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邯郸市秋季大气挥发性有机物污染特征.pdf

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邯郸市秋季大气挥发性有机物污染特征.pdf

第 3 2 卷 第 7 期 2 0 1 9 年 7 月 环 境 科 学 研 究 R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s V o l . 3 2 ꎬ N o . 7 J u l y ꎬ 2 0 1 9 收 稿 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 5  ̄ 1 9 修 订 日 期 2 0 1 9  ̄ 0 1  ̄ 1 8 作 者 简 介 王 雨 1 9 9 5  ̄ ꎬ 女 ꎬ 黑 龙 江 拜 泉 人 ꎬ 1 8 8 3 2 0 0 4 2 6 8 @ 1 6 3 . c o m . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 王 丽 涛 1 9 7 9  ̄ ꎬ 女 ꎬ 河 北 邯 郸 人 ꎬ 教 授 ꎬ 博 士 ꎬ 博 导 ꎬ 主 要 从 事 大 气 颗 粒 物 区 域 模 拟 等 研 究 ꎬ w a n g l i t a o @ h e b e u . e d u . c n 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 N o . 4 1 4 7 5 1 3 1 ꎻ 大 气 重 污 染 成 因 与 治 理 攻 关 项 目 N o . D Q G G  ̄ 0 5  ̄ 0 9 ꎻ 河 北 省 杰 出 青 年 科 学 基 金 项 目 N o . D 2 0 1 7 4 0 2 0 8 6 S u p p o r t e d b y N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a N o . 4 1 4 7 5 1 3 1 ꎻ N a t i o n a l K e y P r o g r a m o f C a u s e a n d C o n t r o l o f S e v e r e A i r P o l l u t i o n ꎬ C h i n a N o . D Q G G  ̄ 0 5  ̄ 0 9 ꎻ H e b e i S c i e n c e F u n d o f D i s t i n g u i s h e d Y o u n g S c h o l a r s ꎬ C h i n a N o . D 2 0 1 7 4 0 2 0 8 6 邯 郸 市 秋 季 大 气 挥 发 性 有 机 物 污 染 特 征 王 雨 1 ꎬ 王 丽 涛 1 ∗ ꎬ 杨 光 1 ꎬ 鲁 晓 晗 1 ꎬ 马 笑 1 ꎬ 汪 庆 1 ꎬ 许 瑞 广 1 ꎬ 2 1 . 河 北 工 程 大 学 能 源 与 环 境 工 程 学 院 环 境 工 程 系 ꎬ 河 北 邯 郸 0 5 6 0 3 8 2 . 中 国 科 学 院 地 球 环 境 研 究 所 ꎬ 陕 西 西 安 7 1 0 0 6 1 摘 要 大 气 中 V O C s v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s ꎬ 挥 发 性 有 机 物 是 形 成 O 3 和 二 次 有 机 气 溶 胶 的 重 要 前 体 物 . 通 过 对 2 0 1 7 年 1 0 月 1 3 1 日 邯 郸 市 秋 季 环 境 空 气 中 5 6 种 V O C s 污 染 物 进 行 在 线 监 测 ꎬ 结 合 P M 2 􀆰 5 、 O 3 、 N O x 等 污 染 物 质 量 浓 度 和 气 象 数 据 ꎬ 分 析 了 邯 郸 市 V O C s 质 量 浓 度 水 平 、 时 间 变 化 特 征 、 化 学 反 应 活 性 和 主 要 来 源 . 