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AOC专刊 大气氧化能力，臭氧和PM2.5污染：定量表征方法，形成机制，模拟和控制 地球诞生之初，大气以还原性物质为主。随着地球的演化，大气中的还原性物质逐渐被氧化，演变成现在氧化性为主的大气环境。在氧化性环境中，人为活动排放到大气中的污染物，会发生类似于人体排异反应的现象，被各种氧化剂氧化为二次污染物并逐渐从大气中去除。影响大气污染物去除速率的指标被称为大气氧化能力（AOC）。可见，大气氧化能力与空气质量息息相关。  [图源：artron.net] AOC决定着二次污染的转化强度，但国内外对其缺乏深入研究。发达国家尚未摆脱臭氧污染的困扰，表明对AOC气相化学过程仍认识不清，因此，AOC研究是大气化学研究的世界性难题，现阶段如何通过调控AOC协同控制大气复合污染，就成为了必须面对和亟需解决的关键问题。  [机理图] 为厘清大气氧化能力与空气质量的定量关系，中国科学院大气物理研究所牵头承担了科学技术部国家重点研发计划《大气氧化能力与空气质量关系及调控原理》。在项目结题之际，《大气科学进展》（Advances in Atmospheric Sciences，AAS）特别组织“大气氧化能力，臭氧和PM2.5污染”专刊，介绍大气氧化能力研究方面的最新进展。 AOC专刊由科睿唯安2020年度“高被引科学家”，中国科学院大气物理研究所王跃思研究员领衔组织，并由知名科学家担任客座编辑。专刊客座编辑包括：华东师范大学地理科学学院王格慧教授，北京大学环境与能源学院何凌燕教授，中国气象科学研究院安兴琴研究员，中科院大气物理研究所胡波研究员，北京大学环境科学与工程学院陆克定研究员，中科院大气物理研究所刘子锐副研究员。  《大气科学进展》Advances in Atmospheric Sciences 2021年第7期封面 封面展示的是典型城市环境大气氧化能力（AOC）驱动下的复合污染形成过程示意。在对流层中，AOC主要表观为对污染气体的清除能力或净化能力，即，一次排放的SO2、NOx和VOCs等污染物与大气自由基在气、液、固三相界面反应形成硫酸盐、硝酸盐等二次无机气溶胶（SIA）和有机酸、酯类等二次有机气溶胶（SOA）及臭氧等二次污染物。因此，AOC是大气多相氧化过程潜势和能力的定量表征。 （封面概念：刘子锐）  ● 专刊成果 《大气科学进展：大气氧化能力，臭氧和PM2.5污染专刊》共收集了2篇综述性文章和13篇原创文章，从“地面精细化观测”、“垂直梯度探测”、“数值模拟”和“烟雾箱”等不同角度阐释了大气氧化能力与空气质量的定量关系，并提出了空气质量的调控方案。专刊成果建立了AOC研究的方法体系，阐明了AOC内涵，构建其定量表征指标体系；完善了大气氧化剂收支平衡理论，提高数值模式对AOC的模拟能力；建立了大气氧化剂水平输送、垂直交换和局地生成过程的诊断方法，揭示大气氧化剂源/汇和循环的演变特征；阐明了AOC 与二次污染的定量关系，提出我国基于AOC调控原理的O3和PM2.5协同控制策略及技术途径。 内容：唐贵谦 策划：石傲兰 编辑：金 玲 校对：林 征，石傲兰 审核：Ms. Zhou 专刊免费阅读: Special Issue: Atmospheric Oxidation Capacity, Ozone and PM2.5 Pollution: Quantification Methods, Formation Mechanisms, Simulation, and Control http://www./aas/en/article/2021/7 Editorial Notes Preface to the Special Issue on Atmospheric Oxidation Capacity, Ozone, and PM2.5 Pollution: Quantification Methods, Formation Mechanisms, Simulation, and Control Wang, Y. S., and Z. R. Liu, 2021: Preface to the Special Issue on Atmospheric Oxidation Capacity, Ozone, and PM2.5 Pollution: Quantification Methods, Formation Mechanisms, Simulation, and Control. