項(xiàng)目名稱： 大氣顆粒物及其前體物排放與復(fù)合污染特征

推薦單位： 教育部

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 本項(xiàng)目屬于地球科學(xué)學(xué)科中的基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。

本項(xiàng)目是賀克斌教授和郝吉明院士等人基于長(zhǎng)期、連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)室模擬和模型計(jì)算，在城市大氣顆粒物及其前體物排放與污染特征及來(lái)源等方面取得的重要研究成果的工作總結(jié)。研究成果受到國(guó)際國(guó)內(nèi)同行的高度關(guān)注和重視，被眾多同行大量正面引用并廣泛應(yīng)用于相關(guān)后續(xù)研究。基于長(zhǎng)期連續(xù)化學(xué)物種采樣和全組分分析，揭示了不同地域典型城市大氣顆粒物質(zhì)量濃度及其水溶性離子、含碳組分和無(wú)機(jī)多元素組成的時(shí)間序列特征，以及在不同顆粒物與前體物濃度水平及環(huán)境條件下水溶性離子物種的污染特征、形成機(jī)制及來(lái)源；結(jié)合熱光分析、碳同位素技術(shù)、特征元素示蹤法及實(shí)時(shí)觀測(cè)，解析了北京大氣顆粒物中含碳組分的化學(xué)組成特征，發(fā)現(xiàn)冬季存在二次有機(jī)氣溶膠的定性和定量依據(jù)，模擬計(jì)算了其含量，并定量解析了生物質(zhì)燃燒對(duì)城市含碳組分的貢獻(xiàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬，深入探討了大氣顆粒物中水溶性有機(jī)組分的吸濕特征及其對(duì)無(wú)機(jī)組分吸濕性的影響。這些研究從長(zhǎng)周期和全組分的角度，系統(tǒng)解析了大氣顆粒物化學(xué)物種組成的時(shí)空變化信息，為進(jìn)一步揭示中國(guó)典型城市大氣顆粒物污染的復(fù)合型本質(zhì)提供了十分重要的科學(xué)依據(jù)。針對(duì)大氣顆粒物的重要前體物NOx，基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和建模分析，探討了不同煤種、燃燒方式及除塵條件下電廠顆粒物的排放特征；建立了反映我國(guó)復(fù)雜源構(gòu)成特征的NOx排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)研究并揭示了1995-1998期間我國(guó)NOx排放時(shí)空分布特征及分燃料、分部門排放特征。上述成果為國(guó)際學(xué)術(shù)界提供了發(fā)展中國(guó)家復(fù)雜排放源構(gòu)成和高濃度污染物背景下大氣顆粒物及其前體物排放和污染特征的獨(dú)特信息，為國(guó)際國(guó)內(nèi)同行豐富和深化對(duì)復(fù)合污染形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)提供了極為重要的科學(xué)依據(jù)。本項(xiàng)目共發(fā)表學(xué)術(shù)論文128篇，總被引用1438次。其中SCI檢索論文53篇，EI 檢索論文29篇；SCI總被引用778次、他引654次；10篇代表性論文總被引用為448次、他引388次；單篇最高被引用137次、他引116次。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 本項(xiàng)目針對(duì)城市大氣顆粒物及其前體物的排放及復(fù)合污染開展了長(zhǎng)期、連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)室及數(shù)學(xué)模擬，主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1.基于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及實(shí)驗(yàn)室分析，揭示了PM2.5中水溶性離子物種的污染特征以及不同地域、不同季節(jié)和不同污染背景下形成機(jī)制與來(lái)源的差異。研究發(fā)現(xiàn)，二次無(wú)機(jī)顆粒SO42-的形成方式具有顯著的地域差異。上海冬季SO42-主要來(lái)自液相氧化過(guò)程或長(zhǎng)距離傳輸；北京冬季SO42-的形成途徑主要是SO2的緩慢氣相氧化以及隨之發(fā)生的凝結(jié)或吸附過(guò)程，而夏季一般來(lái)自云中過(guò)程；由于高氣粒轉(zhuǎn)化率，SO2是北京夏季PM2.5濃度水平的重要驅(qū)動(dòng)因素。草酸和丙二酸是兩種最主要的二元酸，與SO42-具有相似的形成途徑。提出二次無(wú)機(jī)離子是北京和上�？刂芇M2.5污染的重點(diǎn)之一；北京夏季控制細(xì)顆粒物污染應(yīng)更重視SO2的減排。（環(huán)境地球化學(xué)；代表性論文3、4、7）