结 果 表 明 邯 郸 市 ρ V O C s 变 化 范 围 较 大 ꎬ 为 4 9 􀆰 1 3 5 8 􀆰 4 μ g ∕ m 3 ꎬ 平 均 值 为 1 0 2 􀆰 2 4 5 􀆰 8 μ g ∕ m 3 ꎬ V O C s 的 主 要 组 分 为 烷 烃 和 芳 烃 . ρ V O C s 与 ρ P M 2 􀆰 5 、 ρ N O x 均 有 很 强 的 相 关 性 ꎬ 相 关 系 数 分 别 为 0 􀆰 8 和 0 􀆰 7 ꎻ 而 ρ N O x 与 ρ O 3 呈 明 显 的 负 相 关 性 ꎬ 相 关 系 数 为 - 0 􀆰 7 . 邯 郸 市 V O C s 中 各 类 组 分 化 学 反 应 活 性 大 小 依 次 为 烯 烃 芳 烃 烷 烃 炔 烃 ꎬ 并 且 国 庆 期 间 1 0 月 1 7 日 V O C s 化 学 反 应 活 性 小 于 非 国 庆 期 间 1 0 月 8 3 1 日 ꎬ 烯 烃 和 芳 烃 对 O 3 的 产 生 占 主 导 地 位 . 应 用 主 因 子 分 析 法 对 邯 郸 市 V O C s 来 源 进 行 解 析 发 现 ꎬ 溶 剂 使 用 和 燃 料 挥 发 源 、 汽 油 车 排 放 源 、 工 业 源 、 柴 油 车 排 放 源 和 燃 烧 源 是 V O C s 的 主 要 来 源 ꎬ 其 方 差 贡 献 率 分 别 为 3 6 􀆰 7 % 、 1 5 􀆰 5 % 、 8 􀆰 0 % 、 6 􀆰 6 % 、 5 􀆰 1 % . 研 究 显 示 ꎬ 减 少 邯 郸 市 大 气 中 ρ V O C s 应 以 控 制 溶 剂 使 用 和 燃 料 挥 发 源 、 交 通 排 放 源 汽 油 车 排 放 源 和 柴 油 车 排 放 源 为 主 . 关 键 词 邯 郸 市 ꎻ 挥 发 性 有 机 物 ꎻ 化 学 反 应 活 性 ꎻ 来 源 解 析 中 图 分 类 号 X 5 1 3 文 章 编 号 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 2 0 1 9 0 7  ̄ 1 1 3 4  ̄ 0 9 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 􀆰 1 3 1 9 8 ∕ j 􀆰 i s s n 􀆰 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 􀆰 2 0 1 9 􀆰 0 1 􀆰 0 7 C h a r a c t e r i s t i c s o f V o l a t i l e O r g a n i c C o m p o u n d s i n A u t u m n i n H a n d a n C i t y ꎬ C h i n a W A N G Y u 1 ꎬ W A N G L i t a o 1 ∗ ꎬ Y A N G G u a n g 1 ꎬ L U X i a o ha n 1 ꎬ M A X i a o 1 ꎬ W A N G Q i ng 1 ꎬ X U R ui g u a ng 1 ꎬ 2 1 . D e p a r t m e n t o f E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ꎬ S c h o o l o f E n e r g y a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ꎬ H e b e i U n i v e r s i t y o f E n g i n e e r i n g ꎬ H a n d a n 0 5 6 0 3 8 ꎬ C h i n a 2 . I n s t i t u t e o f E a r t h E n v i r o n m e n t ꎬ C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ꎬ X i ′ a n 7 1 0 0 6 1 ꎬ C h i n a A b s t r a c t V o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s V O C s a r e i m p o r t a n t p r e c u r s o r s f o r t h e f o r m a t i o n o f o z o n e a n d s e c o n d a r y o r g a n