应用案例

Picarro G2307（美国东北部夏季污染事件期间臭氧形成化学的变化)

发表时间：2024-04-17

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为了了解臭氧形成的局部空间和时间变化，本研究结合了甲醛（HCHO）和二氧化氮（NO₂）的对流层垂直柱密度（VCD_Trop）——表示为HCHO-VCD_Trop和NO₂-VCD_Trop，它们是从使用航空遥感和对流层监测仪器结合地面测量对2018年5月至8月两个东北部城市地区高臭氧日臭氧前驱体变化的调查中得到的。在纽约市（NYC）和巴尔的摩/华盛顿特区（BAL/DC），HCHO-VCD_Trop整体呈现增加趋势，但较高的NO₂-VCD_Trop主要发生在城市中心的臭氧超标日。HCHO-VCD_Trop与NO₂-VCD_Trop的比率被提议作为当地地表臭氧生成速率对其前驱体的敏感性指标，通常在臭氧超标日增加，这意味着朝着对氮氧化物更敏感的臭氧生产机制过渡。

地表臭氧（O₃）是地面烟雾的主要组成部分，可破坏人类呼吸系统，并对生态系统产生负面影响。2015年，美国环境保护局（EPA）将一级和二级国家环境空气质量标准（NAAQS）修订为每天8小时平均（MDA8）地面臭氧浓度最高值为70 ppb。我们已经付出了大量努力来减少地面臭氧，但臭氧产生的复杂性使其缓解任务成为一项持久的挑战。2018年夏季（5月至8月），在美国东北部地区的两项空气质量现场活动——长岛桑德对流层臭氧研究（LISTOS）和臭氧水-陆环境过渡研究（OWLETS-2），提供了一系列丰富的臭氧及其前体的机载和地面测量。这些区域实地活动提供了一个机会来测试卫星衍生产品识别不同臭氧产生机制的能力。

*HCHO与臭氧相互作用

*没有甲醛的情况下也可能存在臭氧，但不能在低浓度甲醛情况下形成高浓度臭氧

引用自纽约州环境保护部空气资源司-空气质量监测局NESCAUM和NYSERDA中使用Picarro G2307分析仪测试的数据（G2307 Analyzer Updates；

https://www.nescaum.org/documents/listos/1300-4-listos-picarro_furdyna-20211014.pdf）

该研究使用了甲醛（HCHO）和NO₂的对流层垂直柱密度（以下简称HCHO-VCD_Trop和NO₂-VCD_Trop）以及它们的比率，该比率已用于指示表面臭氧生成对VOC和NOx排放的相对敏感性。六氯环己烷是挥发性有机化合物氧化后的一种常见中间体，其空间变异性与美国东部夏季的异戊二烯排放量以及一些城市地区的人为排放量密切相关。在VOC氧化过程中，HCHO与臭氧一起产生，与表面臭氧相关。先前的工作表明，从卫星仪器中获取的HCHO-VCD_Trop与NO₂ VCD_Trop的比率（以下简称HCHO/NO₂-VCD_Trop）可以预测近地表臭氧光化学的空间和时间变化趋势。臭氧浓度反映了当地光化学、迁移（水平和垂直）和沉积的综合影响，促使我们研究HCHO和NO₂浓度的VCD_Trop变化及其比率。

*夏季24个星期六/星期日（左栏）的区域平均HCHO-VCD_Trop（上）、NO₂-VCD_Trop（中）和HCHO-VCD_Trop/NO₂-VCD_Trop（下）略高于24个星期二/星期四（右栏）

研究结果表明纽约市城区处于NOx饱和状态，而夏季平均NO₂-VCD_Trop较低的BAL/DC区对NOx更敏感。早些时候的研究还得出结论，尽管在过去的二十年中，包括纽约大都市区在内的整个美国正在将城市化学向氮氧化物敏感方向转变，纽约市的城市核心仍然是氮氧化物饱和的。自2000年初以来，BAL/DC区域也被确定为由NOx敏感区域主导。在任何氮氧化物饱和的城市地区，即使减少VOC的排放可能有助于减少当地的臭氧，但首先要确定当地人为排放（例如，来自挥发性化学产品的VOC）与生物排放是否主导了导致臭氧的VOC反应性，特别是因为生物VOC排放通常是不可控的。然而，无论如何减少氮氧化物排放都将减少整个区域的臭氧生产，并且在减少量足够的情况下将城市核心转变为对氮氧化物敏感。

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原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.est.2c02972

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