以烷烃和芳香烃为主,分别占VOCs总质量浓度的50.3%和30.4%。烷烃和烯烃以丁烷和丙烯等组分为主,芳香烃以苯、甲苯、乙苯和二甲苯为主。由于污染源排放强度、气象条件和光化学反应强弱的影响,VOCs浓度有明显的小时变化特征,8:00—10:00浓度最高,中午较低,且与早上相比,烯烃浓度降低比例中午最大。VOCs臭氧生成潜势敏感性组分以烯烃为主,占总VOCs臭氧生成潜势贡献的49.0%~66.8%,其主要敏感性种类为丙烯。     

广州大气挥发性有机物的臭氧生成潜势及来源研究

2008年秋季在广州城区及其下风向沿海乡村地区采用活性炭吸附管采集大气挥发性有机化合物(VOC),应用二次热解吸-GC/MS联用技术测量56种VOC的大气浓度,研究在典型海陆风条件下VOC的组成特征和日变化规律,并采用臭氧最大增量及OH自由基反应活性两种方法估算了该地区各VOC的臭氧生成潜力,探讨了VOC优先控制物种及...     

太原市夏季大气VOCs污染特征及臭氧生成潜势

2018年8月采集太原市大气样品,分析太原市夏季大气VOCs的污染特征,并利用最大增量反应活性系数法（MIR系数法）估算了VOCs的臭氧生成潜势（OFP）.结果表明,太原市夏季大气VOCs浓度为17.36~89.60μg/m³,其中烷烃占比58.01%、芳香烃占比20.06%、烯烃占比16.52%、炔烃占比5.40%.大气VOCs浓度变化表现为明显的早晚双高峰特征,且以早高峰影响为主.OFP分析显示,烷烃、烯烃、芳香烃、炔烃分别占总OFP的19.16%、47.74%、31.75%、1.35%,C₃~C₅类烯烃是活性较高的物种,对O₃生成贡献较大.     

2020年成都市典型臭氧污染过程特征及敏感性

2020年4月24日至5月6日成都市臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)复合污染过程期间,在成都市城区开展大气臭氧及其前体物(NO,、VOCs)和气象参数观测实验,基于观测数据采用OBM模型对市区臭氧敏感性和主控因子进行识别,并采用PMF模型对关键VOCs物种进行来源解析.结果表明,臭氧超标日各污染物浓度均有所上升,V...     

海南省背景区域臭氧及其前体物污染特征

基于2019年五指山背景点、海口市和三亚市的环境空气自动监测数据和气象观测资料,分析了海南省背景区域和重点城市O₃及其前体物NO₂污染特征;结合挥发性有机物（VOCs）在线监测数据,分析了五指山背景点VOCs的时间变化规律、O₃浓度高值月份O₃及其前体物VOCs和NO_x的污染特征以及VOCs的臭氧生成潜势（OFP）.结果表明,O₃是影响五指山背景点空气质量的关键污染物,五指山背景点O₃日最大8 h浓度平均值与海口市和三亚市显著相关.背景点NO₂月均浓度水平显著低于城市点,然而背景点和城市点O₃月均浓度水平和变化趋势高度一致.背景点O₃变化与风向密切相关,春夏季偏南风频率较高,O₃浓度相对较低;秋冬季以东北风为主,易受内陆污染输送影响,O₃浓度较高.五指山背景点春夏季VOCs体积分数低于秋冬季,但对应的OFP高于秋冬季;其中异戊二烯夏季体积分数显著高于秋冬季,且其夏季体积分数占总挥发性有机物的比例最高,对应的OFP贡献率可达70%以上,O₃则表现出秋冬季显著高于夏季的特征.11月O₃高浓度时段乙炔和芳香烃的体积分数较清洁日出现较大上升,同时其对应的OFP显著上升.VOCs优势物种和OFP主要贡献物种的分析结果表明,O₃高浓度时段机动车尾气和油气挥发排放源对五指山背景点VOCs的化学组成和OFP有重要贡献.     

