大气中含氧挥发性有机物的数值模拟及其对臭氧生成的影响研究

Oxygenated volatile organic compounds (OVOCs) are important intermediate species in atmospheric photochemistry. As the significant precursors of ozone, exploring the sources, production and removal processes of OVOCs, can help us understand the air pollution formation mechanisms from the perspective of the intermediates. The project will aim at the modeling of OVOCs and their contributions to ozone: Based on the simultaneous measurements of OVOCs and other parameters, which will be conducted at a typical city site and a rural site, to establish the box model of OVOCs. The sources, formation and removal pathways of OVOCs will be studied, and the contributions of OVOCs to the formation of ozone will be explored.

含氧挥发性有机物（OVOCs）是大气光化学反应的重要中间态物种，它不仅对大气化学反应活性有重要贡献，还是臭氧生成的重要前体物。以OVOCs为突破口，对它的源、汇及其大气化学行为进行分析，有助于我们从中间态物种的角度对大气复合污染的形成机制进行探索。本研究将基于综合大气外场观测数据，建立OVOCs的模拟方法，在OVOCs模拟准确的基础上，对OVOCs的来源、生成及去除过程进行全面分析，并基于模型的敏感性分析探索OVOCs对臭氧生成的贡献。

含氧挥发性有机物（OVOCs）是大气光化学反应的重要中间态物种，以OVOCs为突破口，对它的源、汇进行分析，量化其对O3生成的贡献，有助于我们从中间态物种的角度对大气复合污染的形成机制进行探索。本研究基于OVOCs及其他参数的同步测量结果，对OVOCs进行了来源解析，基于盒子模型的敏感性分析探索了OVOCs的生成和去除过程及其对O3生成的贡献，主要结论如下：①将苯和Ox分别作为地化所站点OVOCs一次排放和二次生成的示踪物，使用改进的多元回归方法（考虑了一次排放的消耗）对OVOCs进行来源解析，结果表明二次生成是该站点OVOCs的重要来源。以甲醛为例，二次生成对总HCHO浓度的贡献为69%-84%，平均贡献高达75%，一次排放和背景浓度的贡献分别为10%和15%。②使用基于MCM3.2机理的盒子模型对OVOCs的二次生成和去除过程进行模拟，发现甲醛的模拟结果存在明显高估，通过模型的灵敏性分析确定了造成模拟偏差的最主要原因为醛类颗粒物摄取机制的缺失。当模型中考虑醛类的颗粒物摄取作用、边界层变化以及一次排放的OVOCs浓度时，模型模拟结果可以较好的重现OVOCs的实测值。人为源烯烃是甲醛最重要的前体物，对甲醛生成速率的贡献为47%，其次为芳香烃（27%）和异戊二烯（22%）。颗粒物摄取是甲醛最重要的去除途径，其对总甲醛去除速率的平均贡献为54%，其次为甲醛的直接光解，贡献为19%。③一次排放的OVOCs（或者模型低估的OVOCs部分）对于O3生成速率的贡献高达15%-38%。在未来的研究中，应加强对OVOCs各物种的测量及其环境效应的评估，以期为O3控制策略的制定提供精准支撑。