近地面臭氧研究进展_耿福海

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1、综述沙漠与绿洲气象第6卷第6期DesertandOasisMeteorology2012年12月近地面臭氧研究进展1，21，22耿福海，刘琼，陈勇航（1.上海市城市环境气象中心，上海200135；2.东华大学环境科学与工程学院，上海201620）摘要：近地面臭氧是空气中氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应的产物，其浓度与气象条件密切相关。晴天少云、紫外辐射较强、温度较高、相对湿度较低以及风速较小的天气，均有利于臭氧的生成，其中紫外辐射是产生臭氧最关键的因素。臭氧前体物（氮氧化物和挥发性有机物）的浓度及其比值是影响近地面臭氧浓度的另外

2、三个重要因素。我国大多数城市的O3处于VOC控制区，即NOx浓度的增加会引起O3浓度的降低，而VOCs浓度的增加则会使其浓度升高。因而VOC源解析问题成为近年来O3研究的一个热点问题。同时，由于气溶胶可以直接吸收、散射太阳紫外辐射、短波辐射以及大气长波辐射，因此气溶胶的存在会影响大气中光化学反应的进程，从而影响臭氧的光化学生成，气溶胶对近地面臭氧的影响已成为目前大气环境的前沿课题。关键词：近地面臭氧；气象条件；氮氧化物；挥发性有机物；气溶胶中图分类号：P412.293文献标识码：A文章编号：1002-0799（2012）06-000

3、8-07臭氧是氧的同素异形体，在常温下，它是一种有1对流层臭氧研究的历史和现状着特殊气味的蓝色气体。臭氧大部分集中在平流层1.1对流层臭氧产生的机理研究中，阻挡了高能量的紫外辐射达到地面，吸收了早在20世纪40年代，就有学者研究对流层臭90%以上对人类和生物有害的太阳短波辐射，是地氧产生的机理。其中最具代表性的就是1962年[7]球生命物质的保护伞。Junge提出的经典理论，认为平流层中的臭氧受波然而对流层中的臭氧未必像其在平流层中那样长小于240nm紫外线的辐射分解产生氧原子，氧发挥积极作用。臭氧具有强氧化性，它的存在不仅会原子和

4、氧分子结合产生臭氧，平流层产生的臭氧下[1]影响大气氧化性，而且浓度较高时会对人体健康造传到对流层成为对流层臭氧的源；而臭氧在地面沉[2]成伤害；另外，近地面大气中高浓度臭氧会影响植降成为对流层臭氧的汇，从而保持对流层臭氧的平[3-4]物生长、导致农作物减产；对流层臭氧在960nm衡。波段大气红外窗区有一很强的红外吸收带，也是一20世纪70年代，Levy，Crutzen，Chamedies和种重要的温室气体，对全球气候变暖有正效应，会影Fishman等人提出了大气光化学反应是对流层臭氧[5-6][8]响地气系统的辐射平衡。因此，对流

5、层臭氧引起产生的另一个重要来源。1971年Levy率先提出了了国内外广大学者的关注，研究领域从单纯地分析对流层OH和HO2自由基产生机理的假说；1974年其城乡分布特征和时间变化规律，到综合分析影响Crutzen在该假说的基础上做了进一步研究，结果表[9]其生成的原因和汇除机理，以及综合考虑近地面臭明清洁大气中光化学反应影响臭氧的产生和分布；[10][11]氧污染问题与其他环境问题的矛盾及解决方案。随后Crutzen和Chameides又研究了CH4在NOx[12]作用下的催化氧化反应机理；Fishman等提出了包收稿日期：2012

6、-03-22括CO在内的氧化反应过程。基金项目：国家自然科学基金（40705046）资助。随着大气化学研究的不断深入，人们逐渐发现作者简介：耿福海（1972-），男，高级工程师，主要从事大气中臭氧污NMHC（非甲烷碳氢化合物）在大气光化学反应（特染调控和形成机理，以及大气中霾的形成机制的研究。E-mail：[13]别是臭氧生成过程）中的作用。1983年Brewer研fuhaigeng@263.net通讯作者：刘琼（1987-），女，硕士研究生，主要从事大气遥感与城市究了人为活动产生的NMHC参与对流层光化学反环境研究。应过程，提出了

7、一个包含NMHC在内的对流层大气8耿福海等：近地面臭氧研究进展光化学反应模型。另一方面，大气科学的快速发出现在中午或午后14时左右，夜间浓度则降至很[27]展，使人们考虑影响光化学反应的因素越来越低。Geng等对上海地区宝山、崇明、徐家汇、浦东[14][15]多。Stockwell和Pandis研究了包括气相、液相和金山各站点的臭氧浓度资料进行了分析，上海地[16]在内的大气光化学反应，Chameides、Lelieveld和区地面臭氧浓度的区域差异非常显著，崇明和金山[17]Crutzen还研究了云在光化学反应中的作用。站的浓度最

8、高、徐家汇站最低，呈现出中心城区低、对流层臭氧的研究已有近70a的历史，对于对郊区高的特点。其季节变化也同样显著，宝山、崇明流层臭氧源的问题，大家已经达成共识，即平流层的站春季臭氧浓度最高、冬季最低，而徐家汇、浦东、金向下输入和低层大