揮發(fā)性有機物來源及其大氣化學作用（VOCs）

目錄
叢書序
序
前言
第1章 揮發(fā)性有機物研究的意義及內容 1
1.1 VOCs的定義及分類 3
1.2 VOCs的源和匯 5
1.2.1 全球尺度及典型區(qū)域的VOCs來源 5
1.2.2 VOCs的匯 7
1.3 VOCs在對流層化學中的作用 8
1.3.1 VOCs在臭氧光化學生成中的作用及其評估方法 8
1.3.2 VOCs在SOA生成中的作用及其評估方法 11
1.4 VOCs的測量方法 14
1.5 VOCs的來源分析方法 15
1.5.1 排放清單 15
1.5.2 受體模型 18
1.6 我國大氣VOCs研究現(xiàn)狀 19
1.7 本書的主要內容及結構安排 21
參考文獻 22
第2章 VOCs測量技術 29
2.1 概述 29
2.1.1 非甲烷碳氫化合物的分析方法 29
2.1.2 含氧揮發(fā)性有機物的分析方法 30
2.2 低溫濃縮進樣-氣相色譜質譜聯(lián)用 33
2.2.1 罐采樣-離線GC-MS/FID系統(tǒng) 34
2.2.2 在線GC-MS/FID系統(tǒng) 36
2.2.3 GC-MS/FID系統(tǒng)的質量保證和質量控制 40
2.2.4 離線和在線GC-MS/FID系統(tǒng)的比較 45
2.3 DNPH-HPLC方法離線測量大氣中羰基化合物 46
2.3.1 樣品采集及預處理 46
2.3.2 HPLC-UV分析方法 47
2.3.3 質量保證與質量控制 49
2.4 質子轉移反應質譜 50
2.4.1 基本原理 50
2.4.2 PTR-MS測定的VOCs組分及其濃度計算 52
2.4.3 質量保證與質量控制 55
2.5 VOCs測量比對實驗 59
2.5.1 實驗室之間的比對 59
2.5.2 不同VOCs測量系統(tǒng)之間的比對 63
參考文獻 71
第3章 VOCs的濃度組成特征和化學活性 76
3.1 概述 76
3.1.1 濃度分布及組成總體情況 76
3.1.2 大氣中VOCs濃度單位及換算 77
3.2 珠江三角洲大氣VOCs濃度組成 78
3.2.1 珠江三角洲外場觀測概況 78
3.2.2 珠江三角洲地區(qū)NMHCs整體濃度水平和空間分布 80
3.2.3 珠江三角洲秋季VOCs的時間變化 82
3.2.4 珠江三角洲夏季OVOCs濃度水平和日變化特征 88
3.3 北京市及其近周邊地區(qū)大氣中VOCs濃度和組成特征 90
3.3.1 概況 90
3.3.2 大氣中VOCs濃度及化學組成的時間變化特征 93
3.3.3 北京及其近周邊地區(qū)VOCs的空間分布特征 100
3.4 珠江三角洲和北京地區(qū)VOCs反應活性 109
3.4.1 OH自由基反應活性和增量反應活性 109
3.4.2 珠江三角洲秋季NMHCs反應活性 110
3.4.3 珠江三角洲夏季VOCs反應活性 114
3.4.4 北京及其近周邊地區(qū)VOCs反應活性 118
3.5 VOCs多效應評估體系 121
3.5.1 VOCs的環(huán)境效應評估簡介 121
3.5.2 VOCs多效應評估體系的建立 128
3.5.3 VOCs多效應評估體系在我國的應用 129
參考文獻 136
第4章 VOCs源排放化學成分譜數(shù)據(jù)庫的建立 141
4.1 VOCs源排放化學成分譜測量 142
4.1.1 燃燒排放 142
4.1.2 石油煉制與基礎化工行業(yè) 150
4.1.3 溶劑和涂料使用 159
4.1.4 移動源VOCs排放特征和排放因子 165
4.2 主要人為源的VOCs成分譜數(shù)據(jù)庫的建立 182
4.2.1 編制方法與數(shù)據(jù)來源 182
4.2.2 VOCs化學成分譜數(shù)據(jù)庫 186
參考文獻 195
第5章 基于外場觀測的VOCs來源解析技術 199
5.1 示蹤物法和VOCs比值法 199
5.1.1 示蹤物法 199
5.1.2 VOCs比值法 207
5.2 化學質量守恒受體模型 211
5.2.1 模型基本原理 211
5.2.2 源成分譜和環(huán)境數(shù)據(jù)的不確定性的確定 212
5.2.3 模型結果檢驗 213
5.2.4 模型應用的局限性 214
5.2.5 模型應用實例 214
5.3 主成分分析 223
5.3.1 模型基本原理 223
5.3.2 模型計算步驟 223
5.3.3 模型應用實例 224
5.4 正交矩陣因子分析 226
5.4.1 模型基本原理 227
5.4.2 數(shù)據(jù)準備 227
5.4.3 模型運行及結果參數(shù)檢驗 228
5.4.4 模型應用實例 229
5.5 羰基化合物來源解析 231
5.5.1 源示蹤物比例法 231
5.5.2 多元線性回歸法 233
5.5.3 基于光化學齡的參數(shù)化方法 235
5.5.4 受體模型解析 237
5.5.5 羰基化合物生成產(chǎn)率法 238