i c a e r o s o l s . I n r e c e n t y e a r s ꎬ o z o n e p o l l u t i o n b e c a m e n o t a b l y s e r i o u s i n m a n y c i t i e s o f C h i n a . I t i s i m p o r t a n t t o u n d e r s t a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c s a n d c h e m i c a l r e a c t i v i t y o f t h e V O C s . T h i s s t u d y u s e d o n  ̄ l i n e o b s e r v a t i o n d a t a o f 5 6 V O C s s p e c i e s i n H a n d a n C i t y i n O c t o b e r 2 0 1 7 ꎬ a s w e l l a s P M 2 􀆰 5 ꎬ O 3 ꎬ N O x a n d m e t e o r o l o g i c a l d a t a t o a n a l y z e t h e p o l l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ꎬ t e m p o r a l v a r i a t i o n s ꎬ c h e m i c a l r e a c t i v i t y a n d s o u r c e s a p p o r t i o n m e n t o f V O C s . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e c o n c e n t r a t i o n s o f V O C s h a d a w i d e r a n g e f r o m 4 9 􀆰 1 t o 3 5 8 􀆰 4 μ g ∕ m 3 ꎬ a n d t h e a v e r a g e w a s 1 0 2 􀆰 2 4 5 􀆰 8 μ g ∕ m 3 . A l k a n e s a n d a r o m a t i c s w e r e t h e m o s t a b u n d a n t c o m p o n e n t s . W e a l s o f o u n d t h a t t h e c o n c e n t r a t i o n s o f V O C s h a d g o o d c o r r e l a t i o n w i t h t h o s e o f P M 2 􀆰 5 a n d N O x ꎬ w i t h c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t s o f 0 􀆰 8 a n d 0 􀆰 7 ꎬ r e s p e c t i v e l y . N O x a n d O 3 h a d n e g a t i v e c o r r e l a t i o n w i t h c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t o f - 0 􀆰 7 . T h e c h e m i c a l r e a c t i v i t y o f V O C s i n H a n d a n C i t y w a s a l k e n e a r o m a t i c a l k a n e a l k y n e . C h e m i c a l r e a c t i v i t y o n t h e N a t i o n a l D a y s O c t 􀆰 1 s t  ̄ 7 t h w a s l e s s t h a n n o n  ̄ h o l i d a y p e r i o d O c t 􀆰 8 t h  ̄ 3 1 s t . A l k e n e s a n d a r o m a t i c s d o m i n a