高氧化态有机物(OOMs)生成机制及其对二次有机气溶胶(SOA)的贡献研究
发布日期:[2023-01-13]
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近期,市环科院大气重点实验室针对二次有机气溶胶的前体物来源、测量方法、成因机制及溯源技术等关键科学问题,联合国内外研究机构开展了深入研究,研究成果相继在Environmental Science & TechnologyACS Earth and Space ChemistryNature GeoscienceAtmospheric Chemistry and Physics等高水平期刊发表。研究获上海市启明星计划(19QB1402900)、上海科技创新行动计划(21230711000)、国家自然科学基金(21806108, 41875175, 42075101)、国家自然科学基金重大计划集成项目“我国东部超大城市群大气复合污染成因外场综合协同观测研究”92044301)等资助。

二次有机气溶胶(SOA)已成为我国大气PM2.5进一步改善的瓶颈问题,认识挥发性有机物(VOC)氧化生成SOA的内在机制及前体物是实现我国空气质量持续改善的关键。高氧化态有机蒸气(OOMs)是连接VOC氧化和SOA形成的关键中间产物。鉴于此,大气重点实验室集成化学电离源质谱技术、气溶胶质谱技术、热解吸色谱质谱技术等高分辨率质谱观测手段,建立了SOA及其前体物和中间产物的测量方法体系,开展了多次综合观测。

通过研究,成功实现了对超过1000OOMs分子组成及其前体物的有效甄别,获得了特大城市污染大气中OOMs的组成特征与生成规律,发现人为源排放的芳香族与脂肪族化合物是冬季OOMs生成的关键前体物,且OOMs的分子组成受VOCs前体物分布的直接影响。研究还揭示了城市大气中人为源排放导致的NO/VOCs比值变化对OOMs氧化水平具有重要影响。

通过研究,依据OOMs质量沉降通量的计算,建立了OOMsSOA之间的响应关系,定量评估了不同前体物产生的OOMsSOA生成的贡献。研究发现OOMs对二次有机物平均贡献高达72%,揭示了人为源排放的芳香烃(52%)与长链烷烃类(13%)气态有机前体物对SOA的显著贡献,证实了基于OOMs估算SOA方法在城市真实大气环境中的可靠性与可操作性,同时发现传统示踪物的方法可能显著低估了多环芳烃等中等挥发性和半挥发性有机前体物的贡献,为未来更好模拟SOA的生成奠定了基础。

有机气溶胶是我国东部地区大气PM2.5的重要组成部分,是大气复合污染成因与防治科研领域关注的重点和难点。下一步,大气重点实验室将继续聚焦SOA的来源、成因与控制等瓶颈问题,在技术方法、关键机制和控制路径方面进行深化,为PM2.5的深度精细化治理提供科学依据。