5.5.6 羰基化合物來源解析方法的比較 240
參考文獻 242
第6章 光化學反應對VOCs來源解析的影響及校正 246
6.1 VOCs在大氣中的光化學氧化過程 246
6.1.1 OH自由基和NO3自由基濃度的估算 246
6.1.2 不同氧化途徑對VOCs總去除速率的貢獻 248
6.2 基于OH自由基氧化的VOCs化學轉化量化方法 249
6.2.1 OH自由基暴露量的計算 249
6.2.2 NMHCs組分在大氣中化學轉化的參數(shù)化方程 255
6.2.3 異戊二烯在大氣中化學轉化的參數(shù)化方程 256
6.2.4 OVOCs在大氣中化學轉化的參數(shù)化方程 257
6.3 光化學轉化對CMB來源解析結果的影響及校正 258
6.3.1 CMB受體模型光化學損失的校正 258
6.3.2 校正后CMB模型的優(yōu)勢和改進 264
6.4 光化學轉化對PMF解析結果的影響 269
6.4.1 PMF解析及因子確定 269
6.4.2 人為源因子之間的相互關系 272
6.4.3 人為源和天然源的區(qū)分 274
6.5 化學轉化對多元線性回歸的影響 275
參考文獻 278
第7章 基于外場觀測的VOCs排放清單驗證 280
7.1 我國現(xiàn)有VOCs排放清單及存在的問題 280
7.1.1 我國VOCs排放總量 280
7.1.2 我國人為源VOCs化學組成 283
7.1.3 我國人為源VOCs來源構成 284
7.1.4 我國典型地區(qū)人為源VOCs的空間分布 287
7.1.5 小結 288
7.2 基于外場觀測的VOCs排放清單校正方法 288
7.2.1 絕對排放研究 289
7.2.2 相對排放研究—排放比法 290
7.2.3 環(huán)境大氣中VOCs濃度或比值的趨勢分析 293
7.2.4 空氣質量模型 293
7.2.5 受體模型來源解析 296
7.3 我國典型地區(qū)人為源VOCs排放清單的驗證（以北京市為例） 297
7.3.1 人為源VOCs排放總量及化學組成 297
7.3.2 VOCs的時空分布特征 307
7.3.3 VOCs的來源結構 315
7.3.4 VOCs排放量不確定性對O3和SOA模擬的影響 317
參考文獻 320
第8章 VOCs在近地面臭氧生成中的作用 326
8.1 基于觀測的方法/模型評估VOCs對臭氧生成的作用 326
8.1.1 基于觀測的方法 327
8.1.2 珠江三角洲城市和區(qū)域站點臭氧與前體物之間的關系 328
8.1.3 北京城市和區(qū)域站點臭氧與前體物之間的關系 331
8.1.4 OBM與VOCs/NOx比值法的比較 335
8.1.5 OBM不確定性分析 335
8.1.6 小結 336
8.2 基于簡化盒子模型分析臭氧長期變化趨勢 337
8.2.1 總氧化劑生成速率的簡化模型 337
8.2.2 前體物源清單的變化趨勢 339
8.2.3 總氧化劑變化趨勢的半定量解釋 340
8.2.4 小結 342
8.3 基于盒子模型評估VOCs對臭氧生成的作用（以OVOCs為例） 343
8.3.1 基于MCM機理盒子模型的建立 344
8.3.2 華北區(qū)域站點OVOCs一次排放對O3生成的影響 345
8.3.3 北京市城市站點一次排放的OVOCs對O3生成的影響 350
8.3.4 小結 353
參考文獻 353
第9章 VOCs的化學轉化與SOA的生成 356
9.1 基于VOCs化學消耗量評估對SOA生成的貢獻 356
9.1.1 有機氣溶膠的參數(shù)化處理 356
9.1.2 總測量有機碳的演化 360
9.1.3 測量的VOCs物種對SOA生成的貢獻 366
9.1.4 多環(huán)芳烴和高碳烷烴（C10～C20）對SOA生成的貢獻 375
9.1.5 小結 378
9.2 基于盒子模型量化OVOCs不可逆攝取對SOA生成的貢獻 379
9.2.1 盒子模型估算方法的建立 379
9.2.2 SOA生成量估算的敏感性分析 381
9.2.3 盒子模型模擬情景的確定 388
9.2.4 不同類別VOCs對SOA生成的貢獻 389
9.2.5 一次來源的OVOCs對SOA生成的貢獻 390
9.2.6 小結 390
參考文獻 391
第10章 VOCs總量控制的思路和途徑 396
10.1 VOCs總量量化方法 396
10.1.1 基于響應曲面模型的VOCs總量量化方法 396
10.1.2 情景分析法 397
10.2 VOCs總量控制目標的合理分配 399
10.2.1 A-P值法 400
10.2.2 非線性優(yōu)化法 400
10.2.3 平權分配法 404
10.2.4 信息熵分配法 406
10.3 VOCs總量控制方案對環(huán)境空氣質量影響的評估 410
10.4 案例應用 411
10.4.1 案例Ⅰ：VOCs總量控制目標的確定 411
10.4.2 案例Ⅱ：VOCs總量控制目標的分配 416
10.4.3 案例Ⅲ：VOCs總量控制對環(huán)境空氣質量的影響評估 420
參考文獻 422