西安市高新区臭氧及其前体物浓度变化特征研究

作     者：曹泽磊 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：党小庆;李顺姬

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：臭氧 前体物 浓度变化特征 敏感型分析 

摘      要：西安市高新区2014年和2015年连续成为全市臭氧浓度最高的区域,随着颗粒物污染的持续改善,臭氧污染对高新区环境空气质量的影响愈加突出。为了摸清西安市高新区臭氧浓度变化特征,探寻影响臭氧污染的关键因素,本文在2015年高新区臭氧及其前体物氮氧化物、挥发性有机物同步观测的基础上,于2018年对高新区重点行业挥发性有机物(VOCs)进行了观测,统计分析了2014-2018年的高新区臭氧(O)与氮氧化物(NO)浓度变化特征,初步摸清了臭氧生成的主控因素及其来源,提出了切实可行的措施建议,为西安市高新区臭氧及其前体物污染控制提供科学依据。主要研究结论如下:(1)根据高新区2014-2018年环境空气质量自动监测站的数据,高新区O浓度呈波动上升趋势,高浓度臭氧污染现象多集中在夏季,日变化规律为单峰型;2014-2018年NO和NO浓度呈上升后下降的趋势,五年浓度值均超过国家年二级标准限值,季节变化与臭氧情况基本相反,日变化规律为双峰型,跟城市早晚高峰时间一致,反映出机动车排气污染是影响氮氧化物浓度的主要因素。(2)臭氧及氮氧化物的浓度变化与气象要素具有显著的相关性,臭氧在温度升高、相对湿度降低时浓度值会升高,NO和NO浓度与温度、风速呈负相关,随着相对湿度的增加,NO浓度值会先升高、后降低,高新区在东南、偏东、偏南、西南气流控制下,易出现高浓度臭氧现象。(3)使用HAPSITE ER便携式气相色谱质谱联用仪对高新区大气环境和重点行业排放中的VOCs进行观测和分析,环境空气中的VOCs日变化趋势与NO相似,呈双峰型,夜间20点之后浓度有上升趋势主要是由于夜间大气扩散能力减弱所致,浓度占比较高的组分是含氧有机物和卤代烃;交通环境VOCs浓度较高,主要来自移动源排气污染和汽油蒸发排放,其中含氧有机物、烷烃和烯烃占比较大;重点行业中,汽车维修和喷漆工艺由于收集系统不完善,大量无组织排放导致厂区环境中的VOCs浓度明显高于电子、制药、印刷、涂装等其他行业。(4)使用臭氧生成潜势法(OFP)分析得出高新区大气环境中烯烃、含氧有机物和芳香烃的OFP贡献较高,合计占总挥发性有机物(TVOC)的91.3%;交通环境中各组分OFP贡献和特征物质与大气环境非常相似;重点行业环境中OFP占比较高的特征物质是萘,环境空气中萘的浓度和OFP很低;OFP贡献排名较高的与大气环境中相同的物质主要包括丁烯、乙酸乙烯酯、甲苯。(5)利用VOCs/NO比值分析西安市高新区处于VOCs敏感区,即夏季O污染受控于VOCs;利用E/X(乙苯/间、对-二甲苯)比值分析高新区大气存在变性老化现象,污染物扩散幅度不大,容易累积发生反应;甲苯/苯(T/B)比值为1.477,小于2.0,说明高新区VOCs污染受机动车排气污染影响较大。