论文部分内容阅读
近几年来,环境空气质量监测数据表明,O3已成为继PM2.5之后,对关中城市群空气质量有影响的二次污染物,受到广泛关注。本文在关中5个城市布设大气观测点,并选取典型城市隧道、道路布设交通采样点,获取关中地区大气背景和交通环境机动车排放的O3及其前体物（NOx和VOCs）的观测数据,结合环境因素（气温、风场等）和交通因素（车流量、车速等）分析大气背景和交通环境O3及NOx浓度变化特征和不同成分VOCs（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃和OVOC等）对O3形成的影响;采用最大增量反应活性（MIR）系数和气溶胶生成系数（FAC）法估算了关中地区大气、道路和隧道环境不同VOCs成分的O3生成潜势（OFP）和SOA生成潜势（SOAFP）,筛选出关中地区机动车排放生成O3和SOA活性最大的VOCs成分。结果表明:（1）关中地区大气、道路和隧道TVOC浓度分别为68.66ppbv、66.29ppbv和86.73ppbv,隧道TVOC浓度最高,分别是道路、大气环境的1.31、1.26倍。大气中烷烃浓度高,占TVOC的30.8%～41.5%,道路芳香烃浓度高（21.43ppbv,32.3%）,隧道烷烃浓度高（45.12ppbv,52.0%）。乙炔、乙烷和乙烯是关中地区大气中浓度最高的3种VOCs,甲醛、乙烯和反-2-丁烯是道路环境中浓度最高的3种VOCs,异戊烷、乙烷和正丁烷是隧道环境中浓度最高的3种VOCs。（2）关中地区秋冬季大气VOCs的TOFP分别为197.65ppbv、156.55ppbv,烯烃生成O3的活性最大,占TOFP的40.1%～56.1%。道路TOFP为313.15ppbv,OVOC（38.8%）对TOFP贡献最大,甲醛（108.61ppbv（34.7%））是OFP最高的VOCs成分。隧道内TOFP为247.39ppbv,烯烃对TOFP贡献最大,占TOFP的57.1%。乙炔是交通环境与大气中OFP差异最大的VOCs成分,交通环境中乙炔OFP小于1ppbv,占比不足0.4%,而大气中乙炔OFP为87.8ppbv,占比为4.0%。（3）关中地区秋冬季大气VOCs的TSOAFP分别为2.79μg/m3、0.75μg/m3,芳香烃生成SOA的活性最高,占TSOAFP的96.4%～97.4%,烷烃和烯烃的对大气SOA形成的贡献不足4%。道路TSOAFP为3.68μg/m3,芳香烃对SOA的生成贡献达85.0%,其次是烷烃（14.8%）;隧道TSOAFP为2.62μg/m3,芳烃对SOA的贡献为92.2%。大气和交通环境中,生成SOA活性高的VOCs组分均为芳香烃（尤其是苯系物）。（4）关中地区秋、冬季大气的T/B（甲苯/苯）平均值分别为2.96和1.55,道路和隧道的T/B的值分别为2.40和1.08。秋冬季大气的X/E（间/对-二甲苯/乙苯）值在1.56～2.08之间,道路测得的X/E值为1.00,隧道测得的X/E值为0.05。隧道中异戊烷和BTEX的相关性（r）在0.795～1.000之间,呈高度相关,而道路中,异戊烷与苯的相关性最大（r=0.816）,与甲苯的相关性低（r=0.044）,与二甲苯和间/对-二甲苯这两种物质呈负相关。关中地区大气中秋季异戊烷和苯的r在0.06～0.55之间,异戊烷和甲苯的r在0.40～0.60之间,冬季异戊烷和苯的r在0.04～0.82之间,异戊烷和甲苯的r在0.17～0.87之间。研究结果可为关中城市群控制机动车排放,减排O3和SOA前体物浓度,抑制夏季O3和冬季SOA生成对策的制定提供参考,为改善关中地区空气质量,综合控制大气复合污染提供科学指导,实现区域O3与PM协同控制。此外,对不同车型机动车排放标准的制定、油品的提升、机动车尾气控制及后处理装置的改良方面有重要意义。