多因素复合影响下异戊二烯二次有机气溶胶生成的烟雾箱模拟及其在源解析上的应用

准确估算异戊二烯对二次有机气溶胶(SOA)的贡献对研究区域空气质量及全球气候变化有重要意义。然而，应用标志物特征反演异戊二烯SOA生成量时，缺乏接近实际复杂大气状况下的产率以及标志物组成的模拟研究，使得模拟得到的标志物与SOA关系和实际大气环境存在较大偏差。本项目面向这一问题，首先在珠三角通过系统野外定点观测，获得异戊二烯SOA标志物的组成与水平；依据实际大气环境条件，通过正交试验设计，进行多因素(异戊二烯、氧化剂、SO2、NOx、母核类型及酸度、温度、湿度)复合影响下的烟雾箱模拟，研究接近实际大气环境条件下异戊二烯SOA的生成量与标志物的关系及其影响因素，并针对重要因素开展单一体系模拟；应用模拟获得的标志物与SOA之间的数量关系，结合野外观测获得的标志物浓度水平，估算实际大气中异戊二烯SOA的贡献，并与PMF模型结果进行比较。本研究可为准确估算实际大气中异戊二烯SOA贡献提供标志物手段。

异戊二烯二次有机气溶胶（SOA）对全球气候变化和区域空气质量有重要影响，然而缺少我国实际大气中异戊二烯SOA的观测和模拟研究，使得估算我国大气异戊二烯SOA贡献时存在较大偏差。项目从野外观测和烟雾箱模拟两方面系统研究了珠江三角洲实际大气背景下，异戊二烯生成二次有机气溶胶（SOA）及其特征标志物，并对异戊二烯SOA对细粒子的贡献进行了估算。野外观测方面，建立了针对极性有机物的分析方法，定量分析了8种异戊二烯SOA标志物；发现受异戊二烯排放影响，其SOA标志物季节变化呈现“夏季高-秋季低”的特征；揭示温度和粒子酸度升高，对异戊二烯SOA标志物生成有显著促进作用，指出国外已有的烟雾箱模拟显著高估实际大气中粒子酸性对异戊二烯SOA标志物生成的影响；发现长距离传输过程中，气溶胶老化造成异戊二烯SOA标志物浓度降低较有机气溶胶总浓度更为迅速，表明当气团老化程度较高时，应用标志物法估算SOA浓度时，会显著低估SOA的贡献。烟雾箱模拟方面，对建立的烟雾箱系统进行了系统测试，其性能达到国际先进水平；利用珠江三角洲实际观测数据，对烟雾箱的温度、湿度、光源、前体物、氮氧化物、粒子酸度等参数进行设定，获得了接近实际大气条件下，异戊二烯生成SOA中标志物的含量，其变化范围在0.102~0.231μg/μgC之间；发现酸性粒子会显著促进异戊二烯SOA生成。异戊二烯SOA估算方面，利用标志物估算了异戊二烯SOA对珠江三角洲大气SOA和水溶性有机碳（WSOC）的贡献。结果显示，夏季异戊二烯对SOA的贡献占18%，是贡献最大的自然源前体物；秋冬季其对WSOC贡献仅为2%，显著低于生物质燃烧排放和人为源前体物SOA的贡献。项目目前已在环境和大气科学领域权威刊物发表SCI论文4篇，包括2篇Environ. Sci. & Technol.、1篇J. Geophys. Res.和1篇Atmos. Environ.，相关研究成果丰富了对我国大气中异戊二烯SOA的认识，为估算我国大气中SOA贡献提供了标志物手段。