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1051−1052, https:///10.1007/s00376-021-1001-6 全文下载 Review Anthropogenic Effects on Biogenic Secondary Organic Aerosol Formation Xu, L., L. Du, N. T. Tsona, and M. F. Ge, 2021: Anthropogenic effects on biogenic secondary organic aerosol formation. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1053−1084, https:///10.1007/s00376-020-0284-3 摘 要： 人为源排放会改变生物源挥发性有机化合物（BVOCs）的二次有机气溶胶（SOA）形成。本文综述了人为污染物（NOx，人为源气溶胶，SO2，NH3）对生物源SOA形成影响的主要实验室研究和外场观测结果。NOx通过改变自由基化学和大气氧化能力来参与BVOC的氧化，从而导致不同BVOCs，甚至同一BVOC前体物形成的SOA组成和产率对NOx浓度水平的复杂敏感性。人为源气溶胶是气粒分配和颗粒相反应的重要媒介，颗粒相态、酸度以及水含量等因素都会影响生物源SOA的质量累积。SO2主要通过生成硫酸及其引发的新粒子形成和酸催化非均相反应等改变生物源SOA的形成。此外，还总结了SO2参与的有机硫酸盐形成的新机理。NH3/有机胺是大气中最普遍的碱性物种，会影响生物源SOA的化学组成并改变其光学性质。SOA的生成对这些人为污染物的响应因不同的BVOC前体物而异。中国一些地区会同时受到人为源和生物源排放的影响，本文进一步总结了这些地区的人为源-生物源相互作用，对更准确地评估生物源SOA中的可控部分及其对SOA总负荷的贡献也提出了一些建议。本文强调了通过有效的污染物控制政策来控制人为污染物排放以减少区域和全球生物源SOA形成的重要性。 关键词：生物源挥发性有机物，人为源污染物，二次有机气溶胶，人为源-生物源相互作用，中国 全文下载 Spatial and Temporal Distributions and Sources of Anthropogenic NMVOCs in the Atmosphere of China: A Review Wang, F. L., W. Du, S. J. Lv, Z. J. Ding, and G. H. Wang, 2021: Spatial and temporal distributions and sources of anthropogenic NMVOCs in the atmosphere of China: A review. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1085−1100, https:///10.1007/s00376-021-0317-6 摘 要：大气中非甲烷挥发性有机化合物(NMVOCs)作为O3的关键前体物，受到了广泛的研究。本文综合各大数据库中已发表文献，对我国大气中NMVOCs的时空分布、光化学特征及来源进行了综述分析。结果显示：我国东部发达城市非甲烷烃(NMHCs)和含氧VOCs (OVOCs)的浓度均高于中西部地区，近年来北京、上海、广州和香港等发达城市NMHCs的浓度呈现下降趋势。总体来看，烯烃和芳香烃对我国臭氧的生成贡献最大，且具体物种及相应贡献具有很大的地域差异，其中对臭氧生成贡献最大的前8位物种占总臭氧生成潜势(OFP)的50%—70%。受体模型和排放清单结果分析显示：机动车尾气、工业排放和溶剂使用是目前我国NMVOCs的主要来源。综上，我们认为大气OVOCs的时空变化和氧化机制以及NMVOCs的高时空分辨率排放清单是未来研究的重点。 关键词：NMVOCs, 时空分布, 光化学活性，源解析 全文下载 外场观测 Characteristics of Chemical Speciation in PM1 in Six Representative Regions in China Bai, K. X., C. Wu, J. J. Li, K. Li, J. P. Guo, and G. H. Wang, 2021: Characteristics of chemical speciation in PM1 in six representative regions in China. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1101−1114, https:///10.1007/s00376-020-0224-2 摘 要：了解大气气溶胶理化特性对于阐明频繁发生的灰霾污染的机理过程具有重要的理论和现实意义。