t e d o z o n e f o r m a t i o n . T h e p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e m a j o r s o u r c e s o f V O C s w e r e s o l v e n t u s e a n d f u e l v o l a t i l i z a t i o n ꎬ g a s o l i n e v e h i c l e e m i s s i o n s ꎬ i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n ꎬ d i e s e l v e h i c l e e m i s s i o n s a n d c o m b u s t i o n s o u r c e ꎬ a n d t h e i r v a r i a n c e c o n t r i b u t i o n s w e r e 3 6 􀆰 7 % ꎬ 1 5 􀆰 5 % ꎬ 8 􀆰 0 % ꎬ 6 􀆰 6 % a n d 5 􀆰 1 % r e s p e c t i v e l y . T h e r e s e a r c h s h o w n t h a t c o n t r o l o f V O C s s h o u l d b e m a i n l y r e d u c e d b y c o n t r o l l i n g s o l v e n t u s e a n d f u e l v o l a t i l i z a t i o n ꎬ t r a f f i c e m i s s i o n g a s o l i n e v e h i c l e e m i s s i o n s a n d v e h i c l e e m i s s i o n s i n H a n d a n C i t y . K e y w o r d s H a n d a n C i t y ꎻ v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s ꎻ c h e m i c a l r e a c t i v i t y ꎻ s o u r c e a n a l y s i s第 7 期 王 雨 等 邯 郸 市 秋 季 大 气 挥 发 性 有 机 物 污 染 特 征 V O C s v o l a t i l e o r g a ni c c o m p o un d s ꎬ 挥 发 性 有 机 物 在 大 气 环 境 中 普 遍 存 在 ꎬ 随 着 城 市 的 快 速 发 展 ꎬ 大 量 化 石 燃 料 消 耗 及 逐 渐 扩 大 的 交 通 网 络 使 大 气 中 V O C s 浓 度 升 高 [ 1 ] . V O C s 对 人 类 健 康 也 有 不 利 影 响 [ 2  ̄ 3 ] . 近 年 来 ꎬ 随 着 城 市 快 速 发 展 ꎬ 区 域 O 3 污 染 问 题 已 成 为 我 国 一 些 特 大 城 市 环 境 污 染 的 主 要 问 题 [ 4 ] ꎬ 尤 其 是 在 我 国 东 部 地 区 ꎬ 随 着 V O C s 的 排 放 量 增 加 ꎬ 其 对 大 气 化 学 反 应 的 影 响 也 越 大 [ 5 ] . V O C s 是 O 3 和 二 次 有 机 气 溶 胶 重 要 的 前 体 物 质 ꎬ 其 光 化 学 反 应 的 一 些 产 物 是 大 气 中 细 颗 粒 物 的 重 要 组 成 部 分 [ 6 ] . 现 阶 段 V O C s 的 污 染 特 征 、 化 学 组 分 、 主 要 来 源 和 对 人 类 健 康 的 影 响 均 为 研 究 的 热 点 . 