廣州地化所基于隧道實(shí)測(cè)揭示機(jī)動(dòng)車排放和NO2表面轉(zhuǎn)化對(duì)城區(qū)大氣亞硝酸(HONO)來(lái)源貢獻(xiàn)
OH自由基是最重要的大氣氧化劑,而亞硝酸(HONO)光解是城市地區(qū)大氣OH自由基重要來(lái)源,顯著影響大氣OH自由基收支和光氧化過(guò)程,對(duì)二次氣溶膠和臭氧生成也有重要影響。城區(qū)大氣中,機(jī)動(dòng)車尾氣被認(rèn)為是HONO重要一次源,而二氧化氮(NO2)非均相轉(zhuǎn)化則是HONO最主要的二次生成途徑。一般可通過(guò)機(jī)動(dòng)車尾氣中HONO與氮氧化物(NOx)比值(HONO/NOx)來(lái)估算一次排放貢獻(xiàn),而二次生成貢獻(xiàn)則依賴于NO2表面攝取系數(shù)(γ-NO2)。然而,不同表面γ-NO2可相差3個(gè)數(shù)量級(jí)以上,同時(shí)機(jī)動(dòng)車尾氣中HONO/NOx這一比值近年來(lái)隨機(jī)動(dòng)車組成和排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)是否有所變化,也缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。這些不確定因素都會(huì)給估算城區(qū)HONO來(lái)源貢獻(xiàn)帶來(lái)很大的偏差。
中科院廣州地球化學(xué)研究所王新明研究員課題組和中科院化學(xué)研究所葛茂發(fā)課題組佟勝睿研究員合作,在廣州珠江隧道內(nèi)入口和出口側(cè)針對(duì)對(duì)HONO、NOx等污染物開(kāi)展了為期一周的同步實(shí)時(shí)測(cè)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),雖然隧道內(nèi)有機(jī)動(dòng)車排放NOx中有一定比例的NO2,也存在O3與NO反應(yīng)生成NO2,但出口相對(duì)入口NO2不增反減,說(shuō)明隧道內(nèi)存在NO2轉(zhuǎn)化消耗。同時(shí),入口到出口HONO增量(ΔHONO)與NOx增量(ΔNOx)和隧道內(nèi)平均NO2濃度(NO2-ave)均呈顯著相關(guān)性(圖1)。多元線性回歸表明結(jié)果,NO2表面非均相轉(zhuǎn)化貢獻(xiàn)了ΔHONO的73.9%。進(jìn)一步計(jì)算得出,機(jī)動(dòng)車尾氣HONO/NOx為1.31±0.87%,隧道內(nèi)表面的γ-NO2為(7.01±0.02)×10-5。本研究得到機(jī)動(dòng)車HONO/NOx比值(1.31%)高于模型中常用的0.8%。事實(shí)上,隧道內(nèi)表面由瓷磚、混凝土墻面和柏油路面組成,與建筑物密集的城區(qū)表面相類似,隧道內(nèi)大量NO2表面轉(zhuǎn)化成因的NO2,實(shí)際測(cè)算得到的γ-NO2也遠(yuǎn)高于模式常用值,昭示城市活性表面NO2轉(zhuǎn)化對(duì)HONO的貢獻(xiàn)可能被嚴(yán)重低估。另外,本研究γ-NO2反映的是隧道內(nèi)混凝土墻面/柏油路面的情況,比前期研究中城市玻璃和隧道鋼質(zhì)表面的γ-NO2高出一個(gè)數(shù)量級(jí),也表明城市表面特征影響大氣HONO非均相生成。

圖1 ΔHONO與ΔNOx和NO2-ave的相關(guān)性
本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)基金、香港主題研究計(jì)劃、中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)和廣東省科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助,研究成果近期發(fā)表在國(guó)際期刊Environmental Science & Technology上。
論文信息:Li, S., Song, W., Zhan, H., Zhang, Y., Zhang, X., Li, W., Tong, S., Pei, C., Wang, Y., Chen, Y., Huang, Z., Zhang, R., Zhu, M., Fang, H., Wu, Z., Wang, J., Luo, S., Fu, X., Xiao, S., Huang, X., Zeng, J., Zhang, H., Chen, D., Gligorovski, S., Ge, M., George, C., and Wang, X.*: Contribution of Vehicle Emission and NO2 Surface Conversion to Nitrous Acid (HONO) in Urban Environments: Implications from Tests in a Tunnel, Environmental Science & Technology, 10.1021/acs.est.1c00405, 2021.

新聞動(dòng)態(tài)