本研究基于中科院 2012–2014 年于我国乌鲁木齐、青海湖、西安、成都、上海以及广州等地区开展的外场气溶胶观测实验数据，分析了该六大典型城市的PM1及其化学组分的时空变化特征。结果显示：PM1 及其化学组分存在显著的时空分异特征，尤以冬季污染浓度较高。通过对比不同污染态势下PM1 中的化学组分差异,可以发现污染时段内 PM1 浓度的升高主要伴随着有机组分及二次无机气溶胶浓度的显著增加，表明一次排放和二次气溶胶生成是造成 PM1污染的主要原因。较于西安和成都，上海和广州地区的PM1和PM2.5 浓度间的比例系数（PM1/ PM2.5）整体较高，表明上述两个区域内灰霾污染多以细模态粒子占主导。为进一步明晰各化学组分对 PM1 浓度变化的贡献，本研究结合当地气象参数，构建了用于估算各城市的 PM1 浓度的随机森林模型，并借此量化了各组分及气象参数的相对重要性。结果表明直接排放和二次气溶胶生成仍是影响PM1 浓度变化的主导因素。 关键词：PM1 污染, 化学组分，二次气溶胶, 外场观测 全文下载 Characterization of Organic Aerosol at a Rural Site in the North China Plain Region: Sources, Volatility and Organonitrates Zhu, Q., L.-M. Cao, M.-X. Tang, X.-F. Huang, E. Saikawa, and L.-Y. He, 2021: Characterization of organic aerosol at a rural site in the North China Plain region: Sources, volatility and organonitrates. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1115−1127, https:///10.1007/s00376-020-0127-2 摘 要： 我国华北平原是一个重度雾霾事件频发的地区。当前较多研究集中关注了华北平原城市地区的气溶胶污染，而对农村地区的气溶胶污染特征研究相对较少。本研究利用热扩散管与高分辨飞行时间气溶胶质谱联用系统（thermodenuder high-resolution aerosol mass spectrometer，TD-HR-AMS），于2013年夏季在华北平原的农村地区开展了对亚微米气溶胶（PM1）化学组成及挥发性特征的观测。观测结果显示，PM1在观测期间的平均浓度水平为51.2 ± 48.0 µg m−3，其中，有机气溶胶（OA）贡献最多，占比为35.4%。进一步采用正矩阵因子法（PMF）解析得到了四类不同OA因子：还原性有机气溶胶（hydrocarbon-like OA, HOA），生物质燃烧有机气溶胶（biomass burning OA, BBOA）, 氧化程度较低的含氧有机气溶胶（less-oxidized oxygenated OA , LO-OOA）以及氧化程度较高的含氧有机气溶胶（more-oxidized oxygenated OA , LO-OOA）。这四类OA因子对总OA的贡献分别为18.4%，29.4%，30.8%和21.4%。OA因子的挥发性排序为：HOA > BBOA > LO-OOA > MO-OOA，与其氧碳比（O:C）从低到高排序一致。此外，本研究还用两种方法估算了OA中有机硝酸酯（ON）的质量浓度，为1.48–3.39 µg m−3，对OA的贡献比例为8.1%-19%。相关性分析结果显示ON与BBOA和生物质燃烧排放的黑碳的相关性最高，而与LO-OOA相关性较低。通过对ON的挥发性特征进行分析，进一步说明了华北平原农村地区ON的生成可能与一次性排放有着紧密联系。 关键词：有机气溶胶，挥发性，有机硝酸酯，生物质燃烧，华北平原 全文下载 Particulate Amines in the Background Atmosphere of the Yangtze River Delta, China: Concentration, Size Distribution, and Sources Du, W., and Coauthors, 2021: Particulate amines in the background atmosphere of Yangtze River Delta, China: Concentration, size distribution, and sources. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1128−1140, https:///10.1007/s00376-021-0274-0 摘 要： 有机胺在大气新粒子形成和增长过程中起着重要作用，近年来备受关注。