关中地区臭氧污染形成机制及其前体物（VOCs）源解析

Continuous emission of volatile organic compounds(VOCs) is one of the most critical contributors to surface ozone pollution in China. A lack of study on source apportionment and temporal-spatial distribution of VOCs left the mechanism of ozone formation unclear in Guanzhong Region. This proposed study will deploy a comprehensive monitoring of VOCs with sampling techniques of electro-polished stainless steel canisters and absorbent tube collections in major cities and remote site in Guanzhong plain, and the source apportionment of VOCs will be evaluated by positive matrix factorization (PMF) model. By calculating the ozone formation potential (OFP) and photochemical activities, the present study could acquire knowledges on the precursors and their potential sources contributed to the ozone formation. In addition, temporal and spatial distributions of surface ozone in Guanzhong region during heavy polluted period will be simulated by Master Chemical Mechanism (MCM) and WRF-Chem model on the base of surface monitoring (i.e., O3, NOx, VOCs/OVOCs), and the mechanisms of regional transport and formation can be outlined. The results will be benefit in understanding of surface ozone formation and provide supports on future pollution control in Guanzhong Plain.

挥发性有机物（VOCs）的持续排放是我国近地表臭氧（O3）污染的重要原因之一，关中平原至今仍缺乏系统VOCs观测研究，VOCs排放与时空分布特征尚不清楚，这对臭氧污染的精准控制造成极大困阻。本项目拟采用苏玛罐与吸附管在关中平原城市群及秦岭背景区采集典型季节的大气VOCs样品，并分析其关键化学组分，获得关中地区典型季节VOCs时空分布特征。通过特征VOCs组分，采用正矩阵因子分析模式（PMF）解析不同区域VOCs排放源，计算VOCs臭氧形成潜势及光化学反应活性，获悉关中平原对臭氧污染贡献较大的VOCs及其排放源空间分布。此外，本项目拟采用大气光化学反应模式（MCM）与区域传输模式（WRF-Chem）模拟臭氧污染事件，从而获悉关中地区不同区域臭氧污染形成机制，初步探讨区域输送对关中O3形成的影响。本研究旨在为全面深入研究O3形成机制以及对区域空气质量的有效控制提供基础数据和理论支撑。

细颗粒物与地表臭氧（O3）是影响我国空气质量的主要污染因素，随着我国污染控制进程，细颗粒物浓度呈现下降趋势，而近地表O3浓度仍持续升高。本项目针对关中O3污染问题，梳理了关中地区近年来O3污染形势，基于离线采样技术获得关中夏季O3污染期VOCs时空分布特征，解析主要排放源，从而为O3污染控制提供科技支撑。研究发现，关中地区O3最大八小时均值的年均值与年最大值持续升高，MDA8上升速率约为在8.5至12.3μg/m3/年之间，表明关中O3污染在逐渐恶化。夏季典型人居区（西安，咸阳）与工业区VOCs浓度显著高于其他区域，且组成特征符合区域工业分布特征。夏季VOCs时间变化特征具有显著日变化特征，夏季非甲烷烃（NMHCs）主要受到交通源的影响，OVOCs主要受到交通源，溶剂源与二次形成源的影响。关中东部及临边地区的区域输送对关中地区大气VOCs浓度及组成特征具有显著的影响，进而影响O3污染。冬季关中大气VOCs主要受到交通源及取暖活动的影响，排放VOCs对SOA形成具有显著影响。本项目为关中O3污染联防联控提供了重要的科学依据。