2. 基于熱光分析、放射性碳同位素(14C)技術(shù)及特征元素示蹤法，揭示了含碳組分的化學(xué)組成特征及來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)，北京及其周邊冬季采暖的燃煤排放是該時(shí)期PM2.5及含碳組分達(dá)到濃度峰值的主要原因。首次定量解析了生物質(zhì)燃燒對(duì)中國(guó)城市含碳?xì)馊苣z的貢獻(xiàn)，夏秋兩季最高可達(dá)50%。研究發(fā)現(xiàn)了冬季存在較高濃度二次有機(jī)氣溶膠(SOA)的定性和定量依據(jù)，為深入研究冬季SOA成因及污染源排放提供了科學(xué)依據(jù)。提出含碳組分是北京和上海控制PM2.5污染的重點(diǎn)之一。（環(huán)境地球化學(xué)；代表性論文1、3、5、6）

3. 通過(guò)多通道等流量分配和特殊的濾膜配置，解決了不同化學(xué)物種的同步準(zhǔn)確采樣問(wèn)題；采用擴(kuò)散溶蝕器（denuder）與不同材質(zhì)濾膜串聯(lián)技術(shù)解決了氣態(tài)HNO3的吸附和顆粒態(tài)NH4NO3的揮發(fā)等關(guān)鍵問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了PM2.5中半揮發(fā)性無(wú)機(jī)化學(xué)組分的準(zhǔn)確采集。（環(huán)境地球化學(xué)；代表性論文3、4、7）

4. 基于現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期連續(xù)化學(xué)物種采樣和實(shí)驗(yàn)室全組分分析，首次系統(tǒng)探討了中國(guó)典型城市PM2.5質(zhì)量濃度及其化學(xué)物種組成的時(shí)間序列特征。研究發(fā)現(xiàn)，春秋兩季PM2.5質(zhì)量濃度被含碳組分、無(wú)機(jī)離子、地殼元素等解析的部分高達(dá)90%，夏冬兩季則達(dá)80％。（環(huán)境地球化學(xué)；代表性論文1、3、4、6、7、10）

5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬開展了大氣顆粒物吸濕特征研究，探討了典型低分子量二元有機(jī)酸和多功能團(tuán)有機(jī)酸的吸濕性以及對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)組分吸濕性的影響。為深入開展二次有機(jī)氣溶膠的形成和大氣顆粒物復(fù)合污染形成機(jī)制提供了有力的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。（環(huán)境化學(xué)；代表性論文8、9）

6. 針對(duì)大氣顆粒物的重要前體物－NOx，基于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和建模分析，建立了反映我國(guó)復(fù)雜源構(gòu)成特征的NOx排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)研究并揭示了1995-1998期間我國(guó)NOx排放時(shí)空分布特征及分燃料、分部門的排放特征。按部門主要集中在工業(yè)、火電廠和交通等三個(gè)經(jīng)濟(jì)部門；按燃料類型主要集中在燃煤排放；按地區(qū)主要集中在人口密度大和工業(yè)發(fā)達(dá)的中東部和東南地區(qū)。為我國(guó)大氣顆粒物硝酸鹽成分的成因及時(shí)空分布研究提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)信息。（環(huán)境地球化學(xué)；代表性論文2）

主要完成人： 賀克斌

本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，是本項(xiàng)目學(xué)術(shù)思想和研究方案的提出者。對(duì)本項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2、3、4（附件代表性論文1、3、4、6、7），即在大氣顆粒物復(fù)合污染特征、水溶性離子物種的污染特征及來(lái)源以及含碳?xì)馊苣z的污染特征及來(lái)源等方面的工作中做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，在本項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的60%。

郝吉明

本項(xiàng)目主要參加者。對(duì)本項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4及6（附件代表性論文2、10），即在大氣顆粒物前體物的排放及控制、典型化學(xué)組分的排放及控制、大氣顆粒物的復(fù)合污染特征等工作中做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。在本項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的60%。

段鳳魁

本項(xiàng)目主要參加者。對(duì)本項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2、3、4（附件代表性論文5、6、7），即在大氣顆粒物復(fù)合污染特征、水溶性離子物種的污染特征及來(lái)源以及含碳?xì)馊苣z的污染特征及來(lái)源等方面的工作中做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。在本項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的80%。

陳澤強(qiáng)（ChakK.Chan）

本項(xiàng)目主要參加者。對(duì)本項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、4、5（附件代表性論文3、4、8、9），即在大氣顆粒物復(fù)合污染特征、水溶性離子物種的污染特征以及顆粒物吸濕特征等方面的工作中做出了重要貢獻(xiàn)。在本項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的60%。

楊復(fù)沫

本項(xiàng)目主要參加者。對(duì)本項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、2、3、4（附件代表性論文1、3、6、7），即在大氣顆粒物復(fù)合污染特征、水溶性離子物種的污染特征及來(lái)源以及含碳?xì)馊苣z的污染特征及來(lái)源等方面的工作中做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。在本項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的80%。