为研究长三角地区大气有机胺的污染特征，于2018年夏季在长三角背景点地区进行了颗粒态有机胺的野外观测。结果表明观测期间细颗粒物上甲胺、二甲胺、二乙胺和三甲胺浓度分别为15.0±15.0、6.3±6.9、20.4±30.1和 4.0±5.9 ng/m3，且四种有机胺互相相关。除二甲胺外，其余几种有机胺没有显著的昼夜差别。就不同粒径上浓度而言，甲胺和二甲胺呈双峰分布特征，但主要分布在07–1.1 μm粒径段，说明有机胺更倾向于分布于超细颗粒物上。边界层高度、相对湿度和颗粒物pH与有机胺浓度负相关，颗粒物液态水含量与有机胺浓度正相关。利用PMF源解析初步探究有机胺来源，发现包括生物质燃烧和工业排放在内的人为源是长三角背景点有机胺的主要来源，以海盐和海洋生物源在内的自然源也有较大贡献。目前，对大气有机胺的认知尚不充分，考虑到长三角地区大气污染的严重性和复杂性，希望未来有更多研究关注长三角地区有机胺污染特征。 关键词：颗粒态有机胺, 长三角地区, PM2.5, 粒径分布, 来源 全文下载 Impacts of Aerosol−Radiation Interactions on the Wintertime Particulate Pollution under Different Synoptic Patterns in the Guanzhong Basin, China Bei, N. F., and Coauthors, 2021: Impacts of aerosol−radiation interactions on the wintertime particulate pollution under different synoptic patterns in the Guanzhong Basin, China. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1141−1152, https:///10.1007/s00376-020-0329-7 摘 要： 气溶胶-辐射相互作用（ARI）不仅能够影响区域和全球气候，而且是大气颗粒物污染的驱动因素。本研究基于WRF-Chem模式对2019年1月关中盆地（GZB）一次持续的颗粒物重污染事件的模拟，评估了在“北低压”、“过渡”、“东南槽”和“内陆高压”四种不利的天气形势下，ARI对关中盆地近地表细颗粒物（PM2.5）质量浓度的贡献。模拟结果表明，ARI会持续减少到达地面的太阳辐射（SWDOWN），降低地表温度（TSFC），进一步降低近地面风速，诱发空气的下沉运动，影响云的形成。但是在四种不同的天气形势下，ARI对关中盆地内气象条件的改变和颗粒物浓度的影响存在一定的差异。模拟期间，由于ARI导致的关中盆地SWDOWN的减少从“过渡”条件下的15.2%增加到“北低压”条件下的26.7%，日间TSFC的降低从“过渡”条件下的1.04℃增加到“北低压”条件下的1.69℃。此外，ARI会抑制行星边界层（PBL）的发展，导致边界层高度（PBLH）降低，模拟期间关中盆地PBLH的下降从“过渡”条件下的18.7%增加到“北低压”条件下的32.0%。在四种天气形势下，由于ARI导致的关中盆地日间近地表PM2.5质量浓度的平均增量分别为12.0%、8.1%、9.5%和9.7%。对近地表PM2.5质量浓度和由ARI导致的PM2.5的增量的集成分析发现，当近地表PM2.5质量浓度较低时，ARI会随着PBLH的降低而降低PM2.5浓度，这是由于区域内辐散增强或由辐散向辐合过渡所致。在四种天气形势下，ARI对近地表PM2.5质量浓度的贡献约为15~25%。 关键词：气溶胶-辐射相互作用, 冬季颗粒物污染, 天气形势, 关中盆地 全文下载 Analysis of the Effect of Optical Properties of Black Carbon on Ozone in an Urban Environment at the Yangtze River Delta, China An, J. L., H. Lv, M. Xue, Z. F. Zhang, B. Hu, J. X. Wang, and B. Zhu, 2021: Analysis of the effect of optical properties of black carbon on ozone in an urban environment at the Yangtze River Delta, China. