成都城区大气挥发性有机物污染特征及来源研究

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本研究运用TH-PKU300B大气挥发性有机物快速在线监测测量仪器对成都城区2016年3月2017年2月的大气挥发性有机物(VOCs)进行了连续监测。结合同时期的气象资料,分析了VOCs的污染特征、化学反应活性以及二次有机气溶胶(SOA)生成潜势,采用正矩阵因子分析法(PMF)对四个季节的VOCs进行了来源解析。研究结果表明,空气中VOCs的小时平均体积分数为53.39×10-9,其中烷烃贡献率最大,占45.85%,其次是芳香烃(16.14%)、炔烃(16.14%)、烯烃(13.38%)和卤代烃(8.62%)。成都城区空气中VOCs浓度较高的物种主要是C2C5的烷烃、乙炔、乙烯、苯系物和二氯甲烷等。空气中VOCs月均浓度呈双峰分布,其中12月VOCs的平均浓度最高,6月最低;VOCs浓季节浓度变化则变现为冬季>秋季>春季>夏季。TVOCs、烷烃、烯烃和炔烃的日变化规律基本一致呈三峰分布,在早中晚交通高峰时期为较高值,说明机动车尾气排放和燃料燃烧对成都城区空气中VOCs的影响较大。成都城区大气VOCs受气象因素影响显著,东风、东南风时VOCs浓度均处于较低水平,西、西南风时VOCs浓度处于较高水平,受周边工业源排放的影响。利用·OH消耗速率和臭氧生成潜势评价各VOCs的化学活性及其对臭氧生成的相对作用。化学反应活性计算结果表明,成都VOCs的总体·OH自由基的反应速率常数(KOH)为8.76×10-12cm3·molecule-1·s-1,VOCs的总体最大增量反应活性(MIR)为2.76mol·mol-1,说明成都城区空气VOCs的大气化学反应活性较强。烯烃体积分数远远小于烷烃,但化学反应活性贡献率最高。C2C5的烯烃、乙炔、甲苯、间/对二甲苯等是成都城区空气VOCs的关键活性组分。利用气溶胶生成系数(FAC)估算SOA的生成潜势发现,成都市城区空气中VOCs对SOA的生成潜势为1.86μg/m3,其中芳香烃的贡献最大为97.31%,其中的苯系物是产生SOA的优势物种。SOA生成潜势的季节变化表现为秋季>冬季>春季>夏季。不同季节VOCs的受体模型解析结果显示,机动车尾气和工业排放是成都城区VOCs最主要的来源。成都城区VOCs的污染源的年均占比分别为工业源28.39%、机动车尾气27.01%、油气挥发18.63%、溶剂挥发15.49%、生物质燃烧源10.28%。
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