上海大气中氢氧自由基总去除速率的实测与模拟

Research on OH radical and Atmospheric oxidative capacity is a current focus in the atmospheric research. It's also one of the key facts which cause the severe regional air pollution complex in China. In order to get a better understanding of atmospheric photo-chemical process, the measurement of total OH loss rate will give useful information to improve the characterization of chemical mechanism model on complex air pollution. Total OH Loss Rate in Shanghai, which indicates the oxidative capacity of the urban atmosphere, will be measured by a newly-built device using Comparative Reactivity Method. Its speciation under various pollution conditions will be investigated and the characterization of total OH loss rate by chemical mechanism model will be tested and improved in this study. The evaluation of ozone production potential and secondary aerosol formation potential will be investigated by using the in-situ measured total OH loss rate to provide new thoughts on the air pollution controls and managements in China.

OH 自由基为核心大气氧化性研究是当前大气科学研究的热点问题，也是造成我国城市和区域大气复合污染的重要因素之一。为了深入了解以HOx自由基化学为核心的大气光化学过程，有必要将准确测量OH自由基的去除途径作为突破口，以提升对化学机制模型对大气复合污染的表征能力。本研究拟选择上海城区大气作为研究对象，基于相对活性测定方法，构建环境大气OH 自由基总去除速率的在线测量设备，获取城市大气中OH 自由基总去除速率在不同污染条件下的强度水平、组成特征与变化趋势，对化学机制模型模拟环境大气OH 自由基总去除速率的能力进行检验和发展；初步建立运用实测OH 自由基总去除速率评估臭氧与二次气溶胶生成潜势的方法，以期为我国深入开展区域大气复合污染的科学防控提供理论依据。

以OH自由基为核心的光化学过程研究是解决O3与PM2.5耦合污染的关键之一。本研究开展了kOH测定方法的研究，以基于质子传递反应质谱技术的相对活性方法（PTR-kOH）和基于激光诱导荧光技术的流动管方法（LIF-kOH）分别搭建了一套kOH测量系统。研究发现，PTR-kOH较易受到环境大气中高浓度一氧化氮的干扰，导致测量不确定性增大，适用于无NO排放的VOCs污染源或低NO环境大气（如环境背景点）kOH的测量。LIF-kOH方法在环境大气测量中无较大干扰，可用于中国城市大气环境kOH的测量。研究中采用化学机制模型模拟了上海城区OH自由基总去除速率的污染特征，上海城区kOH与北京、广州等国内城市相当，kOH模拟值范围在6-170 s-1，呈现冬季高、夏季低的季节特征，日均变化呈现典型的单峰特征，受城市人为源、特别是机动车排放的影响较大。城区kOH变化受扩散条件影响较大，受环境温度、相对湿度等影响较小。