中国西北城市大气挥发性有机物变化研究取得新进展

挥发性有机物（VOCs）对空气质量和人体健康有重要影响，一方面其通过气相光化学反应生成对流层臭（O₃）和二次有机气溶胶（SOA）等二次污染物，一方面吸入一定量的VOCs，如苯和甲醛等致癌物能直接影响人体健康。虽然VOCs对大气污染的影响与颗粒物的程度相当，但涉及VOCs排放源、转化过程和健康影响的研究较少，尤其是在具有沙尘出现的西北干旱区，鲜有此类研究。

针对以上问题，兰州大学联合中科院天山冰川站开展了研究，在Science of the Total Environment期刊上发表了研究成果“Volatile organic compounds in a typical petrochemical industrialized valley city of northwest China based on high-resolution PTR-MS measurements: Characterization, sources and chemical effects”。该论文利用高时间分辨率的质子转移反应质谱仪（PTR-MS）连续在线测量兰州市大气中VOCs，研究其污染特征、来源及影响。结果表明：兰州市主要VOCs为甲醇（32.72±8.94 ppb）>乙醛（5.05±2.4 ppb）>乙酸（3.42±1.71 ppb），与其他城市相比，兰州的氧化性VOCs（OVOCs）较高，芳香烃较低。PMF模型解析出8种污染来源，包括工业过程-煤炭（13.5%）、二次形成（13.2%）、工业过程-燃油（11.8%）、住宅生物燃料使用和废物处理（13.80%）、溶剂使用（10.1%）、汽车尾气（11.8%）、生物源（13.8%）和生物质燃烧（12.0%）。PSCF和CWT模型解析了其潜在源区，并表明当地排放对VOCs总量的贡献达64.8-71.1%。OVOCs占臭氧生成潜势的43%，住宅生物燃料使用和废物处理、工业过程-燃油和溶剂使用是O₃生成的主要来源，而溶剂使用和汽车尾气是SOA形成的主要因素。

以上研究是基于PTR-MS首次在西北干旱区开展数据采集的结果，研究阐明了兰州市VOCs污染水平、来源及影响，为政府减排和决策提供参考数据和指导。论文第一作者为周茜博士，通讯作者为李忠勤研究员和张廷军教授。该研究获得了冰冻圈科学国家重点实验室（SKLCS-ZZ-2019），中国科学院战略重点研究项目A类（XDA20020102，XDA20060201）和国家自然科学基金（41761134093, 41471058）的资助。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.283

兰州市春季VOCs的变化特征

兰州市VOCs浓度与其他城市的比较

图3. 兰州市VOCs来源解析（PMF和CPF模型结果）

 兰州市6种来源的潜在源区分布特征（a）WPSCF和（b）WCWT模型结果

兰州市（a）污染源及（b）VOCs对臭氧生成（OFP）的贡献