天然源和生物质燃烧对二次污染物的影响

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近年来,由于快速的城市化和工业化进程,中国面临着二次有机气溶胶(SOA)和臭氧(O3)等大气二次污染问题。天然源排放的挥发性有机物(BVOCs)排放量大、反应活性高,在二次污染的形成中起着关键作用。生物质燃烧是异戊二烯、单萜烯等高活性有机物的重要来源。生物质燃烧活动在中国较为常见,是中国乃至全球空气污染的重要来源。天然源排放以及生物质燃烧在二次污染物形成中的作用越来越被人们重视。本研究利用中尺度天气预报模式(WRF)/社区多尺度空气质量(CMAQ)模型,分别对长三角地区天然源排放与人为源排放相互作用以及全国范围生物质燃烧排放引起的二次污染形成进行深入探讨分析。研究表明:(1)长三角日最大八小时滑动平均O3(MDA8 O3)对NOx(=NO+NO2)的浓度变化最为敏感,其次是对BVOCs和人为源产生的挥发性有机物(AVOCs)较为敏感,且MDA8 O3对BVOCs排放的敏感性高于AVOCs。当BVOCs和AVOCs减排比例从25%增至75%时,MDA8 O3浓度的变化量分别为2.5 ppb和1.3 ppb,且在长三角北部对前体物的变化较为敏感。O3生成效率(OPEx)的值随着VOCs排放量的减少而降低,随着NOx排放量的减少而增加,且在长三角南部变化更为显著。(2)不同来源的前体物之间存在相互影响关系,导致不同源SOA也随之产生一定的变化。如BVOCs的减排导致一定程度上人为源SOA(ASOA)浓度的减少,减少量约是由AVOCs导致的25%。而AVOCs的减排导致一定程度上天然源SOA(BSOA)浓度的减少,减少量约是由BVOCs导致的10%。(3)模型模拟的结果受生物质燃烧影响较大,当模型中加入生物质燃烧排放,2-甲基甘油酸/2-甲基四醇(MGA/MTL)比率的低估现象有所改善,模拟误差缩小22.5%。(4)生物质燃烧在不同季节对MDA8 O3,总SOA以及不同来源的SOA浓度存在一定影响。春季至冬季,生物质燃烧对MDA8 O3的区域平均贡献分别为6.0%、0.69%、0.88%和1.78%,对SOA的区域平均贡献为153.2%、16.7%、19.9%和28.7%。综合来看,露天生物质燃烧主要发生在春季,在南方地区对MDA8 O3和SOA的贡献高于居民源生物质燃烧。而在东北地区居民源生物质燃烧对MDA8 O3和SOA的贡献较高,主要发生在冬季。
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