近 年 来 ꎬ 我 国 对 V O C s 的 研 究 主 要 集 中 在 珠 三 角 、 长 三 角 和 京 津 冀 等 地 区 . L I 等 [ 7 ] 对 京 津 冀 地 区 V O C s 的 空 气 污 染 源 活 性 进 行 分 析 发 现 ꎬ 对 O F P o z o n e f o r m a t i o n po t e n t i a l ꎬ O 3 生 产 潜 势 贡 献 量 最 大 的 是 家 具 涂 层 排 放 ꎬ 其 次 是 汽 车 涂 料 排 放 、 柴 油 车 燃 料 排 放 、 燃 油 蒸 发 和 汽 油 车 燃 料 排 放 . X U 等 [ 8 ] 在 南 京 市 中 心 区 进 行 系 统 研 究 发 现 ꎬ 在 所 有 V O C s 组 分 中 短 链 烯 烃 是 夜 间 V O C s 的 主 要 组 分 并 参 与 90 % 以 上 的 化 学 反 应 . L I 等 [ 9 ] 对 重 庆 市 3 个 监 测 站 点 的 V O C s 进 行 采 样 分 析 发 现 ꎬ 交 通 源 是 重 庆 市 V O C s 的 主 要 来 源 . 邯 郸 市 位 于 河 北 省 南 部 ꎬ 地 处 山 西 省 、 河 南 省 、 山 东 省 和 河 北 省 四 省 交 界 处 . 目 前 ꎬ 对 邯 郸 市 颗 粒 物 成 分 及 污 染 特 征 的 研 究 较 多 . M E N G 等 [ 1 0 ] 研 究 表 明 ꎬ 邯 郸 市 水 溶 性 无 机 离 子 主 要 源 于 煤 炭 和 生 物 质 燃 烧 ꎻ Z H A N G 等 [ 1 1 ] 发 现 ꎬ 随 着 空 气 污 染 程 度 增 加 ꎬ P M 2 􀆰 5 中 二 次 有 机 气 溶 胶 和 有 机 物 的 含 量 降 低 ꎬ 表 明 光 化 学 反 应 减 弱 ꎻ 马 笑 等 [ 1 2 ] 对 邯 郸 市 P M 2 􀆰 5 成 分 的 时 空 分 布 特 征 及 来 源 进 行 分 析 ꎻ 齐 孟 姚 等 [ 1 3 ] 对 邯 郸 市 黑 炭 气 溶 胶 浓 度 变 化 及 影 响 因 素 进 行 研 究 . 然 而 针 对 邯 郸 市 V O C s 污 染 的 相 关 研 究 较 为 鲜 见 ꎬ 因 此 该 研 究 利 用 气 相 色 谱 仪 对 邯 郸 市 秋 季 大 气 环 境 中 的 ρ V O C s 进 行 在 线 监 测 ꎬ 并 对 邯 郸 市 ρ V O C s 水 平 和 污 染 特 征 进 行 分 析 ꎬ 研 究 污 染 物 来 源 及 化 学 反 应 活 性 ꎬ 以 期 为 当 地 V O C s 污 染 控 制 和 制 定 减 排 方 案 提 供 科 学 依 据 . 1 材 料 与 方 法 1􀆰 1 监 测 站 点 该 研 究 中 V O C s 数 据 观 测 时 间 为 20 17 年 10 月 1 3 1 日 ꎬ 监 测 站 位 于 邯 郸 市 区 东 南 部 河 北 工 程 大 学 能 环 实 验 楼 4 层 平 台 3 6 0 3 ′ N 、1 14 0 2 ′ E 见 图 1 ꎬ 海 拔 约 5 6 􀆰 5 m ꎬ 距 离 地 面 约 1 0 m ꎬ 是 典 型 的 文 教 居 民 混 合 区 ꎬ 附 近 无 明 显 排 放 源 和 阻 碍 空 气 流 通 的 高 大 建 筑 物 ꎬ 因 此 数 据 具 有 代 表 性 . 该 监 测 站 内 仪 器 可 分 别 图 1 监 测 站 位 置 F i g . 1 L o c a t i o n o f t h e o b s e r v a t i o n s i t e 对 V O C s 、 O 3 、 P M 2 􀆰 5 、 N O x 、 S O 2 等 污 染 物 质 进 行 2 4 h 连 续 在 线 监 测 ꎬ 并 同 步 观 测 风 向 、 风 速 、 温 度 、 相 对 湿 度 、 气 压 、 能 见 度 等 气 象 要 素 [ 1 4 ] . 1 􀆰 2 监 测 仪 器 该 研 究 中 V O C s 监 测 数 据 采 用 德 国 A M A I ns t r u m e nt s 公 司 生 产 的 集 自 动 采 样 、 分 析 于 一 体 的 A M A G C 5 0 00 型 V O C s 在 线 色 谱 监 测 仪 ꎬ 该 监 测 系 统 主 要 包 括 G C 500 0 V O C 双 级 富 集 、 G C 500 0 B T X 单 级 富 集 两 台 分 析 色 谱 仪 和 D I M 200 动 态 校 准 器 ꎬ A M A G C 5 000 型 V O C s 在 线 色 谱 监 测 仪 可 检 测 V O C s 中 C 2 C 1 2 2 12 个 碳 原 子 碳 氢 化 合 物 ꎬ 采 用 高 纯 氮 作 为 载 气 . 