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近年来,臭氧成为关中城市群继PM2.5之后另一个影响空气质量的二次污染物而受到关注。本文使用2017年关中地区33个国控点六项空气污染物数据及秋季实测的VOCs浓度数据,分析关中城市群O3及其前体物浓度现状及成分特征。根据著名大气化学家Seinfeld提出的光化学反应简化机制,建立参与物质的反应动力学方程,给出微分方程的初值条件及环境控制条件,运用MATLAB数值求解工具对动力学方程组进行求解,计算了8:00-18:00光化学反应中反应物及产物浓度的时间变化过程。结合关中地区臭氧前体物NOx(NO+NO2)及VOCs(RH、RCHO和HCHO)的浓度,定量分析了NOx及VOCs的浓度变化对O3、PANs、RCHO等光化学氧化剂浓度的影响,进一步分析了VOCs不同组分及温度对光化学氧化剂形成的影响。得出的主要结论如下:(1)2017年关中地区O3年均浓度为54.30±48.90μg/m3,关中地区夏季O3浓度最高(90.13±54.13μg/m3),春季和秋季次之(61.41±41.35μg/m3,33.25±30.88μg/m3),冬季最低(31.86±23.75μg/m3);2017年关中地区的宝鸡、咸阳、西安、铜川、渭南五市O3-8h第90百分位值分别为153、196、180、164和179μg/m3,超标天数分别为27、73、60、45和62 d,关中五个城市中O3浓度达标的只有宝鸡,O3污染最严重的城市为咸阳。(2)关中城市群秋季VOCs浓度及组分分析表明:2017年关中地区秋季VOCs平均体积浓度为66.45 ppbv,VOCs体积浓度占比较大的前三类物质分别为烷烃31.94%、芳香烃18.84%、OVOCs 15.27%,臭氧生成潜势(OFP)贡献较大的三类物质分别为烯烃42.97%、芳香烃28.13%、OVOCs 14.35%。(3)光化学反应的数值模拟结果表明:在VOCs浓度不变的情况下,增大NO2或NO的初始浓度,生成的O3及PANs的最大浓度值增大、O3和PANs出现峰值的时间延后且PANs高浓度状态持续时间缩短。而在NOx浓度维持不变情况下,反应物NO2浓度越高,越有利于高浓度O3及PANs的生成。(4)VOCs对生成光化学氧化剂的影响为:依次增加VOCs中RH(烃类),HCHO(甲醛)和RCHO(其他醛酮类)的初始浓度,O3及PANs浓度的峰值都会依次增大,O3及PANs浓度达到峰值的时间都有所提前。RH对O3浓度影响明显,RH及RCHO对生成PANs的浓度影响明显。(5)数值模拟情景分析得出:假若关中地区NOx浓度维持不变,分别增加50%的RH、RCHO及HCHO浓度将会引起O3max及PANs max的增大,而RH、RCHO及HCHO浓度分别减少50%时,O3max及PANs max的降幅更大;烯烃及芳香烃是对关中地区O3及PANs生成贡献最大的两种组分,因此降低其排放量,可有效降低关中地区O3及PANs浓度。