单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,大气氧化性与臭氧污染形成机制研究,1,大气氧化性与臭氧污染形成机制研究1,提纲,理论背景,研究方法：超站观测,典型城市区域大气氧化性定量研究,我国四大城市群区域臭氧污染形成机制,结论与展望,2,提纲理论背景2,理论背景：大气氧化反应驱动臭氧生成,3,VOCs,+NOx+,hv,O,3,Lu et al.,2012,Ehhalt,1999,理论背景：大气氧化反应驱动臭氧生成3VOCs +NOx,研究方法：超站观测,4,一次指标污染物,CO,NO,2,SO,2,二次指标污染物,O,3,PM,2.5,VOC,2.,氧化,radical,prod.,K f,(,T,P,j),V PBL,wind,粒径,相态,成分,消光,3.,热动力学,1.,反应条件,响应关系,1.,气象与边界层,地面气象,风温湿压,能见度仪,能见度,全自动太阳光度计,大气气溶胶光学厚度（,AOD,）,光谱光度计,光化辐射通量,微波辐射计,水汽总量及温湿廓线,风廓线雷达,风廓线,激光雷达,颗粒物消光廓线，臭氧,Camera Lidar,近地面颗粒物消光廓线,2.,大气氧化性和臭氧化学,Thermo,系列,NO、NO,2,、O,3,、CO、SO,2,、,N,O,y,GAC,气体,/,颗粒物水溶性离子,Online-GCMS,VOCs,OVOCs,Piccarro,氨气,GC-ECD,PAN,、,PPN,FAGE-,LIF,OH、HO,2,、RO,2,PTR,3,分类,RO,2,TD-,CEAS,NO,3,、,N,2,O,5,、,ANs,、,PNs,LOPAP,HONO,Hanstch,HCHO,HPLC,H,2,O,2,PTR-ToF-MS,VOCs,OVOCs,Nitrate CIMS,硫酸、有机物、,HOMs,3.,气溶胶物理与化学,TH,、,Thermo,PM,2.5,、,PM,10,质量浓度,SMPS,3-500 nm,颗粒物数浓度,APS,500nm-10um,颗粒物数浓度,MAAP,颗粒物吸光系数,Aethelometer,颗粒物吸光系数,Nephelometer,颗粒物散射系数,XRF,重金属,在线,EC/OC,颗粒物,EC/OC,浓度,PM,2.5,膜采样器,POM:GCMS、,Orbitrap,MOUDI,分粒径化学组成（过程）,PSM,1-3nm,颗粒物数浓度,HR-ToF-AMS,分粒径非难熔颗粒物化学组成,f(RH),含水量、kappa、CCN相函数、SSA,H/V-TDMA,颗粒物吸湿性,/,挥发性,颗粒物粘性和相态仪,颗粒物粘性和相态,研究方法：超站观测4一次指标污染物CONO2SO2二次指标污,研究方法：以大气氧化性为核心的超站观测,5,Chengdu,2019,Taizhou,2018,Lu et al.,2012;Tan et al,2017;Ma et al.,2019,PKU-LIF,研究方法：以大气氧化性为核心的超站观测5Chengdu201,研究方法：以大气氧化性为核心的超站观测,6,China,US,Europe and Japan,12/16,IAP,Beijing,06/17,IAP,Beijing,12/17,PKU,Beijing,Lu,et al.,NSR,2019,09/18,Shenzhen,12/18,PKU,Beijing,05/19,Taizhou,Beijing,08/19,Chengdu,PKU-LIF,AIOM-LIF,PENS-LIF,FZJ-LIF,LEEDS-LIF,UT-LIF,城市地区,HOx,自由基的综合观测实验,研究方法：以大气氧化性为核心的超站观测6ChinaUS,E,研究方法：超站观测数据的质控,7,定标与误差分析,OH =H,2,O,s,H2O,F,OH,*(PD/qV)*Const.,1,s,Error,Const.7.4%,s,H2O,3%,F,OH,-,PD,3%,qV 3%,-,Sum 10%(1,s,),5,%,14,%,理论误差,实际表现,高斯误差传递,研究方法：超站观测数据的质控7定标与误差分析OH,研究方法：超站观测数据的质控,8,比对分析,研究方法：超站观测数据的质控8比对分析,研究方法：超站观测数据的质控,9,多套设备的比对分析：望都观测期间的,HONO,比对分析,陆克定，,2015,，国重室年会邀请报告,研究方法：超站观测数据的质控9多套设备的比对分析：望都观测期,研究方法：超站观测数据的共享与融合,10,数据共享协议,标准数据格式,数据清洗和数据同化,研究方法：超站观测数据的共享与融合10数据共享协议标准数据格,典型城市区域大气氧化性定量研究,11,Lu,et