德 国 L I N D E 公 司 生 产 的 pa m s 标 气 经 D I M 20 0 动 态 校 准 器 稀 释 至 10 10 - 9 用 于 仪 器 校 准 ꎬ H 2 来 源 于 H 2 发 生 器 电 解 蒸 馏 水 . G C  ̄ F I D c h r o m a t o g r a phy  ̄ f l a m e i o ni z a t i o n de t e c t o r ꎬ 气 相 色 谱 分 析  ̄ 火 焰 离 子 检 测 器 德 国 A M A I ns t r u m e nt s 公 司 作 为 主 要 分 析 仪 器 ꎬ 该 仪 器 检 测 出 56 种 V O C s ꎬ 其 中 包 括 29 种 烷 烃 、 1 0 种 烯 烃 、 16 种 芳 烃 和 1 种 炔 烃 ꎬ 该 仪 器 24 h 连 续 采 样 ꎬ 系 统 时 间 的 分 辨 率 为 1 h ꎬ 每 月 月 底 用 标 气 进 行 多 点 校 准 . 为 避 免 色 谱 图 谱 峰 偏 移 ꎬ 监 测 站 内 人 员 每 天 按 照 标 准 谱 图 对 仪 器 前 1 d 生 成 谱 图 进 行 谱 峰 调 整 并 导 出 数 据 ꎬ 确 保 数 据 的 准 确 性 . P M 2 􀆰 5 、 O 3 、 N O x 、 和 S O 2 在 线 监 测 数 据 分 别 由 美 国 赛 默 飞 世 尔 公 司 生 产 的 T E O M  ̄ 1 4 0 5D 在 线 监 测 仪 、 4 9 i 紫 外 发 光 O 3 分 析 仪 、 1 7 i 化 学 发 光 法 N O  ̄ N O 2  ̄ N O x 分 析 仪 、 4 3i 脉 冲 紫 外 荧 光 法 S O 2 分 析 仪 监 测 获 得 . T E O M  ̄ 1 4 0 5 D 在 线 监 测 仪 采 用 微 振 荡 天 平 法 T E O M ꎬ 总 流 量 为 1 6 􀆰 6 7 L ∕ m i n ꎬ 其 中 ꎬ P M 2 􀆰 5 的 流 量 为 3 􀆰 0 L ∕ m i n ꎬ 其 他 仪 器 主 要 参 数 见 表 1 . 上 述 所 有 仪 器 及 风 速 风 向 仪 输 出 的 实 时 数 据 均 每 5 m i n 自 动 记 录 一 次 . 5 3 1 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 表 1 仪 器 主 要 参 数 T a b l e 1 M a i n p a r a m e t e r s o f i n s t r u m e n t 参 数 O 3 N O x S O 2 检 测 下 限 ∕ 1 0 - 9 1 􀆰 0 1 􀆰 0 1 􀆰 0 零 漂 移 2 4 h ∕ 1 0 - 92 时 ꎬ 表 示 受 煤 炭 、 生 物 质 燃 烧 和 石 油 化 工 排 放 影 响 较 大 [ 2 2 ] . 邯 郸 市 监 测 期 间 T ∕ B 范 围 为 0 􀆰 4 9 􀆰 2 ꎬ 平 均 值 为 1􀆰 5 ꎬ 这 与 W A N G 等 [ 2 3 ] 对 北 京 市 秋 季 T ∕ B 1 􀆰 3 的 研 究 相 类 似 ꎬ 因 此 可 以 判 断 邯 郸 市 除 交 通 源 外 ꎬ 涂 料 使 用 和 有 机 溶 剂 挥 发 是 芳 烃 的 主 要 6 3 1 1第 7 期 王 雨 等 邯 郸 市 秋 季 大 气 挥 发 性 有 机 物 污 染 特 征 来 源 . 2􀆰 2 V O C s 时 间 分 布 特 征 2􀆰 2􀆰 1 监 测 期 间 污 染 物 质 量 浓 度 变 化 图 3 监 测 期 间 1 0 月 V O C s 、 P M 2 􀆰 5 、 N O x 、 O 3 、 S O 2 质 量 浓 度 变 化 情 况 F i g . 3 M e a n d a i l y v a r i a t i o n s o f V O C s ꎬ P M 2 􀆰 5 ꎬ N O x ꎬ O 3 a n d S O 2 d u r i n g m o n i t o r i n g p e r i o d O c t o b e r 监 测 期 间 10 月 V O C s 、 P M 2 􀆰 5 、 N O x 、 O 3 、 S O 2 的 质 量 浓 度 变 化 如 图 3 所 示 . 