機(jī)動車排放物VOCs對光化學(xué)臭氧生成的影響研究.pdf

1、從化學(xué)的觀點(diǎn)看，光化學(xué)煙霧實(shí)際上就是碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化合物(NOx)在日光作用下發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)，并同時形成一定量臭氧(O3)的過程。在光化學(xué)煙霧的形成過程中，揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds，簡稱VOCs)作為一類活潑的碳?xì)浠衔镏饕鹱杂苫D(zhuǎn)化和增殖的作用。VOCs主要來源于機(jī)動車和燃料燃燒排氣以及石油煉制和化工生產(chǎn)等。隨著我國城市規(guī)模的擴(kuò)展以及民眾生活水平的提高，城市機(jī)動車保有量

2、迅速增加，機(jī)動車尾氣的污染在加重，在一些城市機(jī)動車尾氣型大氣污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，機(jī)動車排放引起的城市光化學(xué)煙霧的研究也得到了相關(guān)專家的關(guān)注。 光化學(xué)煙霧污染的本質(zhì)是臭氧污染。為了深入了解機(jī)動車污染物排放對光化學(xué)臭氧的影響，本論文分析了參與光化學(xué)反應(yīng)中各種污染物濃度之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，特別是機(jī)動車排放污染物成分VOCs對光化學(xué)臭氧生成的影響。本論文從研究光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理開始，分析總結(jié)了我國一些城市大氣中發(fā)生光化學(xué)煙霧污染的形成條

3、件、污染現(xiàn)狀。然后利用描述光化學(xué)現(xiàn)象的反應(yīng)動力學(xué)方程組進(jìn)行了數(shù)值求解。之后，進(jìn)一步分析了不同初始污染物濃度條件下，光化學(xué)煙霧及其參與反應(yīng)的各類污染物濃度隨時間變化特征。最后，利用簡化的光化學(xué)動力學(xué)模型計(jì)算繪制了機(jī)動車排放特征污染物非甲烷烴(NMHC)和NOx的城市光化學(xué)煙霧EKMA臭氧生成等濃度曲線。利用OZIPP(Ozone Isopleth Plotting Package)模式結(jié)合機(jī)動車排放物的光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型研究了VOCs對

4、光化學(xué)臭氧生成的影響，以深圳市為研究對象，驗(yàn)證了模式的可靠性。 本論文主要研究成果如下： 1.提出我國機(jī)動車VOCs平均排放因子。 2.提出VOCs在光化學(xué)臭氧形成中的作用。 3.基于光化學(xué)煙霧反應(yīng)機(jī)制模擬和研究了機(jī)動車排放物的光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)。 4.基于VOCs的光化學(xué)反應(yīng)和光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型，利用MATLAB計(jì)算工具采用隱式Runge-Kutta解微分方程的方法對機(jī)動車排放物形成光

5、化學(xué)煙霧反應(yīng)動力學(xué)模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過模擬曲線進(jìn)一步分析了RH的穩(wěn)定消耗，RH向RCHO的轉(zhuǎn)化，NO向NO2的轉(zhuǎn)化方式以及O3的濃度積累和消耗過程，并在不同初始濃度條件下，分析了光化學(xué)煙霧各類污染物濃度的動力學(xué)演變過程，分析指出：在濃度NMHC/NOx比值較低的情況下，當(dāng)NOx初始濃度不變，當(dāng)NMHC增加時，有利于O3的形成；當(dāng)NMHC初始濃度保持不變，NOx濃度增大，也有利于O3形成，但臭氧濃度最大值出現(xiàn)的時間有延后的趨勢；當(dāng)NO

6、x和NMHC初始濃度均加倍時，O3的生成量均迅速增加，而且臭氧濃度最大值出現(xiàn)的時間縮短，也就是說當(dāng)城市機(jī)動車排放污染物濃度增加一倍時，O3濃度最大值將增加0.67倍。 5.給出了機(jī)動車排放物VOCs光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方程并進(jìn)行了數(shù)值求解。利用OZIPP模擬了VOCs對光化學(xué)臭氧生成的影響。研究發(fā)現(xiàn)在氮氧化物濃度()(NOx)及其他初始條件不變的情況下，在()(NOx)濃度高時，增加揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度()(VOCs)有利于大氣