北京城市环境大气挥发性有机物的来源及二次转化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41877306
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0703.环境大气科学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Volatile organic compounds (VOCs) are the key precursors for both secondary organic aerosol and ozone in the troposphere. Low volatile organic compounds (LVOCs) formed from VOCs degradation are crucial for understanding both VOCs degradation mechanism and nucleation and growth of particles. Formation mechanism of LVOCs is also the frontier area in atmospheric chemistry community. Based on observation at forest stations, such as Hyytiälä, it has been found that LVOCs from oxidation of terpenes play an important role in particle nucleation and growth. In China, the contribution of different sources, such as coal combustion, vehicle exhaust and so on, has been illustrated by different research groups in certain terms and places including Beijing-Tianjin-Hebei area, Yangtze River Delta and Pearl River Delta. However, at the present time, simultaneous observation studies on both LVOCs and VOCs has not been deployed in China. At the same time, field observation related to LVOCs has not been performed under typical urban environment even in Europe and North America. In this study, observation and source apportionment of LVOCs and VOCs will be carried out simultaneously at the west campus of Beijing University of Chemical Technology (98 Zizhuyuan Road, Haidian district), where a super observation station has been set up, using state-of-the-art instruments including a soft photon ionization mass spectrometer, an atmospheric pressure interface-chemical ionization mass spectrometer and other instruments. The mechanism of VOCs degradation and LVOCs formation as well as uptake kinetics of typical LVOCs will be further investigated combining with a smog chamber and flow tube reactor. This study will provide important parameters for understanding particle formation and growth under urban environment. It will also be helpful for understanding the formation mechanism of the air pollution complex in Beijing.
挥发性有机物(VOCs)是二次有机气溶胶和臭氧的重要前体物。低挥发性有机物(LVOCs)是VOCs的降解产物,其对揭示VOCs降解和颗粒物成核与增长机制都具有重要意义,也是国际大气化学领域的研究前沿。国外在森林站研究发现,萜烯氧化生成的LVOCs对颗粒物成核增长有重要作用;我国研究人员在京津冀、长三角和珠三角地区等地获得了特定时段VOCs的特征和来源。但国内尚未开展LVOCs和VOCs的同步在线观测和源解析研究,国际上也未针对城市大气环境开展LVOCs在线观测研究。本项目拟利用光电离飞行时间质谱和大气压化学离子化飞行时间质谱等先进手段,在北京化工大学西校区开展VOCs和LVOCs的持续在线观测和源解析研究,结合烟雾箱和流动管等研究典型城市环境VOCs的降解过程及LVOCs的生成机制,测定LVOCs在典型颗粒物上的摄取系数,为认识城市环境条件下颗粒物成核和增长过程提供关键参数。

