隨著陸源空氣污染物排放控制力度不斷加大，船舶排放對港口和沿海地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量影響日益凸顯。前期對船舶排放的氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、顆粒物等污染物研究相對較多，但船舶排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）、中等揮發(fā)性有機(jī)化合物（IVOCs）等活性有機(jī)氣體研究相對較少，特別是其基于實測的貢獻(xiàn)影響研究非常缺乏。
針對這一問題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所童夢雪博士生在王新明研究員和張艷利研究員的指導(dǎo)下，與南方科技大學(xué)、廣東省廣州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站、廣州市生態(tài)環(huán)境局南沙監(jiān)測站、廣東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、暨南大學(xué)等合作，選擇代表性內(nèi)河船只在航行過程中進(jìn)行實測（圖1），獲得船舶尾氣VOCs和IVOCs排放源譜；基于典型沿海站點和城市站點環(huán)境大氣VOCs和IVOCs觀測，探討了實際環(huán)境空氣中船舶排放對臭氧和二次有機(jī)氣溶膠（SOA）生成的潛在貢獻(xiàn)。取得的主要研究進(jìn)展如下：
（1）?內(nèi)河船舶VOCs及IVOCs的排放因子均高于海船，其中內(nèi)河船舶IVOCs平均排放因子達(dá)3.7 ± 3.5 g kg-1?fuel，高于已報道的其它IVOCs相關(guān)源（海船、汽油車、柴油車、非道路移動機(jī)械和生物質(zhì)燃燒等）（圖2）。
（2）?烷烴組成方面，有別于其它IVOCs排放源所排放C12-C22 正構(gòu)烷烴中C12正構(gòu)烷烴占主導(dǎo)的情況，內(nèi)河船尾氣中C12-C15正構(gòu)烷烴排放因子大致相當(dāng)，以C14正構(gòu)烷烴相對較高，這一特征可有助于識別內(nèi)河船舶排放IVOCs。（圖3）。
（3）?廣州沿海站點觀測表明船舶排放對環(huán)境VOCs濃度及其臭氧生成潛勢（OFPs）和二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢（SOAFPs）的年均貢獻(xiàn)分別為6%、5%和14%，但7月受海洋傳輸影響較大時，船舶排放的貢獻(xiàn)達(dá)到最高，分別占到總VOCs濃度的22%、OFPs的15%和SOAFPs的31%（圖4）。
（4）?2021年冬季PM2.5污染時期對廣州市城區(qū)和沿海站點的觀測表明，盡管船舶排放對環(huán)境空氣中總有機(jī)蒸氣（包括VOCs和一次碳?xì)銲VOCs）濃度貢獻(xiàn)不到10%，但它們對SOA生成的貢獻(xiàn)可高達(dá)40%（圖5）。
上述研究結(jié)果表明，船舶排放VOCs和IVOCs已成為沿海地區(qū)O3和SOA生成的重要前體物，控制船舶源排放有助于港口城市和沿海地區(qū)O3和PM2.5污染協(xié)同控制與空氣質(zhì)量持續(xù)改善。
圖1 采樣船舶
圖2 實測船舶VOCs和IVOCs排放因子及其與他源的比較
圖3?船舶及排放C12-C22正構(gòu)烷烴組成及其與其它源比較
圖4 不同污染源排放對VOCs濃度（a）、OFPs（c）以及SOAFPs（e）的貢獻(xiàn)的月變化；船舶與陸上柴油機(jī)排放源排放對VOCs濃度（b）、OFPs（d）以及SOAFPs（f）貢獻(xiàn)的月變化。
圖5 城區(qū)站點（GYQ）和沿海站點（HKUST）不同污染源排放對有機(jī)蒸氣（VOCs + IVOCs）在8:00-19:00（a，b）、12:00-15:00（c，d）的初始排放貢獻(xiàn)及其在12:00-15:00對SOAFPs的貢獻(xiàn)（e，f）。
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本研究受到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、香港RGC項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、廣東省科技廳等項目的聯(lián)合資助。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》和《Environmental Pollution》上。
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相關(guān)論文信息：
(1) Mengxue Tong（童夢雪）,Yanli Zhang*（張艷利）,Huiyi Zhang（張惠儀）,?Duohong Chen（陳多宏）,Chenglei Pei（裴成磊）,Hao Guo（郭昊）,Wei Song（宋偉）,Xin Yang（楊新）,?and Xinming Wang（王新明）. (2024),?Contribution of ship emission to volatile organic compounds based on one-year monitoring at a coastal site in the Pearl River Delta region. Journal of Geophysical Research: Atmospheres,129,e2023JD039999.?https://doi.org/10.1029/2023JD039999
(2) Mengxue Tong（童夢雪）,Yanli Zhang*（張艷利）,?Shaoxuan Xiao（肖少軒）,Chenglei Pei（裴成磊）,Jun Wang（王?。?Runqi Zhang（張潤琪）,Xiaoqing Huang（黃曉晴）,Wei Song（宋偉） and Xinming Wang（王新明）*.?(2024),Simultaneous determination of volatile organic compounds (VOCs) and intermediate volatility organic compounds (IVOCs) for their contributions to secondary organic aerosol in Guangzhou,Journal of Geophysical Research: Atmospheres,129,e2024JD041018.?https://doi.org/10.1029/2024JD041018
(3) Mengxue Tong（童夢雪）,Yanli Zhang*（張艷利）,?Mei?Li（李梅）,Qi Wang（王琪）,Xiao Tian（田曉）,Dan Zhang（張丹）,Aoqi Ge（葛澳琪）,Wei Song（宋偉）,Xin Xiong（熊鑫）,Yinong You（游亦農(nóng)）,Yongjang Xu（徐永江）,Yihua Huang（黃奕華）,Xin Yang（楊新） and Xinming Wang（王新明）.(2024) Onboard measurements of organic vapor emissions from river vessels under various operational conditions,Environmental Pollution,364,125332.?https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.125332
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