基于新型中红外光源的大气HONO污染现状和来源观测研究

Nitrous acid (HONO) is an important source for the production of OH radical, the contribution rate on OH radical can be as high as 80% during daytime, which can affect the concentration of O3 and PM2.5 evidently. The problem of HONO sources is still unclear, moreover, most of the reaction mechanisms studies lack of verification by field observations. This program focuses on the use of TDLAS technique based on the new generation mid-infrared quantum cascade laser to carry out HONO field detection, and to study the domestic pollution status and characteristics of atmospheric HONO. Accordingly, our study will reveal the concentration distribution, diurnal variation and seasonal variation of atmospheric HONO in urban and suburban areas, and analyze the correlation between HONO/NO2 ratio and relative humidity. HONO emission factors of domestic vehicles can be obtained by tunnel experiments in heavy traffic areas to provide the basis for the assessment of motor vehicle emissions on HONO. The sources of HONO can be analyzed and the characteristics of the formation and new possible ways are revealed based on the actual field measurements. Comparison of the effect of different sources on the HONO production can be made by field measurements in different regions. It provides more reliable data support and technical method for the analysis of source and sink of HONO in this area.

亚硝酸(HONO)是大气中重要的氧化剂OH自由基的主要来源之一，日间高值对OH贡献率可高达80%，并可显著影响O3和PM2.5等污染物浓度。到目前为止HONO来源尚不十分清楚，且大多数反应机理研究缺乏外场观测的证实。本项目拟在利用基于新型中红外量子级联激光器(QCL)的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)对HONO开展外场探测的基础上，研究大气HONO的污染状况和污染特征，揭示城市与城郊地区大气HONO的浓度分布、日变化、季节变化，深入分析HONO/NO2比值和相对湿度的相关性。通过开展隧道实验获得机动车的HONO排放因子，为评价机动车对HONO的直接排放提供基础。在外场测量基础上对HONO的来源进行解析，揭示其形成的特点或可能的新途径。比较HONO各来源在不同地区对HONO生成的贡献，为该地区HONO的源和汇分析提供更可靠的数据支持和技术手段。

亚硝酸(HONO)是大气中重要的氧化剂OH自由基的主要来源之一，日间高值对OH贡献率可高达80%，并可显著影响O3和PM2.5等污染物浓度。到目前为止HONO来源尚不十分清楚，且大多数反应机理研究缺乏外场观测的证实。本项目利用基于新型中红外量子级联激光器(QCL)的可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)对HONO开展外场探测。外场测量结果证明来自机动车的直接排放和当地的非均相反应是潜在的HONO的主要来源，同时NO2和相对湿度(水)也在HONO的生成过程中起了重要的作用。尤其是在高的相对湿度(85%-95%)情况下，HONO浓度值最高。外场实验测量结果显示HONO和NO2的相关性非常高(R2=0.77)。这说明NO2在潮湿的表面上的非均相反应是HONO夜间最重要的来源。利用该系统对大气中的N2O, H2O, CH4和HONO进行了同时测量，得到1 s积分时间N2O, H2O, CH4和HONO的最低检测限（1σ）可分别达到0.9 ppb、31 ppm、4.8 ppb和110 ppt。记录了与基本气象参数相关的这四种气体的实验室和大气环境混合比，并分析了相应的排放源。特别是HONO来源和各气体之间的相关性，并将该成果拓展到土壤HONO的排放特征研究。鉴于稳定同位素的指纹示踪作用，首先利用该系统开展了大气及冰川水稳定同位素的研究，得到的1σ精度δ18O为0.3‰，δ17O为0.2‰，δ2H为0.5‰。为液态、汽态水中的氢氧稳定同位素分析在大气科学、生态学和地球化学、气候和古气候研究、水文研究等领域中的应用提供了技术支持。并将此研究拓展到HONO的稳定同位素分析，为准确寻找HONO的来源提供数据及技术支持。