系统观测珠三角典型生态系统含硫挥发有机物和氧化氮地气交换通量,发现亚热带森林土壤羰基硫吸收速率受演替阶段显著影响,而NO释放速率受土壤湿度控制;基于原位实测,揭示森林土壤NO排放对氮沉降响应,初步推算全球稻田甲硫醚排放量;发现土壤排放NO氮同位素特异性;揭示植物腐烂过程活性气体释放特征及其与微生物活动关系。用分子标志物手段阐明北太平洋大气多环芳烃主要源于生物质燃烧,而北冰洋六六六海气交换方向为海洋进入大气。建立先进挥发有机物分析平台,在珠三角较系统研究挥发性有机物的浓度、组成、时空变化、排放特征与潜在环境效应,并初步得出重要CFCs/HCFCs的演化趋势。近五年SCI收录论文57篇,全部论文SCI他引801次;其中第一或通讯作者SCI收录论文21篇, 包括3篇EST和4篇JGR论文。第一或通讯作者论文近五年SCI他引156次。作为主要完成人获省部级一、二等奖各1项和国家自然科学二等奖1项。
volatile organic compounds;secondary organic aerosols;ozone;smog chamber;source apportionment
本项目围绕挥发性有机物(VOC)开展环境地球化学研究。VOC是生成臭氧(O3)和二次有机气溶胶(SOA)的前体物,研究其环境行为和来源对解决我国当前突出的细粒子和O3污染难题、探讨SOA形成机制有现实意义和科学价值。通过观测与烟雾箱模拟,项目主要进展如下 1. SOA前体物VOC及其贡献 通过陆上定点观测和大洋走航观测,从区域?全国?全球三个尺度,通过SOA特征标志物探讨了不同前体物VOCs对SOA的贡献,首次指出苯系物是珠三角洲SOA首要前体物,揭示我国大气SOA格局,指出地面观测结果与已有模式模拟结果之间的显著偏差;揭示生物质燃烧对海洋大气一次和二次有机气溶胶的重要贡献;发现 “EC标志物法” 受生物质燃烧影响时会高估二次有机碳(SOC),而因气溶胶老化“SOA标志物法”会低估SOC。 2. 重要臭氧前体物及其来源 包括珠三角在内的城市群地区,芳香烃和烯烃是对近地面臭氧生成贡献最大的两类化合物;定量源解析表明苯系物主要来源于工业溶剂、机动车尾气和生物质燃烧,而烯烃主要来源于机动车尾气、LPG和工业源。另外用CO比值法估算了珠三角破坏臭氧层物质排量,定量解析了排放源及贡献。 3. 珠三角BVOC生成SOA机制 以单萜烯来源的含硝基有机硫酸酯(pNOS)和异戊二烯来源的有机硫酸酯(iOS)为例,珠三角pNOS主要是通过OH-pathway ,有别于其他地区夜间NO3-pathway。珠三角形成iOS的IEPOX-pathway受高NOx抑制,而MAE-pathway受较高的平均气温抑制,导致其水平不仅低于pNOS,也低于美国东南部观测值。这些结果更新了高污染区硫酸酯生成机制的认识。 4. 烟雾箱SOA生成模拟 以α-phellandrene 为典型BVOC的烟雾箱模拟结果,全面检视MCM模型SOA机制方面的问题;烟雾箱模拟发现“甲苯+SO2+NOx”体系在实际大气条件下生成SOA的量,是纯空气中的10倍以上,说明用纯空气介质烟雾箱模拟得出的参数,会来估算实际大气SOA生成;机动车尾气的烟雾箱模拟表明,我国汽油车尾气生成SOA远高于POA,平均是其50倍以上;柴油车尾气生成的SOA则与POA相当;发现二氧化硫与汽油车尾气生成二次气溶胶方面有相互促进作用;去除汽油车尾气中的氨能抑制SOA生成,汽油车尾气大气老化后遇到氨则会导致二次粒子爆发性增长。