機動車排放物VOCs對光化學臭氧生成的影響研究.pdf

1、從化學的觀點看，光化學煙霧實際上就是碳氫化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)在日光作用下發(fā)生一系列的光化學反應，并同時形成一定量臭氧(O3)的過程。在光化學煙霧的形成過程中，揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds，簡稱VOCs)作為一類活潑的碳氫化合物主要起自由基轉化和增殖的作用。VOCs主要來源于機動車和燃料燃燒排氣以及石油煉制和化工生產(chǎn)等。隨著我國城市規(guī)模的擴展以及民眾生活水平的提高，城市機動車保有量

2、迅速增加，機動車尾氣的污染在加重，在一些城市機動車尾氣型大氣污染現(xiàn)象越來越嚴重，機動車排放引起的城市光化學煙霧的研究也得到了相關專家的關注。 光化學煙霧污染的本質是臭氧污染。為了深入了解機動車污染物排放對光化學臭氧的影響，本論文分析了參與光化學反應中各種污染物濃度之間的轉化關系，特別是機動車排放污染物成分VOCs對光化學臭氧生成的影響。本論文從研究光化學煙霧的形成機理開始，分析總結了我國一些城市大氣中發(fā)生光化學煙霧污染的形成條

3、件、污染現(xiàn)狀。然后利用描述光化學現(xiàn)象的反應動力學方程組進行了數(shù)值求解。之后，進一步分析了不同初始污染物濃度條件下，光化學煙霧及其參與反應的各類污染物濃度隨時間變化特征。最后，利用簡化的光化學動力學模型計算繪制了機動車排放特征污染物非甲烷烴(NMHC)和NOx的城市光化學煙霧EKMA臭氧生成等濃度曲線。利用OZIPP(Ozone Isopleth Plotting Package)模式結合機動車排放物的光化學反應動力學模型研究了VOCs對

4、光化學臭氧生成的影響，以深圳市為研究對象，驗證了模式的可靠性。 本論文主要研究成果如下： 1.提出我國機動車VOCs平均排放因子。 2.提出VOCs在光化學臭氧形成中的作用。 3.基于光化學煙霧反應機制模擬和研究了機動車排放物的光化學反應動力學。 4.基于VOCs的光化學反應和光化學反應動力學模型，利用MATLAB計算工具采用隱式Runge-Kutta解微分方程的方法對機動車排放物形成光

5、化學煙霧反應動力學模型進行了數(shù)值模擬，通過模擬曲線進一步分析了RH的穩(wěn)定消耗，RH向RCHO的轉化，NO向NO2的轉化方式以及O3的濃度積累和消耗過程，并在不同初始濃度條件下，分析了光化學煙霧各類污染物濃度的動力學演變過程，分析指出：在濃度NMHC/NOx比值較低的情況下，當NOx初始濃度不變，當NMHC增加時，有利于O3的形成；當NMHC初始濃度保持不變，NOx濃度增大，也有利于O3形成，但臭氧濃度最大值出現(xiàn)的時間有延后的趨勢；當NO

6、x和NMHC初始濃度均加倍時，O3的生成量均迅速增加，而且臭氧濃度最大值出現(xiàn)的時間縮短，也就是說當城市機動車排放污染物濃度增加一倍時，O3濃度最大值將增加0.67倍。 5.給出了機動車排放物VOCs光化學反應動力學方程并進行了數(shù)值求解。利用OZIPP模擬了VOCs對光化學臭氧生成的影響。研究發(fā)現(xiàn)在氮氧化物濃度()(NOx)及其他初始條件不變的情況下，在()(NOx)濃度高時，增加揮發(fā)性有機化合物的濃度()(VOCs)有利于大氣