关中地区含氧和生物源挥发性有机物的分布及其对臭氧形成的影响

Oxygenated volatile organic compounds (OVOCs), composed of alcohols, aldehydes and ketones, account for a high contribution to volatile organic compounds (VOCs). It can be produced directly from biogenic and anthropogenic sources, or formed secondarily from the oxidation of VOCs in the atmosphere. Biogenic VOCs (BVOCs) come from the natural source of VOCs, such as plant and microbes. OVOCs / BVOCs play an important role in the production of ozone and secondary pollutants in the troposphere, and have a comparable effect on the atmospheric oxidizing capacity to that of non-methane hydrocarbons (NMHCs). The atmospheric conditions in in-situ environment are complicated, and the exact composition and transformation mechanisms of VOCs remain unclear at present. Guanzhong Basin is experiencing an increase of ozone and regional photochemical smog issue, which significantly reduces visibility and adversely affects human health, as an ideal natural region to conduct the related research. We propose a three year systematic study to attain better understanding on the sources, atmospheric transformation, transportation, and fate of OVOCs and BVOCs in Guanzhong Basin. The impacts of OVOCs and BVOCs on ozone formation will be evaluated through WRF-Chem modeling. The study can achieve sufficient data for source apportionment and serve further insight into the characteristics of OVOCs and BVOCs in Guanzhong Basin, which are valuable in establishing effective VOC control strategies to control ozone pollution.

含氧挥发性有机物（oxygenated volatile organic compounds，OVOCs)是挥发性有机物（volatile organic compounds，VOCs）中非常重要的部分，包括醇、醛和酮，直接由生物源和人为源排放，亦可通过大气中VOCs的二次氧化生成。而生物源挥发性有机物（Biogenic volatile organic compounds，BVOCs）是由植物、微生物等排放的自然源VOCs。OVOCs/BVOCs在对流层臭氧和二次污染物的生产过程中具有十分重要的作用。实际大气环境复杂多变，目前国际上对VOCs组成和转换的研究还不够充分。本研究致力于通过西安市区、秦岭背景区采样，获得关中地区OVOCs/BVOCs的分布、大气转化、迁移及终产物，通过WRF-Chem模式估算其对臭氧形成的影响，为我国制定有效地VOC控制战略以控制臭氧污染提供新的基础数据。

大气氧化剂如臭氧、OH自由基等驱动的大气氧化过程是SOA形成的重要步骤，多种气态污染物在已有颗粒物表面的非均相反应及有机气溶胶的大气老化是SOA形成的另外两个重要步骤。从全球范围看，自然源SOA对全球SOA总量的贡献处于主导地位。另一方面，我国城市群大气污染严重，高强度的人为源污染物（NOx、SO2、NH3等）排放会影响自然源SOA的生成，进一步影响区域空气质量。关中地区位于陕北高原与秦岭山地之间，属于西窄东宽和西高东低三面环山的喇叭状封闭盆地，臭氧形成极为复杂，既有大量的工业排放（VOCs，NOx），又有很强的生物排放（秦岭排放的ISO），以及OVOCs的远距离传输造成下风向气溶胶及臭氧形成以及人为与生物源的相互作用，该项工作对关中地区 OVOCs/BVOCs特征、组成和时空分布进行了分析，解析关中地区 OVOCs 来源，揭示其对严重影响空气质量的臭氧及其他二次污染物生成贡献，助力关中地区的臭氧控制战略。.本项目按照原申请书研究目标、内容及年度计划，选取关中地区不同季节、不同区域点位，开展了离线样品采集，并同步采集了CO（在线监测仪）、O3（在线监测仪）及气象数据。发展并完善了 VOCs 实验分析方法，获得关中地区城市区域及森林背景区域的 OVOCs/BVOCs 的浓度水平、季节变化（具有冬春浓度低，夏秋浓度高的特点）、日变化（昼高夜低）及空间分布特征（东北方向化合物总浓度高于西北方向），同时运用后向轨迹、PMF及WRF-CHEM等方法手段解析其来源及贡献，采用羟基反应活性（ＬOH）和臭氧生成潜势（OFP）计算不同羰基化合物对臭氧生成的贡献，结果表明最为重要的羰基化合物为甲醛、乙醛和异+正丁醛。在制定臭氧防治策略时，需要重点控制工业源，交通源，且加强区域联防联控，VOCs和NOx作为O3生成的重要前体物，需要严格调控。