al.,NSR,2019,典型城市区域大气氧化性定量研究11Lu et al.,N,典型城市区域大气氧化性定量研究,12,浓度比对,总反应活性,(,k,OH,),自由基收支,OH,自由基再生机制存在问题,观测,模拟,观测,模拟,观测,模拟,OH,自由基化学“数值闭合实验”方法的应用：以珠三角为例,产生,去除,HONO,O,3,HCHO,Lu et al.,Atmos.Chem.Phys.,2012,观测参数,T,0.5%,P,0.5%,H,2,O,10%,O,3,5%,HONO,10%,CO,5%,NMHCs(C,3,-C,12,),20%,NO,7%,NO,2,13%,Ethane,1ppb,Ethene,2ppb,J,10%,k,30%,OH,20%,典型城市区域大气氧化性定量研究12浓度比对总反应活性(kOH,夏季大气氧化性定量研究,13,夏季大气氧化性定量研究13,高氮氧条件下大气氧化性定量研究,14,Lu,et al.,in,prep.,高氮氧条件下大气氧化性定量研究14Lu et al.,in,臭氧污染形成机制的定量解析,15,臭氧产生速率,控制因素,Tan et al.,Sci.Bull.,2018,基于观测的模型,OBM,臭氧污染形成机制的定量解析15臭氧产生速率控制因素Tan e,臭氧生成和去除的关键过程,16,基于,OBM,模型可对臭氧来源去除的化学途径定量表征，甄别关键过程,HO,2,自由基和,RO,2,自由基是氧化一氧化氮是臭氧生成的本质,HO,2,是最重要来源（颗粒物摄取）；,ACO,3,/RCO,3,指示醛类氧化，反应速率最高,自由基直接测量的重要性,臭氧的化学去除包括光解过程，臭氧烯烃反应，,NO,2,和,OH,自由基反应等,臭氧生成和去除的关键过程16基于OBM模型可对臭氧来源去除的,臭氧生成速率与反应参数的响应关系,17,NO,x,(Mo),NO,x,(PL),VOC,控制,NO,x,控制,AVOC,和,NOx,的日变化由清晨高到午后低,VOC,控制（,9,点前）向,NOx,控制（,9,点后）；,钼转化炉方法显著高于光解方法，使灵敏性结果过于强调,VOC,控制。,臭氧生成速率与反应参数的响应关系17NOx(Mo)NOx,测量参数误差对,EKMA,分析的影响,18,光照,/,温度对,P(O,3,),的影响显著，但对,O,3,-VOC-NOx,灵敏性的影响较小,生物源,VOC(ISO,API),对低,VOC,区间的影响较大,颗粒物对,HO,2,自由基摄取的影响不确定较大，,gamma,取极大值,0.2,，后续分析,测量参数误差对EKMA分析的影响18光照/温度对P(O3)的,我国四大城市群区域臭氧污染形成机制,19,截距,斜率,望都,1.47,0.57,1.80,鹤山,0.85,0.35,2.85,重庆,1.28,0.57,1.76,0.4,长三角,1.08,0.54,1.850.5,望都臭氧控制应以,NOx,为主，其他三个区域应着重控制高活性,VOCs,的排放。,在控制过程中，鹤山、长三角应注意避免,NOx,的不利效应；重庆区域尺度上的,NOx,控制也十分重要。,Jiang,Sci Bull,2017,我国四大城市群区域臭氧污染形成机制19截距斜率望都1.470,成都平原臭氧污染特征,20,平均日变化,成都平原臭氧污染特征20平均日变化,成都平原臭氧污染形成机制,21,广汉,市环科院,省环科院,成信大,新津,青神,成都平原臭氧污染形成机制21广汉市环科院省环科院成信大新津青,结论与展望,22,大气强氧化性驱动了臭氧污染的生成，以大气氧化性为核心的科研型超站观测是探索臭氧污染形成机制的关键工具。,超站观测需要核心观测技术的突破，同时充分开展超站观测的数据质控、同化和共享是后续数据分析的关键保障。,我国典型区域大气氧化性的定量分析说明，即或使用目前国际上最先进的光化学反应机理，夏季大气氧化性和高,NOx,条件下大气氧化性的来源存在较大的不确定性，颗粒物成因和臭氧污染成因的诊断结果相应具有较大不确定性。,我国城市群区域的臭氧控制因素以,VOCs,为主，基于反应活性测算,VOCs,和,NOx,的最佳削减比例大约为,2:1,到,3:1,，成都平原地区基本也是这样的情况，但更加精细化的分析正在开展过程中。,结论与展望22大气强氧化性驱动了臭氧污染的生成，以大气氧化性,谢谢大家！,1,谢谢大家！1,