森林挥发性含氧有机物的在线测量及其大气化学作用

Forests surounding metropolises release high reactive biogenic volatile organic compounds forming a natural oxidation pool.A series of complex photochemical reactions may be triggered while a large amount of anthropogenic volatile organic compounds and nitrogen oxides is brought to forests from urbane areas.These reactions will accelerate the formation of oxygenated volatile organic compounds (oVOCs) leading to an increase in oxidation capacity of the forest air, the transformation of biogenic volatile organic compounds, the removal of urbane-related primary air pollutants, as well as the formation of secondary organic compounds.The exacerbation of air quality in forest may cause extreme climates and reginal ecology hazards. However, the composition, sources and evolution mechanisms of oVOCs, as well as its atmospheric chemical effects on the formation of secondary polutants (e.g. ozone and secondary organic aerosol), are still not well understood due to the lack of effective online measurement technology. To address these scientific problems, the oVOCs in typical forest air in Pearl River Delta will be measured in real time by a Time-of-Flight Mass Spectrometer coupled with various effective preconcentration methods. Findings from this study will help to understand the formation mechanism of regional atmospheric complex pollution in China and its effects on forest ecology surrounding big cities.

城市周边的森林会排放大量化学活性强的生物源挥发性有机物，形成天然的大气氧化池。当高浓度的人为源挥发性有机物和氮氧化物等空气污染物从城市被输送至森林时，将发生一系列复杂的大气光化学反应，促进森林大气中挥发性含氧有机物（oVOCs）的快速生成，导致森林大气氧化性增强，并直接影响生物源挥发性有机物的转化、城市源一次污染物的清除以及二次有机气溶胶的生成。森林空气质量恶化可引发极端天气和区域生态环境灾变等问题。然而，目前关于森林大气中oVOCs的组成特征、来源及其大气化学作用研究较为薄弱。为此，本项目基于飞行时间质谱技术研究大气oVOC的在线检测方法，同时综合运用多种离线的衍生柱富集采样和检测方法，测量珠三角典型森林大气中oVOC的组成和含量，探讨其来源、演化机理及在臭氧和有机气溶胶等二次污染物生成中的大气化学作用。本项目有助于研究我国区域大气复合污染成因和城市周边的森林生态环境效应。

城市周边的森林会排放大量化学活性强的生物源挥发性有机物,形成天然的大气氧化池。当高浓度的人为源挥发性有机物和氮氧化物等空气污染物从城市被输送至森林时,将发生一系列复杂的大气光化学反应,促进森林大气中挥发性含氧有机物( oVOCs)的快速生成,导致森林大气氧化性增强,并直接影响生物源挥发性有机物的转化、城市源一次污染物的清除以及二次有机气溶胶的生成。森林空气质量恶化可引发极端天气和区域生态环境灾变等问题。为此,本项目同时研发和应用基于飞行时间质谱技术研究大气oVO0的在线检测方法,以及离线的衍生柱富集采样和检测方法,测量珠三角典型森林大气中oVOC的组成和含量,探讨其来源、演化机理及在臭氧和有机气溶胶等二次污染物生成中的大气化学作用。.迄今为止，本项目已获得9项重要研究成果，完成论文撰写12篇，正式发表8篇，完成硕士论文2本，申请专利4项。项目主要成员入选2014年科技部创新人才推进计划重点领域创新团队，1人获批广东省“千百十人才工程”省级人才。该项目科研成果带来的直接经济效益超过2000万元，为广州、南京、佛山、河源、揭阳、梅州和肇庆等城市大气污染防治提供服务，有效控制和减缓了这些城市大气VOCs的污染问题，为大气污染防治和空气质量达标管理提供了重要研究方法和案例，具有十分重要的社会效益。本项目有助于研究我国区域大气复合污染成因和城市周边的森林生态环境效应。