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1153−1164, https:///10.1007/s00376-021-0367-9 摘 要： 黑碳(BC)通过吸收太阳辐射降低光解系数，从而影响地面附近臭氧(O3)的浓度。BC对O3的影响引起了广泛关注。本文利用Mie散射和对流层紫外可见光辐射（TUV）模型分析了BC光学特性对辐射的影响。结合2014年南京市O3前体物数据，利用EKMA曲线和美国国家大气研究中心零维箱模型(NCAR MM对南京市O3浓度变化进行了深入分析。研究表明：在O3前体物浓度不变的情况下，辐射与O3对BC光学性质变化的响应呈现高度相似的趋势(R=0.997)。随着模态半径的增大，新鲜BC对辐射和O3浓度的衰减先呈上升趋势，后呈下降趋势。在混合过程中，BC对辐射和O3浓度的衰减随相对湿度的增加呈上升趋势，但随BC涂层厚度的增加呈先快速下降后缓慢增加的趋势。同时，PM2.5中BC质量浓度高低是另一个主要因素。当BC /PM2.5浓度比值增加到5%时，辐射下降约0.13% ~ 3.71%，O3浓度下降约8.13% ~ 13.11%。BC的辐射效应不仅降低了O3浓度，而且改变了EKMA曲线中臭氧产生控制区。与NOx控制区相比，辐射对VOCs控制区有显著影响。当气溶胶光学厚度(AOD)增加17.15%时，NOx /VOCs比值降低8.27%，即原位于NOx控制区的部分区域将向VOCs控制区转移。 关键词：黑碳, 臭氧, 大气辐射, 光学性质, EKMA曲线 全文下载 垂直观测 Vertical Evolution of Boundary Layer Volatile Organic Compounds in Summer over the North China Plain and the Differences with Winter Wu, S., G. Q. Tang, Y. H. Wang, R. Mai, D. Yao, Y. Y. Kang, Q. L. Wang, and Y. S. Wang, 2021: Vertical evolution of boundary layer volatile organic compounds in summer over the North China Plain and the differences with winter. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1165−1176, https:///10.1007/s00376-020-0254-9 摘 要：挥发性有机物（VOCs）的垂直观测是阐明臭氧形成机理的重要手段。为探讨夏季VOCs的垂直演变，本文作者于2019年6月8日至7月3日夏季光化学污染期间，在石家庄市使用系留气艇进行了外场垂直观测实验。实验期间共采集192个样品，获取23条垂直廓线，测定了87种VOCs的浓度。TVOCs浓度在0－600 m为41－48 ppbv，至1000 m浓度逐渐升高至58 ± 52 ppbv。烷烃占比随高度升高，烯烃、卤代烃和乙炔占比随高度下降，芳香烃占比基本不变。与2019年1月8日至16日冬季实验结果对比，冬夏季VOCs浓度垂直分布具有差异。除卤代烃外，其他VOCs在各高度冬季浓度均为夏季的2倍以上。烷烃在冬夏季的占比相同，烯烃、芳香烃和乙炔的占比在冬季高于夏季，卤代烃在夏季的占比高于冬季。垂直方向VOCs来源包括5类。汽油车尾气排放+工业源、燃煤占比在冬季较高。生物源+长距离传输、溶剂使用、柴油车尾气排放占比在夏季较高。从近地面至1000 m，汽油车尾气排放+工业源占比逐渐升高。 关键词：挥发性有机物，垂直廓线，大气边界层，源解析 全文下载 Vertical Profiles of Volatile Organic Compounds in Suburban Shanghai Liu, Y. H., and Coauthors, 2021: Vertical profiles of volatile organic compounds in suburban Shanghai. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1177−1187, https:///10.1007/s00376-021-0126-y 摘 要： 挥发性有机物（VOCs）作为环境大气臭氧（O3）的重要前体物，其在环境大气中的浓度以及分布与O3的局地化学生成高度相关。本研究在2016年9月8日和9月9日，通过使用无人机搭载VOCs采样罐的形式，对上海市郊区的50米至400米高度的环境大气进行离线采样分析。VOCs廓线的分析结果显示，环境大气中的VOCs浓度在200米高度之下变化幅度较小，从100米高度到400米高度VOCs浓度能够降低21.2%。