长三角大气氧化性：定量表征与化学机理开发

The secondary air pollution issues such as haze and ozone pollution problems are essentially caused by atmospheric oxidations. The core of the atmospheric oxidations is consituted by atmospheric radical chemistry. In the proposed project, we plan to elucidate the strength, composition and sustaining forces of the atmospheric oxidation in the Yangtze River Delta. Based on the atmospheric radical detection system of OH and NO3 that we established in the framework of the previous National Science Foundation grants, our major strategy is to carry out field experiments in typical ambient processes suchs as summer time ozone pollution episodes and winter time haze pollution episodes to characterize the atmospheric oxidation capacities, perform radical budget analysis, explore the coupling between the heterorogeneous reactions and the radical chemistry. Combining kinetic studies, we plan to formulate parameterized experissions for the simulation of the HO2 and N2O5 on aerosols, clarify the key species and key processes that dominate the atmospheric oxidations during typical pollution episodes, update the state of art atmospheric chemical mechanisms, compile a concise comprehensive equation to indicate the atmospheric oxidation capacity. Our achievements will faciliate the design of a long-term secondary air pollution mitigation strategy of the Yangtze River Delta.

大气氧化过程驱动了雾霾和臭氧等二次污染形成，氧化过程的核心是自由基化学。本项目以长三角区域大气氧化性的强度、构成和维持因素为核心研究内容，基于已有基金课题搭建的OH和NO3自由基观测平台，依托长三角现有观测网络，选择夏季臭氧和冬季雾霾等典型污染过程；围绕大气氧化性表征、自由基化学收支闭合分析、非均相反应与自由基化学耦合机制等三个主题开展外场观测研究，结合动力学实验建立HO2和N2O5非均相摄取系数的参数化表达式，厘清典型污染过程中决定大气氧化性的关键物种和关键反应途径，实现大气化学机理的升级，提出大气氧化性的综合表述方法，为长三角区域二次污染长效控制策略的制订提供科技支撑。

大气氧化过程驱动了雾霾和臭氧等二次污染形成，氧化过程的核心是自由基化学。本项目以长三角区域大气氧化性的强度、构成和维持因素为核心研究内容，基于已搭建的自由基观测平台，选择典型污染过程，围绕大气氧化性表征、自由基化学收支闭合分析、非均相反应与自由基化学耦合机制等三个主题开展外场观测研究。取得主要成果包括：第一、优化了已有OH自由基和NO3-N2O5测量系统，搭建了OH反应活性和HO2非均相摄取系数测量仪器，获得大气自由基及其前体物的变化特征及规律，建立了长三角地区首个大气自由基化学外场观测数据库；第二、通过气溶胶流动管探究了HO2非均相摄取系数的影响因素，建立了多相动力学模型，实现了非均相摄取机制的升级和参数化表达。基于实测数据分析了非均相摄取的贡献。第三、系统评估了自由基化学反应过程的关键反应途径和环境作用，发现HOx自由基模式模拟与观测结果存在在10-50%的系统偏差，OH再生新机制和HO2非均相摄取是造成偏差的主要因素。针对长三角地区硝酸盐的生成、VOCs氧化活性区位、臭氧生成影响等问题进行了定量分析。第四、在化学坐标系下描述了长三角大气氧化性的空间分布情况，系统评估了5种主流大气化学反应机理，发展升级了大气氧化性的定量方式，从多个角度系统表征了长三角地区的大气氧化性。综合而言，本项目工作按照计划圆满完成，研究成果完善了国际大气氧化性和大气自由基化学领域的研究，为长三角地区臭氧和颗粒物污染的协同防治提供了核心理论支持。项目开展期间共发表SCI文章24篇，中文核心1篇，其中第一标注文章14篇，包括Atmos. Chem. Phys.、Environ. Sci. Technol.、Atmos. Environ.和Anal. Chem.等高水平期刊，专利和软件著作权5项，培养博士生6名、硕士生2名。项目研究支持了杭州G20峰会期间的空气质量保障；开发的技术方法和数据分析工具应用于总理攻关项目，支持了京津冀大气重污染成因解析；大气氧化性定量表征方法应用于四大典型城市群区域多个臭氧污染防治项目，支撑了臭氧控制因素的解析。