由 图 3 可 见 ꎬ ρ V O C s 与 ρ P M 2 􀆰 5 、 ρ N O x 变 化 基 本 一 致 ꎬ 并 且 ρ V O C s 与 ρ P M 2 􀆰 5 和 ρ N O x 具 有 良 好 的 相 关 性 ꎬ 相 关 系 数 分 别 为 0􀆰 8 和 0 􀆰 7 . 由 图 3 、 4 可 见 201 7 年 1 0 月 10 日 ρ P M 2 􀆰 5 和 ρ N O x 最 小 ꎬ ρ V O C s 相 对 较 低 65 􀆰 4 μ g ∕ m 3 ꎬ 与 该 天 平 均 风 速 0􀆰 9 m ∕ s 较 大 ꎬ 有 利 于 污 染 物 扩 散 有 关 ꎻ 1 0 月 15 日 ꎬ ρ N O x 达 最 高 值 59 􀆰 6 μ g ∕ m 3 ꎬ 而 ρ O 3 达 最 低 值 4 􀆰 7 μ g ∕ m 3 ꎬ ρ N O x 与 ρ O 3 变 化 呈 明 显 的 负 相 关 性 ꎬ 相 关 系 数 为 - 0􀆰 7 ꎬ 这 是 因 为 N O 与 大 气 中 O 3 生 成 N O 2 ꎬ N O 2 光 解 产 生 N O 和 O 原 子 ꎬ 随 后 O 原 子 与 空 气 中 的 O 2 生 成 O 3 ꎬ 这 部 分 N O 再 次 被 自 由 基 氧 化 生 成 N O 2 ꎬ 完 成 N O x 的 循 环 过 程 ꎬ O 3 的 累 积 则 是 在 N O x 的 循 环 中 完 成 的 . N O x 在 大 气 中 发 生 光 化 学 反 应 过 程 [ 2 4 ] N O + O 3 → N O 2 + O 2 1 N O 2 光 照 → N O + O 2 O + O 2 → O 3 3 监 测 期 间 ρ V O C s 高 值 时 期 可 分 为 2 个 时 段 ꎬ 分 别 为 时 段 Ⅰ 10 月 15 1 7 日 和 时 段 Ⅱ 1 0 月 2 7 2 8 日 ꎬ 2 个 时 段 的 A Q I 指 数 分 别 为 193 和 169 ꎬ 其 首 要 污 染 物 ρ P M 2 􀆰 5 分 别 为 148 􀆰 5 和 1 2 7 􀆰 8 μ g ∕ m 3 . ρ V O C s 升 高 可 能 与 污 染 物 排 放 量 的 增 加 和 气 象 条 件 有 关 . 由 图 4 可 见 时 段 Ⅰ ꎬ 平 均 风 速 为 0 􀆰 2 m ∕ s ꎬ 属 于 静 风 风 速 0􀆰 5 m ∕ s ꎬ 相 对 湿 度 87􀆰 1 % 较 高 ꎻ 时 段 Ⅱ ꎬ ρ V O C s 相 对 较 高 ꎬ 在 28 日 达 峰 值 231 􀆰 7 μ g ∕ m 3 ꎬ 该 时 段 平 均 风 速 为 0􀆰 5 m ∕ s ꎬ 相 对 湿 度 为 8 1􀆰 8 % . 在 2 个 重 污 染 日 16 日 、2 8 日 ꎬ 风 向 以 东 北 风 为 主 导 ꎬ 邯 郸 市 西 依 太 行 山 脉 阻 碍 了 污 染 物 的 扩 散 . 秋 收 季 节 中 秸 秆 燃 烧 也 会 使 污 染 物 质 量 浓 度 增 加 ꎬ 因 此 不 利 的 气 象 条 件 和 污 染 物 排 放 量 增 加 是 导 致 邯 郸 市 重 污 染 天 气 发 生 的 原 因 . 2 􀆰 2􀆰 2 监 测 期 间 污 染 物 平 均 日 变 化 图 5 为 监 测 期 间 V O C s 及 其 组 分 质 量 浓 度 平 均 日 变 化 情 况 . 由 图 5 可 见 邯 郸 市 V O C s 组 分 主 要 为 烷 烃 和 芳 烃 ꎬ 其 次 是 烯 烃 和 炔 烃 . 受 温 度 和 光 照 的 影 响 ꎬ V O C s 的 日 变 化 特 征 明 显 ꎻ ρ 烷 烃 呈 “ 两 峰 ” 特 征 ꎬ 其 最 大 值 出 现 在 0 1 00 和 14 00 左 右 ꎻ ρ 烯 烃 和 ρ 芳 烃 呈 “ 单 峰 ” 特 征 ꎬ 13 00 时 左 右 最 高 . 烷 烃 中 7 3 1 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷注 Ⅰ 、 Ⅱ 分 别 为 时 段 Ⅰ 和 时 段 Ⅱ . 图 4 监 测 期 间 1 0 月 气 象 要 素 与 ρ V O C s 变 化 情 况 F i g . 