天然源VOC的排放量估算和對區(qū)域空氣質量影響的研究.pdf

1、揮發(fā)性有機物VOCs(Volatile Organic Compound)是重要的臭氧形成前體物,也是二次有機氣溶膠SOA(Secondary Organic Aerosol)的一個重要前體物,在對流層大氣化學中起重要作用, VOCs中很多成分具有高度的化學活性,極易與大氣中的各種氣體(如NO, NO2)、氧化劑、OH自由基等發(fā)生反應,在對流層大氣光化學過程、特別是臭氧光化學過程中具有重要作用.光化學過程產生的有機酸、氣溶膠、以及二次產

2、物等對大氣環(huán)境有嚴重的危害,VOCs作為臭氧形成的重要前體物之一,是光化學污染、大氣環(huán)境質量控制等領域的重要研究對象,同時對于氣候變暖也有間接影響.
　　在區(qū)域和全球尺度上,植被排放的VOCs已遠遠超過了人為排放量.Guenther等(1995)估算,全球 BVOCs排放量達1.150×1012g,約占全球 VOCs年排放量的90％;異戊二烯和單萜烯是全球年排放量最大的2類BVOCs,其中異戊二烯在總BVOCs排放量中所占的比重約

3、為44％.因此,對區(qū)域植被異戊二烯排放的研究可為進一步探討植被對大氣環(huán)境的貢獻提供重要依據.
　　數值模擬是近年迅速發(fā)展起來的一種新的研究方法,它對于了解大氣化學過程的發(fā)生機制及其環(huán)境氣候效應具有重要作用,它不但可以量化眾多物理化學過程的綜合作用,還可以給出大氣化學物質細致的時空分布及不同物理化學過程貢獻的相對大小,并為大氣污染遠程輸送提供許多新的分析技術與手段.因此,采用數值模擬來研究大氣化學物質濃度的分布、演變及討論各區(qū)域的相

4、互影響和貢獻就顯得十分重要.
　　本文以2010年7月為例,采用自然排放氣體和氣溶膠模式MEGAN(Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature)估算東亞地區(qū)排放的天然源VOCs,結合區(qū)域空氣質量模型CAMx(Comprehensive Air Quality Model with extensions),模擬東亞地區(qū)典型夏季的臭氧時空分布,以及利用OSAT(Ozone

5、Source Apportionment Technology)技術定量分析東亞地區(qū)天然源VOC對于重點地區(qū)臭氧形成的貢獻,探索重點區(qū)域臭氧的來源解析.最終形成覆蓋整個東亞地區(qū)高分辨率的區(qū)域空氣質量模型系統(tǒng),了解東亞地區(qū)區(qū)域主要氣態(tài)污染物和氣溶膠的輸送和分布特征,弄清東亞地區(qū)主要區(qū)域間典型空氣污染物源-受體關系.
　　利用30s分辨率的標準排放因子計算東亞地區(qū)2010年異戊二烯的年排放量為91.24Tg,其中中國貢獻13.1Tg,

6、北京地區(qū)為0.045Tg,中國地區(qū)對于東亞地區(qū)異戊二烯的排放貢獻可以達到14.4％;同時,可以看出東亞地區(qū)生物源排放的VOCs(以異戊二烯換算)遠超人為源排放.異戊二烯的排放具有非常明顯的季節(jié)特征,其中,夏季最高,冬季最低,這可能與溫度和光照的季節(jié)變化有關,而且,可以看出在中國地區(qū)這種季節(jié)變化非常顯著,其中異戊二烯的排放集中于華南地區(qū),這可能與該地區(qū)植被覆蓋及排放速率有關.但是在東南亞地區(qū),4月的排放量卻是一年中排放量最高的時期,這可能