典型地区臭氧前体挥发性有机物的组成、活性与来源

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挥发性有机物(Volatile organic compound,VOCs)是大气中极为重要的痕量气体,其中非甲烷碳氢化合物(NMHCs)和醛酮类化合物是对流层臭氧生成的重要前驱体,也称为臭氧前体VOCs。近年来,我国大气臭氧污染态势呈上升趋势,分析大气臭氧前体VOCs的组成、活性及来源对明确臭氧浓度增长的原因起重要作用。一些地区,如京津冀、珠三角地区等对臭氧前体VOCs开展了很多研究,但我国幅员辽阔,不同地区臭氧前体VOCs的组成差异很大,很多地区对其现状认识不足,如长沙、贵阳等地。因此,本论文率先在贵阳市几个站点进行观测,揭示了观测点臭氧前体VOCs的主要特征,并通过对长沙市内一个国控点的观测,得到该站点臭氧前体VOCs的主要特征。本研究采用罐采样方法采集环境空气样品,利用三级冷阱预浓缩-GC/Dean-switch/FID/FID技术,分析59种NMHCs,利用DNPH衍生化-高效液相色谱技术分析醛酮类化合物。主要结果如下:  (1)本研究在贵阳观测得到的NMHCs总体积分数为(23.06±17.85)×10-9,其中丙烷体积分数最大。观测得到的不同类别NMHCs的占比为:烷烃(58.77%)>苯系物(16.41%)>人为源烯烃(10.84%)>炔烃(8.86%)>BVOC(5.12%)。观测得到的NMHCs总臭氧生成潜势(OFP)为91.51×10-9(体积分数),其中苯系物对总OFP的贡献最大(约占38%);总羟基消耗速率(LOH)为6.15s-1,烯烃类对总LOH贡献最大。观测到的季节变化表现为秋季>夏季。有机溶剂使用和机动车排放在NMHCs来源贡献中占主导地位,另外存在特殊过程排放蒎烯,待深入研究。  (2)本研究在长沙观测得到的NMHCs总体积分数为(43.31±33.86)×10-9,其中异戊烷体积分数最大。观测得到的不同类别NMHCs占比为:烷烃(63.49%)>炔烃(11.49%)>苯系物(9.29%)>人为源烯烃(9.26%)>BVOC(6.47%)。观测到的季节变化表现为冬季>夏季>秋季。溶剂使用是主要排放源(约占22.65%),汽车尾气及油气挥发对NMHCs的来源贡献相接近,分别占16.61%和16.51%;煤炭/生物质等燃烧过程排放贡献约为15.53%;存在以β蒎烯及间对二甲苯为特征物质的未知源,对大气NMHCs的浓度贡献约占16.14%。  (3)本研究在贵阳观测得到的总醛酮化合物浓度为(8.66±4.38)μtg/m3,主要污染物为丙酮(5.04±2.91)μg/m3、甲醛(1.40±0.26)μg/m3、乙醛(1.12±0.28)μg/m3;三种污染物整体表现为午间(11:00-13:00)浓度突出,且甲醛/乙醛(C1/C2)比值约为1;研究在长沙观测得到的总醛酮化合物浓度为(9.17±3.16)μg/m3,夏季醛酮类浓度(11.48±7.41)μg/m3明显高于秋季(6.68±2.72)μg/m3,且C1/C2夏季(2.21)>秋季(1.02),乙醛/丙醛(C2/C3)秋季(9.64)>夏季(5.35),根据比值诊断,在两地观测得到的醛酮类化合物均符合城市地区C1/C2的比值特征。
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