北京市大气挥发性有机物（VOCs）的过氧乙酰基硝酸酯（PAN）和臭氧光化学生成潜势研究

For assessing the effect of atmospheric peroxyacetyl nitrate (PAN) and ozone (O3) on environment and human health, it’s crucial to investigate their pollution levels, seasonal variations, and their photochemical creation potentials for their respective precursors VOCs. By far, there is lack of related researches in China. Based on our previous studies, we will conduct the simultaneous measurements of atmospheric gaseous pollutants such as PAN, O3, volatile organic compounds (VOCs), and other gases, particle matter sizes distribution and count, photolysis frequencies, and common meteorological factors, to obtain the photochemical pollution levels and their seasonal variations in Beijing, and especially to investigate their correlations and diurnal variations during summer and autumn-winter. In addition, we also will analyze the effects of meteorological factors on these gaseous pollutions to partition the contributions of the local photochemical formation, horizontal and vertical transport by using numerical simulation. Then, we will quantitatively investigate the photochemical processes of PAN and O3 and the sensitivity to their own precursors VOCs to find their respective key processes and key precursors during different seasons by using an Observational Based Model. It’s aimed to provide scientific theoretical basis for making an effective controlling measure for the photochemical pollution.

研究大气过氧乙酰基硝酸酯（PAN）和O3污染水平、季节变化特征以及前体物VOCs的光化学生成潜势对评估其大气环境和人体健康影响具有重要科学意义。目前，我国缺乏相关研究。基于申请人前期的研究成果，本项目拟对北京市大气PAN、O3、VOCs等气态污染物、颗粒物质量浓度、粒子数和粒径分布、光解系数以及常规气象要素等开展同步观测，获得北京市不同季节大气光化学污染水平和变化特征，着重分析夏季、秋冬季各气态污染物之间的相关关系和日变化规律，通过研究气象因素对PAN、O3和其他气态污染物浓度变化的影响，结合数值模拟区分远距离水平传输、垂直输送以及局地光化学生成过程的贡献，继而利用基于观测资料的模型(OBM)定量研究不同季节大气PAN和O3的光化学过程和对前体物VOCs的敏感性，甄别出不同季节各自的关键化学过程和关键物种，为制定有效的光化学污染控制措施提供科学理论依据。

研究大气过氧乙酰基硝酸酯（PAN）和O3污染水平、季节变化特征以及前体物VOCs的光化学生成潜势对评估其大气环境和人体健康影响具有重要科学意义。目前，我国缺乏相关研究。基于申请人前期的研究成果，本项目对北京市大气PAN、O3、VOCs等气态污染物以及常规气象要素等开展同步观测，研究发现夏季大气PAN和O3浓度显著高于冬季，与前期研究相比PAN最大值(3.6ppb)有明显降低，表明可能在大气污染管制的大背景下PAN前体物的削减效果明显，夏冬季PAN和O3日变化均呈现较显著的二次污染物特征，且两者在夏季的相关性较好，表明两者有极为相似的前体物；夏季PAN和O3均以局地光化学生成为主，夜间西南长距离传输对大气PAN和O3的影响均较大，而冬季来自西北部和北部气团的传输对PAN和O3影响较明显。利用基于观测资料的模型(OBM)定量研究了不同季节大气PAN和O3的光化学过程和对前体物VOCs的敏感性，研究发现北京市夏季大气O3主要受人为源和自然源VOCs共同控制，人为源VOCs影响最大，而其中O3生成主要受芳香烃影响最为明显，而与NOx呈现负相关关系，而大气PAN主要受芳香烃和烯烃的影响最大，其中异戊二烯和二甲苯的影响最为显著，与NOx亦呈现负相关关系；冬季研究结果发现乙醛是北京市冬季大气PAN的主要前体物（49.2%），甲基乙二酮（MGLY）、丁二酮次之，该项研究为针对不同季节制定具体有效的光化学污染控制措施提供科学理论依据。