Applying model simulation and photochemical indicators to evaluate ozone sensitivity in southern Taiwan

Ozone sensitivity was investigated using CAMx simulations and photochemical indicator ratios at three sites (Pingtung City, Chao- Chou Town, and Kenting Town) in Pingtung County in southern Taiwan during 2003 and 2004. The CAMx simulations compared fairly well with the hourly concentrations of ozone. Simulation results also showed that Pingtung City was mainly a volatile organic compounds (VOC)-sensitive regime, while Chao-Chou Town was either a VOC-sensitive or a NOx-sensitive regime, depending on the seasons. Measurements of three photochemical indicators (H2O2, HNO3, and NOy) were conducted, and simulated three transition ranges of H2O2/HNO3 (0.5–0.8), O3/HNO3 (10.3–16.2) and O3/NOy (5.7–10.8) were adopted to assess the ozone sensitive regime at the three sites. The results indicated that the three transition ranges yield consistent results with CAMx simulations at most times at Pingtung City. However, both VOC-sensitive and NOx-sensitive regimes were important at the rural site Chao-Chou Town. Kenting Town, a touring site at the southern end of Taiwan, was predominated by a NOx-sensitive regime in four seasons.     

Characteristics of ozone and ozone precursors (VOCs and NOx) around a petroleum refinery in Beijing, China

A field measurement campaign for ozone and ozone precursors(VOCs and NOx) was conducted in summer 2011 around a petroleum refinery in the Beijing rural region. Three observation sites were arranged, one at southwest of the refinery as the background, and two at northeast of the refinery as the downwind receptors. Monitoring data revealed the presence of serious surface O3 pollution with the characteristics of high average daily mean and maximum concentrations(64.0 and 145.4 ppbV in no-rain days, respectively) and multi-peak diurnal variation. For NOx, the average hourly concentrations of NO2 and NO were in the range of 20.5–46.1 and 1.8–6.4 ppbV, respectively. For VOC measurement, a total of 51 compounds were detected. Normally, TVOCs at the background site was only dozens of ppbC, while TVOCs at the downwind sites reached several hundreds of ppbC. By subtracting the VOC concentrations at background, chemical profiles of VOC emission from the refinery were obtained, mainly including alkanes(60.0% ± 4.3%), alkenes(21.1% ± 5.5%) and aromatics(18.9% ± 3.9%). Moreover, some differences in chemical profiles for the same measurement hours were observed between the downwind sites; the volume ratios of alkanes with low reactivity and those of alkenes with high reactivity respectively showed an increasing trend and a decreasing trend. Finally, based on temporal and spatial variations of VOC mixing ratios, their photochemical degradations and dispersion degradations were estimated to be 0.15–0.27 and 0.42–0.62, respectively, by the photochemical age calculation method, indicating stronger photochemical reactions around the refinery.     

上海市光化学污染期间挥发性有机物的组成特征及其对臭氧生成的影响研究

光化学污染导致的高浓度臭氧(O3)是上海面临的重要大气污染问题.本研究分别选取了市区(徐汇)、城郊(青浦)和郊区(南汇)3个典型地区在夏季光化学污染易发季节开展了O3及其前体物挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx)的观测,结合光化学箱模型研究探讨了O3生成的主控污染物.研究表明,不同地区O3污染呈现较强的同步性,日最大浓度也比较接近;但南汇郊区由于受机动车排放影响较小,NOx浓度显著低于其他两个地区,导致该地区O3浓度日变化曲线相对平缓,夜间O3浓度也维持在较高水平.大气VOCs浓度较高时,往往伴随高浓度的O3;3个地区VOCs浓度和组成差异明显,就VOCs浓度而言,徐汇青浦南汇;浓度贡献最主要的物种为甲苯、C2~C3的烷烃和烯烃、丙酮以及辛烷;而C7~C10芳香烃、C3~C4的烯烃、异戊二烯以及乙醛是上海大气臭氧生成潜势贡献最大的VOCs类物质.3个地区O3的生成主要受人为排放的二甲苯类和C3~C4烯烃类物质控制;对于徐汇,只控制NOx会导致O3浓度升高,而南汇郊区O3的生成对NOx排放不敏感.     