对不同高度的VOCs组成成分分析发现，烷烃和芳香烃的占比分别从55.2%和30.5%上升至57.3%和33.0%。但是烯烃的占比却从13.2%下降到8.4%。在对环境大气中不同高度下的VOCs的O3生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶（SOA）生成潜势（SOAFP）进行计算发现，苯、间/对-二甲苯是对当地O3和SOA生成贡献最大的关键物种。在使用主成分分析（PCA）方法对当地VOCs来源进行解析发现，当地VOCs主要来自于工业排放。 关键词：VOCs, 垂直廓线, 二次有机气溶胶, PCA, 臭氧 全文下载 Evaluation and Evolution of MAX-DOAS-observed Vertical NO2 Profiles in Urban Beijing Kang, Y. Y., G. Q. Tang, Q. H. Li, B. X. Liu, J. F. Cao, Q. H. Hu, and Y. S. Wang, 2021: Evaluation and evolution of MAX-DOAS-observed vertical NO2 profiles in urban Beijing. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1188−1196, https:///10.1007/s00376-021-0370-1 摘 要： 多轴差分吸收光谱法（MAX-DOAS）是一种先进的大气污染物垂直廓线探测方法，但其测量的二氧化氮（NO2）垂直廓线尚未得到充分验证。2019年4月1日至2019年5月31日期间，我们同步开展了MAX-DOAS和气象塔梯度观测，结合卫星观测的NO2柱浓度对MAX-DOAS探测结果进行了验证。结果表明，MAX-DOAS和卫星测量的对流层NO2垂直柱浓度平均值分别为15.8 × 1015 和 12.4 × 1015 molecules cm-2，相关系数高达0.87。 MAX-DOAS测量值与塔基原位测量值也高度一致，从地面到高空的相关系数分别为0.89（60 m），0.87（160 m）和0.76（280 m）。虽然探测的NO2绝对量值仍存在显著低估（约为塔基原位测量值的二分之一），但是MAX-DOAS可以精确测量NO2垂直变化趋势。 NO2浓度随高度呈指数下降趋势，且其垂直演变规律与边界层高度变化相吻合。以上研究结果表明，北京地区的NO2主要来自局地，控制本地NO2排放是降低硝酸盐生成和臭氧污染的首要手段。 关键词：MAX-DOAS，NO2，塔基原位观测，TROPOMI，垂直，验证 全文下载 Three-Year Observations of Ozone Columns over Polar Vortex Edge Area above West Antarctica Qian, Y. Y., Y. H. Luo, F. Q. Si, T. P. Yang, and D. S. Yang, 2021: Three-year observations of ozone columns over polar vortex edge area above West Antarctica. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1197−1208, https:///10.1007/s00376-021-0243-7 摘 要： 利用天顶散射光差分吸收光谱技术(ZSL-DOAS)，观测了2017年1月至2020年2月西南极菲尔德斯半岛(62.22°S, 58.96°W)上空的臭氧垂直柱浓度(VCD)。结果显示，臭氧VCD在每年的7月以每天1.4 DU的梯度下降，在9-10月下降至最低水平，并出现臭氧空洞(臭氧VCD小于220 DU)。将地基反演的臭氧VCD每日均值与OMI、GOME-2卫星观测结果和MERRA-2再分析数据进行对比，相关性(R2)分别为0.86、0.94与0.90。为了进一步探究臭氧损耗成因，对臭氧VCD、温度与位涡(PV)进行了分析。结果显示，在臭氧波动期间，臭氧与PV的垂直廓线呈现正相关趋势，这表明在南极春季极涡对平流层臭氧的损耗有关键的影响。由于观测站点位于极涡边界区域，该站点的持续观测数据将为臭氧损耗的进一步分析和平流层臭氧的年际变化预测提供依据。 