题名生物质燃烧排放代表性 VOCs的二次有机气 溶胶生成潜势研究
作者刘昌庚
答辩日期2019-05
文献子类博士后
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师贺泓
关键词丁子香酚,2-甲氧基苯酚,二次有机气溶胶,Oh 自由基,光氧化 eugenol, Guaiacol, Secondary Organic Aerosol, Oh Radicals, Photooxidation
学位名称理学
其他题名SECONDARY ORGANIC AEROSOL FORMATION POTENTIAL OF REPRESENTATIVE VOCs EMITTED FROM BIOMASS BURNING
学位专业生物化学与分子生物学
英文摘要

      生物质燃烧烟羽大气氧化 具有显著的二次有机气溶胶( SOA)生成潜势,对我国区域灰霾污染具有重要贡献。甲氧基苯酚类污染物作为生物质燃烧 烟羽 的有效示踪物,具有较高的化学 反应 活性,但目前对该类污染物大气氧化的 SOA生成潜势的研究甚少。本文利用高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪( HR-ToF-AMS和高分辨质子转移反应飞行时间质谱仪( HR-ToF-PTRMS)等先进仪器在氧化流
动反应器( OFR)中研究了 前体物浓度、 OH暴露量、 SO2和 NO2对 两种典型的甲氧基苯酚类污染物(丁子香酚和 2-甲氧基苯酚)与 OH自由基气相反应的 SOA生成潜势 的影响 ;此外 在 NOx存在条件下 利用 30 m3烟雾箱研究了 SO2和无机种子颗粒 对 2-甲氧基苯酚光氧化 的 SOA生成潜势的影响。研究结论将有助于进一步认知甲氧基苯酚类污染物大气氧化的 SOA生成 及 生物质燃烧烟羽在大气中的老化过程。具体研究结论如下:
      (1) 利用 OFR研究了丁子香酚 和 2-甲氧基苯酚 与 OH自由基气相反应的SOA生成 潜势 ;并采用气相相对速率法, 测得 丁子香酚与 OH自由基气相反应速率常数为 8.01 ± 0.40 × 10-11 cm3 molecule-1 s-1。 研究表明, 前体物 初始 浓度和OH暴露量 对 SOA产率具有重要影响。 SOA产率先随 OH暴露量 的增加而增加,随后呈现下降趋势。在不同前体物浓度下 ,丁子香酚和 2-甲氧基苯酚氧化的 最大SOA产率 分别为 11.07 30.58 %和 28.19 54.48 %,且均能 较好的由单产物模型进行拟合。随 OH暴露量 的增加 SOA的氧化态( OSC)呈线性增加 趋势 ,表明SOA具有较高的氧化度。此外, SO2和 NO2有助于 SOA的形成 。当 SO2和 NO2单独 存在时,丁子香酚氧化的 SOA产率最大增加率分别为 38.6 %和 19.2 2-甲氧基苯酚氧化的 SOA产率最大增加率分别为 13.38 %和 10.69 %。 SOA组分 显著的 N/C表明 NO2参与了丁子香酚和 2-甲氧基苯酚与 OH自由基的气相反应过程,形成了 有机 硝酸酯 。
      (2) 在 NOx存在条件下, 利用 30 m3烟雾箱研究了大气水平 SO2( 0 -56 ppbv )和无机种子颗粒 对 2-甲氧基苯酚光氧化的 SOA生成潜势的影响。研究表明,在无种子颗粒和SO2 时,SOA 产率为9.46 ± 1.71 %至26.37 ± 2.83 %,且能较好地由单产物模型拟合。根据整个反应过程中的平均气-粒分配时间尺度(g-p  )和有机气体在特氟龙膜表面达到吸附平衡的时间尺度(g-w  )比值( g-p / g-w ),测定的SOA 产率大约低估了2 倍。SO2 和无机种子颗粒均有助于SOA 的形成。SO2 存在时,SOA 产率增加了14.04-23.65 %。(NH4)2SO4 和NaCl 作为种子颗粒时,SOA 产率分别增加了23.07 %和29.57 %;与SO2 共存时,SOA 产率增加了29.78-53.43 %,表明SO2 和无机种子颗粒对SOA 的形成具有协同效应。SO2 和无机种子颗粒单独存在或共存时,g-p g-w  / 比值均呈现下降趋势,表明更多的SOA 形成有机气体被分配到颗粒物表面,进而增加SOA 产率。此外,SO2 有助于增加SOA 的OSC,表明官能化反应或高级氧化产物的气-粒分配较低聚反应更占主导地位。

语种中文
页码125
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42247]  
专题生态环境研究中心_大气污染控制中心
推荐引用方式
GB/T 7714
刘昌庚. 生物质燃烧排放代表性 VOCs的二次有机气 溶胶生成潜势研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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