结项摘要

针对北京城市环境大气挥发性有机物的来源、二次转化及影响,在北京化工大学西校区、北京石油化工学院等多地开展了观测研究,获得了典型挥发性有机物(苯系物、烃类和卤代烃等)、低挥发性有机物的浓度特征和季节性变化规律。利用受体模型源解析方法发现夏季植物源排放对VOCs具有重要贡献,冬季人为源(机动车尾气、溶剂使用等)是VOCs的重要来源;VOCs氧化降解是高含氧有机物(OOMs)的主要来源,而有机硝酸盐是OOMs的主要组成部分,其浓度是其他OOMs的2.7~3.4倍,且具有夏季>春季>秋季>冬季的季节变化规律;人为源C6-9的烷基苯类OOMs在所有OOMs中的占比约达50%,是北京OOMs的主要贡献者;识别了北京不同天气过程挥发性有机物的主要源和二次转化过程,探讨了不同污染天气过程中挥发性有机物和LVOCs 的生消规律及其对新粒子生成事件、霾污染过程的贡献,发现气团老化程度对新粒子生成和霾污染过程具有显著影响。北京城市环境人为源芳香烃化合物经OH氧化是冬季OOMs和二次有机气溶胶的生成主要途径,HONO光解是北京冬季污染天OH的重要来源,尤其是冬季污染天HONO产生OH的速率为2.431.21 ppbv h-1,明显高于O3光解的速率1.451.49 ppbv h-1。HONO和甲苯浓度的消耗和有机气溶胶浓度的升高与传统的烟雾箱实验过程中污染物浓度的变化曲线高度相似。在冬季非污染和污染时期,OOMs在颗粒物上的凝结对有机气溶胶质量浓度增长速率的贡献分别为26%和39%。在夏季,异戊二烯光化学消耗对臭氧生成和OOMs都有重要贡献,这与OH、HO2和RO2自由基的生成速率显著增加密切相关。此外,含氧有机物的液相化学过程,也是北京二次有机气溶胶生成的重要途径。研究结果为揭示北京市大气污染成因提供了科技支撑,提出北京开展臭氧和PM2.5防治,需根据季节开展差异化的VOCs控制策略。项目资助发表论文22篇(SCI收录21篇),其中一标注论文11篇(SCI收录10篇),授权专利2件,培养博士研究生1名,硕士研究生2名,在读博士3名。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Influence of functional groups on toxicity of carbon nanomaterials
官能团对碳纳米材料毒性的影响
  • DOI:
    10.5194/acp-19-8175-2019
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Atmos. Chem. Phys.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Yongchun;Jiang Haotian;Liu Chunmei;Ge Yanli;Wang Lian;Zhang Bo;He Hong;Liu Sijin
  • 通讯作者:
    Liu Sijin
Highly oxidized organic aerosols in Beijing: Possible contribution of aqueous-phase chemistry
北京的高度氧化有机气溶胶:水相化学的可能贡献
  • DOI:
    10.1016/j.atmosenv.2022.118971
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Atmos. Environ.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Feng Zemin;Liu Yongchun;Zheng Feixue;Yan Chao;Fu Peng;Zhang Yusheng;Lian Chaofan;Wang Weigang;Cai Jing;Du Wei;Chu Biwu;Wang Yonghong;Kangasluoma Juha;Bianchi Federico;Petäjä Tuukka;Kulmala Markku
  • 通讯作者:
    Kulmala Markku
A New Type of Quartz Smog Chamber: Design and Characterization
新型石英烟雾室:设计和表征
  • DOI:
    10.1021/acs.est.1c06341
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Environ. Sci. Technol.
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Ma Wei;Liu Yongchun;Zhang Yusheng;Feng Zemin;Zhan Junlei;Hua Chenjie;Ma Li;Guo Yishuo;Zhang Ying;Zhou Wenshuo;Yan Chao;Chu Biwu;Chen Tianzeng;Ma Qingxin;Liu Chunshan;Kulmala Markku;Mu Yujing;He Hong
  • 通讯作者:
    He Hong
The promotion effect of nitrous acid on aerosol formation in wintertime in Beijing: the possible contribution of traffic-related emissions
亚硝酸对北京冬季气溶胶形成的促进作用:交通相关排放的可能贡献
  • DOI:
    10.5194/acp-2020-150-supplement
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Atmos. Chem. Phys.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Yongchun;Zhang Yusheng;Lian Chaofan;Yan Chao;Feng Zeming;Zheng Feixue;Fan Xiaolong;Chen Yan;Wang Weigang;Chu Biwu;Wang Yonghong;Cai Jing;Du Wei;Daellenbach Kaspar R.;Kangasluoma Juha;Bianchi Federico;Kujansuu Joni;Petaja Tuukka;Wang Xuefei;Hu Bo;Wang
  • 通讯作者:
    Wang
Formation of nighttime sulfuric acid from the ozonolysis of alkenes in Beijing
北京烯烃臭氧分解形成夜间硫酸
  • DOI:
    10.5194/acp-2019-1111
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Atmospheric Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Guo Yishuo;Yan Chao;Li Chang;Ma Wei;Feng Zemin;Zhou Ying;Lin Zhuohui;Dada Lubna;Stolzenburg Dominik;Yin Rujing;Kontkanen Jenni;Daellenbach Kaspar R.;Kangasluoma Juha;Yao Lei;Chu Biwu;Wang Yonghong;Cai Runlong;Bianchi Federico;Liu Yongchun;Kulmala Markku
  • 通讯作者:
    Kulmala Markku

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其他文献

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刘永春的其他基金

大气有机气溶胶的界面光化学老化及氧化损伤性能的变化研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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