关键词：臭氧垂直柱浓度, 天顶散射光差分吸收光谱技术, 南极臭氧损耗, 极涡 全文下载 数值模拟 ROx Budgets and O3 Formation during Summertime at Xianghe Suburban Site in the North China Plain Xue, M., J. Z. Ma, G. Q. Tang, S. R. Tong, B. Hu, X. R. Zhang, X. R. Li, and Y. S. Wang, 2021: ROx budgets and O3 formation during summertime at Xianghe Suburban Site in the North China Plain. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1209−1222, https:///10.1007/s00376-021-0327-4 摘 要： 夏、秋季节以高浓度臭氧（O3）为主的光化学烟雾是华北地区的主要空气污染问题。本研究以2018年7月华北地区香河郊区站的O3，亚硝酸（HONO），氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）、一氧化碳（CO）的观测浓度，以及气象和光解系数观测资料为基础，以观测资料约束NCAR-MM化学箱模式，研究ROx自由基（OH、HO2和RO2）收支和O3光化学生成。研究结果表明：香河站白天时段（0600–1800 LST），新生ROx自由基的平均值为3.9ppbv h-1。其中，HONO光解的贡献最大，占到新生ROx自由基的41%。ROx自由基终止反应中， NO2和OH生成HNO3的反应占到了ROx消耗的41%，RO2和NO2反应生成PAN从而造成ROx的净消耗反应占到了26%。香河站白天O3光化学生成的日平均最大值为32.9ppb h-1，O3光化学消耗最大可以达到4.5ppb h-1。模式敏感性试验表明：不使用实测HONO浓度值做模拟约束时，白天时段新生ROx降低了55%，O3化学生成降低了42%，说明HONO的观测很重要，直接影响ROx自由基化学和O3生成。模拟时考虑气体和自由基在气溶胶表面的非均相反应过程，则HO2在气溶胶表面的非均相反应占到ROx自由基消耗的11%，O3化学生成降低了14%，由此表明非均相过程不能忽略。O3-NOx-VOCs的EKMA曲线表明，观测期间香河站受VOC控制，可以减排VOC降低臭氧生成。 关键词：光化学烟雾，ROx自由基收支，O3化学生成，O3化学生成属性 全文下载 Simulated Sensitivity of Ozone Generation to Precursors in Beijing during a High O3 Episode Cui, M., X. Q. An, L. Xing, G. H. Li, G. Q. Tang, J. J. He, X. Long, and S. M. Zhao, 2021: Simulated sensitivity of ozone generation to precursors in Beijing during a high O3 episode. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1223−1237, https:///10.1007/s00376-021-0270-4 摘 要：本研究使用WRF-Chem模型与经验动力学建模方法（EKMA曲线）相结合，研究了2017年5月13日至23日北京的一次复合污染过程，分析了臭氧及其前体物的敏感性，并以此制定减排方案。结果表明：WRF-Chem模式可以很好的模拟光化学和霾的复合污染过程。当VOCs和NOx削减相同比例时，O3峰值时刻减排效果更明显，白天效果较夜间显著；臭氧浓度变化程度大小为：峰值时刻>白天平均；同时削减或者增加前体物25%比例时，削减25%VOCs对臭氧平均浓度减排效果最显著，臭氧浓度变化程度随高度的升高而减弱，臭氧浓度变化最大值区的位置向西移动且范围缩小，随着高度的增加，VOCs控制区减小，VOCs敏感性减弱，NOx敏感性增强，控制区由近地面的VOCs控制向高空的NOx控制转变。通过绘制EKMA曲线发现郊区和城区都为VOCs控制区。敏感型试验表明，当郊区削减约60%VOCs时，O3-1h浓度即可达标,城区削减约50%VOCs左右时，O3-1h浓度即可达标。本研究成果可为北京复合污染控制提供参考。 关键词：臭氧（O3）；臭氧前体物敏感性； WRF-Chem模型； EKMA曲线；北京 全文下载 烟雾箱观测 Smog Chamber Study on the Ozone Formation Potential of Acetaldehyde Zhang, H. L., Y. F. Xu, L. Jia, and M. Xu, 2021: Smog chamber study on the ozone formation potential of acetaldehyde. