長三角大氣氧化性：定量表征與化學機理開發

《長三角大氣氧化性：定量表征與化學機理開發》是依託北京大學，由陸克定擔任負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：長三角大氣氧化性：定量表征與化學機理開發
• 項目負責人：陸克定
• 依託單位：北京大學
• 項目類別：重大研究計畫

項目摘要

大氣氧化過程驅動了霧霾和臭氧等二次污染形成，氧化過程的核心是自由基化學。本項目以長三角區域大氣氧化性的強度、構成和維持因素為核心研究內容，基於已有基金課題搭建的OH和NO3自由基觀測平台，依託長三角現有觀測網路，選擇夏季臭氧和冬季霧霾等典型污染過程；圍繞大氣氧化性表征、自由基化學收支閉合分析、非均相反應與自由基化學耦合機制等三個主題開展外場觀測研究，結合動力學實驗建立HO2和N2O5非均相攝取係數的參數化表達式，釐清典型污染過程中決定大氣氧化性的關鍵物種和關鍵反應途徑，實現大氣化學機理的升級，提出大氣氧化性的綜合表述方法，為長三角區域二次污染長效控制策略的制訂提供科技支撐。

結題摘要

大氣氧化過程驅動了霧霾和臭氧等二次污染形成，氧化過程的核心是自由基化學。本項目以長三角區域大氣氧化性的強度、構成和維持因素為核心研究內容，基於已搭建的自由基觀測平台，選擇典型污染過程，圍繞大氣氧化性表征、自由基化學收支閉合分析、非均相反應與自由基化學耦合機制等三個主題開展外場觀測研究。取得主要成果包括：第一、最佳化了已有OH自由基和NO3-N2O5測量系統，搭建了OH反應活性和HO2非均相攝取係數測量儀器，獲得大氣自由基及其前體物的變化特徵及規律，建立了長三角地區首個大氣自由基化學外場觀測資料庫；第二、通過氣溶膠流動管探究了HO2非均相攝取係數的影響因素，建立了多相動力學模型，實現了非均相攝取機制的升級和參數化表達。基於實測數據分析了非均相攝取的貢獻。第三、系統評估了自由基化學反應過程的關鍵反應途徑和環境作用，發現HOx自由基模式模擬與觀測結果存在在10-50%的系統偏差，OH再生新機制和HO2非均相攝取是造成偏差的主要因素。針對長三角地區硝酸鹽的生成、VOCs氧化活性區位、臭氧生成影響等問題進行了定量分析。第四、在化學坐標系下描述了長三角大氣氧化性的空間分布情況，系統評估了5種主流大氣化學反應機理，發展升級了大氣氧化性的定量方式，從多個角度系統表征了長三角地區的大氣氧化性。綜合而言，本項目工作按照計畫圓滿完成，研究成果完善了國際大氣氧化性和大氣自由基化學領域的研究，為長三角地區臭氧和顆粒物污染的協同防治提供了核心理論支持。項目開展期間共發表SCI文章24篇，中文核心1篇，其中第一標註文章14篇，包括Atmos. Chem. Phys.、Environ. Sci. Technol.、Atmos. Environ.和Anal. Chem.等高水平期刊，專利和軟體著作權5項，培養博士生6名、碩士生2名。項目研究支持了杭州G20峰會期間的空氣品質保障；開發的技術方法和數據分析工具套用於總理攻關項目，支持了京津冀大氣重污染成因解析；大氣氧化性定量表征方法套用於四大典型城市群區域多個臭氧污染防治項目，支撐了臭氧控制因素的解析。