上海地区光化学污染中气溶胶特征研究

利用上海地区2011~2013年9个大气成分及气象观测站点臭氧(O3)、颗粒物(PM1、PM2.5、PM10)、气溶胶粒子谱观测资料以及气象数据,分析了上海不同功能区臭氧超标时的频率分布及各类污染物浓度特征.结果表明,上海地区夏季光化学污染严重,周边城区臭氧污染要明显高于中心城区,不同功能区污染情况差异较大,金山化工区和崇明生态岛光化学污染较为严重.通过分析光化学污染前后气溶胶变化特征可知,当出现光化学污染时,各站气溶胶浓度明显升高,特别是PM1浓度增加显著,且PM1/PM2.5比未出现臭氧污染时的比例明显升高.表明随着光化学反应的增强,二次气溶胶生成明显增多.因此可将PM1作为光化学污染的判定指标之一.     

广州市夏季VOCs对臭氧及SOA生成潜势的研究

2016年7月在广州城区开展了27d的大气VOCs在线监测,共得到73种VOCs,总浓度均值为40.07×10^-9.其中烷烃占比55.17%,芳香烃占比15.42%,烯烃占比12.14%,氯代烃占比8.79%,乙炔占比3.97%,OVOC占比3.72%,乙腈占比0.79%.采用臭氧生成潜势（OFP）和OH自由基消耗速率估算了广州城区夏季VOC大气化学反应活性,结果表明芳香烃和烯烃是最主要的活性物种;VOCs的关键活性组分是甲苯、反-2-戊烯、间/对二甲苯、1,3-丁二烯、异戊二烯等.采用气溶胶生成系数法（FAC）估算了VOCs对二次有机气溶胶（SOA）的贡献,结果显示芳香烃、烷烃、烯烃分别占总SOA生成潜势量的95.54%、2.5%、1.95%,甲苯、间/对二甲苯、乙苯、邻二甲苯、1,2,4-三甲基苯是对SOA生成贡献最大的前5个物种.     

成都市臭氧重污染成因与来源解析

采用来源解析的方法对2020年成都市发生的一次较为严重的臭氧污染事件进行了研究.结果表明,此次污染过程呈现从清洁-污染-清洁的变化趋势,污染持续时间长达9d,最大臭氧小时浓度达到258.8μg/m3.气象因素在成都臭氧污染中的影响不可忽略,其中温度与臭氧浓度呈现显著正相关关系,东北风主要出现在污染前和污染后,可能起到稀...     

北京城区夏季O3化学生成过程

选取2007年7月1日—8月31日中的21个晴空日,利用观测资料和光化学箱模式计算了北京城区测点的O₃生成速率G(O₃)和O₃生成效率OPE.结果表明,21个晴空日中G(O₃)日最高小时值分布在(18~82)×10^-9h^-1之间;在O₃污染和非污染日G(O₃)最高值的平均水平无显著差异,且与O_x浓度之间不存在一致的对应关系,表明O₃化学生成过程不能全面解释地面O₃浓度的累积,物理传输过程对测点O₃实测浓度有显著作用;各个化学过程对G(O₃)的贡献率对比结果显示,HO₂ 在 NO向NO₂的转化中贡献最大;OPE值分布在2.8~5.8之间,总体水平为4.1±0.1;OPE值与NO_x浓度之间为非线性关系,OPE值随NO_x浓度的增加而减少,表明消减测点附近VOCs排放能有效降低O₃浓度.     

北京近交通主干线地区的臭氧生成效率

2004年9月27日至10月4日一冷锋系统途径北京并带来了大风和降水天气,为了解冷锋过境前后北京近交通主干线地区臭氧生成效率的变化,利用此期间北京外场观测资料和箱模式计算了臭氧生成率及生成效率.结果表明,臭氧生成率可由观测结果进行求算,表达式为Q·∑Zi·Ki·[VOCi]/KOh NO2·[NO2].臭氧生成效率(OPE)变化范围为1.5～6.0,均值约为3.0,冷锋系统过境前、后OPE变化不显著.削减近交通主干线地区的VOCs排放量能有效降低该地的臭氧浓度.     

上海市光化学污染气象指标的研究

利用１９９０－１９９４年地面Ｏ３浓度观测和有关资料，进行统计处理后，通过深入详细的对比分析，确立了上海市高浓度Ｏ３日或光化学污染的１２个气象指标，引入权重概念表示各个气象指标对出现高浓度Ｏ３日的重要性次序：高压天气、ｆ〈６０％，ＮＬ〈２．５／１０、Ｎｓ〈６．０／１０，其次是ｔｓ≥７ｈ。