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1238−1251, https:///10.1007/s00376-021-0407-5 摘 要： 乙醛是大气环境中重要的含氧的挥发性有机物（VOC），是臭氧生成的重要前体物。目前已有研究表明，在部分城市地区乙醛对臭氧污染的贡献已经高于其他OVOC。然而，目前关于乙醛光化学反应的烟雾箱实验研究较少，仅有的实验研究主要关注在低相对湿度（RH）条件下不同光照强度对乙醛光化学反应臭氧生成的影响，而关于RH和反应前体物浓度比值的影响规律目前仍未见报道。此外，目前广泛应用的近显式化学反应机制MCM（Master Chemical Mechanism）对乙醛光化学反应的模拟准确性仍然有待评估，并且由于乙醛同样是其他VOC物种光化学反应的中间产物，因此MCM机理对乙醛光化学反应模拟的准确性显得尤为重要。本研究结合烟雾箱实验和数值模拟方法对乙醛光化学反应过程进行了详细研究。烟雾箱实验表明，反应初始VOC/NOx比值对乙醛光化学反应中臭氧生成浓度具有显著影响，反应第6 小时生成臭氧浓度在低RH（RH = 11.6%±1.1%）和高RH（RH = 78.8%±1.0%）条件下均随着初始VOC/NOx比值的增大呈现先增大后减小的变化趋势。在初始VOC/NOx比值小于3条件下，RH对实验中O3生成浓度没有显著影响，而在初始VOC/NOx比值大于3条件下，高RH对实验中O3生成浓度具有不利影响。与烟雾箱实验结果相比，MCM机理在低和高RH条件下对第6 小时臭氧生成浓度分别低估了24%-35%和17%-49%。在MCM 机理中增加气相过氧乙酰基硝酸酯光解过程，同时在烟雾箱辅助反应中增加反应器表面的HNO3光解过程后，MCM机理模拟第6 小时臭氧生成浓度与实验测量结果之间差异分别降低到了6%-26%（低RH）和10%-42%（高RH）。在不考虑其他VOC物种的影响条件下，采用改进后的MCM机理模拟乙醛最大臭氧生成潜势为4.0 ppb ppb-1。 关键词：乙醛，光化学反应，MCM，臭氧潜势 全文下载 Photooxidation of Methacrolein in Fe(III)-Oxalate Aqueous System and Its Atmospheric Implication Wang, Y., J. Zhao, H. H. Liu, Y. Li, W. B. Dong, and Y. L.Wu, 2021: Photooxidation of methacrolein in Fe(III)-Oxalate aqueous system and its atmospheric implication. Adv. Atmos. Sci., 38(7), 1252−1263, https:///10.1007/s00376-021-0415-5 摘 要： 大气中广泛存在着草酸和铁元素，两者极易络合形成草酸铁络合物Fe(III)-Ox。光照下的Fe(III)-Ox可以在大气对流层水相中发生光芬顿反应。尽管Fe(III)-Ox的光解机制已被广泛研究，但Fe(III)-Ox体系内挥发性有机物(VOC)的氧化机制及其生成二次气溶胶(SOA)的潜力尚不明确。本研究选用了普遍存在的VOC甲基丙烯醛(MACR)为模型VOC，在典型的大气水相条件下研究了MACR在光照Fe(III)-Ox体系中氧化过程，包括了草酸根浓度、Fe(III)浓度、MACR浓度和pH对MACR氧化速率的影响。结果显示在有草酸根存在时，MACR的氧化速率要远远快于只有Fe(III)的光照体系，且MACR的氧化速率随草酸根浓度的增加而增加。在本研究范围内，MACR的氧化速率随溶液pH的降低和MACR初始浓度的减少而单调增加。而Fe(III)的影响机制更为复杂，MACR的氧化速率随着Fe(III)浓度的增加先增加后降低。为了研究反应机制，还监测了Fe(II)浓度、H2O2浓度、溶液pH、溶液吸光度的变化和不同自由基对MACR氧化的贡献。通过对产物的质谱分析发现MACR在光照Fe(III)-Ox体系中被快速氧化为小分子有机酸和高分子量的聚合物，进而贡献了大气二次气溶胶的产量。 关键词：草酸铁， 羟基自由基， 大气氧化性， 二次气溶胶， 甲基丙烯醛 全文下载  大气科学进展 Advances in Atmospheric Sciences 科研前沿|行业热点|学科动态 写作规范|投稿技术|科研工具 |
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