4 M e t e o r o l o g i c a l e l e m e n t s a n d V O C s t i m e s e r i e s d u r i n g m o n i t o r i n g p e r i o d O c t o b e r 图 5 监 测 期 间 V O C s 及 其 组 分 质 量 浓 度 平 均 日 变 化 情 况 F i g . 5 D a i l y v a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f V O C s a n d c o m p o n e n t s m a s s c o n c e n t r a t i o n s d u r i n g m o n i t o r i n g p e r i o d ρ 正 十 二 烷 和 ρ 乙 烷 在 01 00 0 2 0 0 达 最 大 值 ꎬ 分 别 为 8􀆰 6 和 8􀆰 1 μ g ∕ m 3 . 清 晨 过 后 ꎬ 随 着 太 阳 辐 射 增 加 和 大 气 边 界 层 抬 升 ꎬ 污 染 物 被 稀 释 ꎬ 通 过 光 化 学 反 应 部 分 V O C s 被 转 化 ꎬ ρ V O C s 降 低 . 秋 季 平 均 温 度 为 15􀆰 3 ℃ ꎬ 相 对 夏 季 较 低 ꎬ 平 均 温 度 的 降 低 限 制 了 有 机 物 的 挥 发 ꎬ 同 时 伴 有 人 为 源 如 交 通 源 和 工 业 源 活 动 排 放 ꎬ 导 致 1 4 0 0 ρ V O C s 最 高 . 邯 郸 市 秋 季 V O C s 各 组 分 昼 夜 质 量 浓 度 特 征 如 图 6 所 示 . 由 图 6 可 见 从 V O C s 组 成 看 ꎬ 夜 间 各 组 分 的 质 量 浓 度 略 低 于 白 天 ꎻ 烷 烃 为 主 要 污 染 物 质 ꎬ 并 且 ρ 烷 烃 昼 夜 相 差 不 大 ꎬ 分 别 占 白 天 和 夜 间 总 ρ V O C s 的 5 1􀆰 3 % 和 5 3􀆰 0 % . 虽 然 夜 间 人 为 活 动 减 少 导 致 V O C s 排 放 量 减 少 ꎬ 但 夜 间 温 度 低 ꎬ 常 出 现 逆 8 3 1 1第 7 期 王 雨 等 邯 郸 市 秋 季 大 气 挥 发 性 有 机 物 污 染 特 征 图 6 邯 郸 市 秋 季 V O C s 各 组 分 昼 夜 质 量 浓 度 特 征 F i g . 6 D a y a n d n i g h t m a s s c o n c e n t r a t i o n s c h a r a c t e r i s t i c s o f V O C s i n a u t u m n i n H a n d a n C i t y 温 现 象 ꎬ 并 且 污 染 物 不 易 扩 散 [ 2 5 ] ꎬ 夜 晚 V O C s 与 大 气 中 􀅰 O H 等 自 由 基 的 反 应 活 性 减 弱 ꎬ 造 成 污 染 物 累 积 . 2􀆰 3 V O C s 化 学 反 应 活 性 分 析 分 别 用 O F P 与 等 效 丙 烯 浓 度 的 方 法 计 算 国 庆 期 间 10 月 1 7 日 和 非 国 庆 期 间 10 月 8 3 1 日 大 气 中 V O C s 的 化 学 反 应 活 性 . 由 于 等 效 丙 烯 浓 度 仅 考 虑 了 V O C s 与 􀅰 O H 的 反 应 速 率 ꎬ 忽 略 大 气 中 其 他 反 应 过 程 [ 2 6 ] ꎬ 因 此 该 研 究 将 使 用 2 种 方 法 共 同 讨 论 不 同种 类 V O C s 的 化 学 反 应 活 性 . 大 气 中 V O C s 的 反 应 活 性 不 同 ꎬ 所 以 生 成 O 3 的 能 力 也 不 同 ꎬ 为 更 好 地 了 解 O 3 生 成 机 制 以 便 制 定 控 制 措 施 ꎬ 引 入 M I R m a x i m um i nc r e m e nt a l r e a c t i v i t y ꎬ 最 大 增 量 反 应 活 性 的 方 法 来 计 算 O F P ꎬ 计 算 公 式 [ 2 7 ] M A = N A C A 4 式 中 M A 为 V O C s 物 种 A

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