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      應用案例

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      Picarro G2307(美國東北部夏季污染事件期間臭氧形成化學的變化)

      發表時間:2024-04-17瀏覽量:120


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      為了了解臭氧形成的局部空間和時間變化,本研究結合了甲醛(HCHO)和二氧化氮(NO2)的對流層垂直柱密度(VCDTrop)&mdash;&mdash;表示為HCHO-VCDTrop和NO2-VCDTrop,它們是從使用航空遙感和對流層監測儀器結合地面測量對2018年5月至8月兩個東北部城市地區高臭氧日臭氧前驅體變化的調查中得到的。在紐約市(NYC)和巴爾的摩/華盛頓特區(BAL/DC),HCHO-VCDTrop整體呈現增加趨勢,但較高的NO2-VCDTrop主要發生在城市中心的臭氧超標日。HCHO-VCDTrop與NO2-VCDTrop的比率被提議作為當地地表臭氧生成速率對其前驅體的敏感性指標,通常在臭氧超標日增加,這意味著朝著對氮氧化物更敏感的臭氧生產機制過渡。

       

      地表臭氧(O3)是地面煙霧的主要組成部分,可破壞人類呼吸系統,并對生態系統產生負面影響。2015年,美國環境保護局(EPA)將一級和二級國家環境空氣質量標準(NAAQS)修訂為每天8小時平均(MDA8)地面臭氧濃度最高值為70 ppb。我們已經付出了大量努力來減少地面臭氧,但臭氧產生的復雜性使其緩解任務成為一項持久的挑戰。2018年夏季(5月至8月),在美國東北部地區的兩項空氣質量現場活動&mdash;&mdash;長島桑德對流層臭氧研究(LISTOS)和臭氧水-陸環境過渡研究(OWLETS-2),提供了一系列豐富的臭氧及其前體的機載和地面測量。這些區域實地活動提供了一個機會來測試衛星衍生產品識別不同臭氧產生機制的能力。

      *HCHO與臭氧相互作用

       

      *沒有甲醛的情況下也可能存在臭氧,但不能在低濃度甲醛情況下形成高濃度臭氧

       

      引用自紐約州環境保護部空氣資源司-空氣質量監測局NESCAUM和NYSERDA中使用Picarro G2307分析儀測試的數據(G2307 Analyzer Updates;

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

       

      該研究使用了甲醛(HCHO)和NO2的對流層垂直柱密度(以下簡稱HCHO-VCDTrop和NO2-VCDTrop)以及它們的比率,該比率已用于指示表面臭氧生成對VOC和NOx排放的相對敏感性。六氯環己烷是揮發性有機化合物氧化后的一種常見中間體,其空間變異性與美國東部夏季的異戊二烯排放量以及一些城市地區的人為排放量密切相關。在VOC氧化過程中,HCHO與臭氧一起產生,與表面臭氧相關。先前的工作表明,從衛星儀器中獲取的HCHO-VCDTrop與NO2 VCDTrop的比率(以下簡稱HCHO/NO2-VCDTrop)可以預測近地表臭氧光化學的空間和時間變化趨勢。臭氧濃度反映了當地光化學、遷移(水平和垂直)和沉積的綜合影響,促使我們研究HCHO和NO2濃度的VCDTrop變化及其比率。

      *夏季24個星期六/星期日(左欄)的區域平均HCHO-VCDTrop(上)、NO2-VCDTrop(中)和HCHO-VCDTrop/NO2-VCDTrop(下)略高于24個星期二/星期四(右欄)

       

      研究結果表明紐約市城區處于NOx飽和狀態,而夏季平均NO2-VCDTrop較低的BAL/DC區對NOx更敏感。早些時候的研究還得出結論,盡管在過去的二十年中,包括紐約大都市區在內的整個美國正在將城市化學向氮氧化物敏感方向轉變,紐約市的城市核心仍然是氮氧化物飽和的。自2000年初以來,BAL/DC區域也被確定為由NOx敏感區域主導。在任何氮氧化物飽和的城市地區,即使減少VOC的排放可能有助于減少當地的臭氧,但首先要確定當地人為排放(例如,來自揮發性化學產品的VOC)與生物排放是否主導了導致臭氧的VOC反應性,特別是因為生物VOC排放通常是不可控的。然而,無論如何減少氮氧化物排放都將減少整個區域的臭氧生產,并且在減少量足夠的情況下將城市核心轉變為對氮氧化物敏感。

       

       

       - END - 

       

       
       

      原文鏈接:

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

       

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