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揮發性有機物(VOCs)來源及其大氣化學作用（簡體書）
商品資訊
系列名：大氣污染控制技術與策略叢書
ISBN13：9787030658760
出版社：科學出版社
作者：邵敏
出版日：2022/02/21
裝訂／頁數：精裝／423頁
規格：24cm*17cm (高/寬)
版次：一版
商品簡介
目次
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商品簡介
本書共10章。以揮發性有機物(VOCs)的研究意義展開，主要內容包括VOCs的採樣及分析方法，討論我國部分地區的VOCs濃度水平及其化學活性，基於外場觀測對VOCs來源進行解析，進一步探討了光化學反應對來源解析結果的影響及修正方法；提出VOCs源排放化學成分譜數據庫構建方法，以及基於外場觀測資料驗證排放清單的技術；針對我國臭氧和PM2.5污染問題，探討VOCs對近地面臭氧生成的作用和對SOA的生成貢獻；最後介紹了VOCs總量控制思路和方法，結合具體案例評估其對空氣質量的影響。
目次
目錄
叢書序
序
前言
第1章 揮發性有機物研究的意義及內容 1
1.1 VOCs的定義及分類 3
1.2 VOCs的源和匯 5
1.2.1 全球尺度及典型區域的VOCs來源 5
1.2.2 VOCs的匯 7
1.3 VOCs在對流層化學中的作用 8
1.3.1 VOCs在臭氧光化學生成中的作用及其評估方法 8
1.3.2 VOCs在SOA生成中的作用及其評估方法 11
1.4 VOCs的測量方法 14
1.5 VOCs的來源分析方法 15
1.5.1 排放清單 15
1.5.2 受體模型 18
1.6 我國大氣VOCs研究現狀 19
1.7 本書的主要內容及結構安排 21
參考文獻 22
第2章 VOCs測量技術 29
2.1 概述 29
2.1.1 非甲烷碳氫化合物的分析方法 29
2.1.2 含氧揮發性有機物的分析方法 30
2.2 低溫濃縮進樣-氣相色譜質譜聯用 33
2.2.1 罐採樣-離線GC-MS/FID系統 34
2.2.2 在線GC-MS/FID系統 36
2.2.3 GC-MS/FID系統的質量保證和質量控制 40
2.2.4 離線和在線GC-MS/FID系統的比較 45
2.3 DNPH-HPLC方法離線測量大氣中羰基化合物 46
2.3.1 樣品採集及預處理 46
2.3.2 HPLC-UV分析方法 47
2.3.3 質量保證與質量控制 49
2.4 質子轉移反應質譜 50
2.4.1 基本原理 50
2.4.2 PTR-MS測定的VOCs組分及其濃度計算 52
2.4.3 質量保證與質量控制 55
2.5 VOCs測量比對實驗 59
2.5.1 實驗室之間的比對 59
2.5.2 不同VOCs測量系統之間的比對 63
參考文獻 71
第3章 VOCs的濃度組成特徵和化學活性 76
3.1 概述 76
3.1.1 濃度分佈及組成總體情況 76
3.1.2 大氣中VOCs濃度單位及換算 77
3.2 珠江三角洲大氣VOCs濃度組成 78
3.2.1 珠江三角洲外場觀測概況 78
3.2.2 珠江三角洲地區NMHCs整體濃度水平和空間分佈 80
3.2.3 珠江三角洲秋季VOCs的時間變化 82
3.2.4 珠江三角洲夏季OVOCs濃度水平和日變化特徵 88
3.3 北京市及其近周邊地區大氣中VOCs濃度和組成特徵 90
3.3.1 概況 90
3.3.2 大氣中VOCs濃度及化學組成的時間變化特徵 93
3.3.3 北京及其近周邊地區VOCs的空間分佈特徵 100
3.4 珠江三角洲和北京地區VOCs反應活性 109
3.4.1 OH自由基反應活性和增量反應活性 109
3.4.2 珠江三角洲秋季NMHCs反應活性 110
3.4.3 珠江三角洲夏季VOCs反應活性 114
3.4.4 北京及其近周邊地區VOCs反應活性 118
3.5 VOCs多效應評估體系 121
3.5.1 VOCs的環境效應評估簡介 121
3.5.2 VOCs多效應評估體系的建立 128
3.5.3 VOCs多效應評估體系在我國的應用 129
參考文獻 136
第4章 VOCs源排放化學成分譜數據庫的建立 141
4.1 VOCs源排放化學成分譜測量 142
4.1.1 燃燒排放 142
4.1.2 石油煉製與基礎化工行業 150
4.1.3 溶劑和塗料使用 159
4.1.4 移動源VOCs排放特徵和排放因子 165
4.2 主要人為源的VOCs成分譜數據庫的建立 182
4.2.1 編制方法與數據來源 182
4.2.2 VOCs化學成分譜數據庫 186
參考文獻 195
第5章 基於外場觀測的VOCs來源解析技術 199
5.1 示蹤物法和VOCs比值法 199
5.1.1 示蹤物法 199
5.1.2 VOCs比值法 207
5.2 化學質量守恆受體模型 211
5.2.1 模型基本原理 211
5.2.2 源成分譜和環境數據的不確定性的確定 212
5.2.3 模型結果檢驗 213
5.2.4 模型應用的局限性 214
5.2.5 模型應用實例 214
5.3 主成分分析 223
5.3.1 模型基本原理 223
5.3.2 模型計算步驟 223
5.3.3 模型應用實例 224
5.4 正交矩陣因子分析 226
5.4.1 模型基本原理 227
5.4.2 數據準備 227
5.4.3 模型運行及結果參數檢驗 228
5.4.4 模型應用實例 229
5.5 羰基化合物來源解析 231
5.5.1 源示蹤物比例法 231
5.5.2 多元線性回歸法 233
5.5.3 基於光化學齡的參數化方法 235
5.5.4 受體模型解析 237
5.5.5 羰基化合物生成產率法 238
5.5.6 羰基化合物來源解析方法的比較 240
參考文獻 242
第6章 光化學反應對VOCs來源解析的影響及校正 246
6.1 VOCs在大氣中的光化學氧化過程 246
6.1.1 OH自由基和NO3自由基濃度的估算 246
6.1.2 不同氧化途徑對VOCs總去除速率的貢獻 248
6.2 基於OH自由基氧化的VOCs化學轉化量化方法 249
6.2.1 OH自由基暴露量的計算 249
6.2.2 NMHCs組分在大氣中化學轉化的參數化方程 255
6.2.3 異戊二烯在大氣中化學轉化的參數化方程 256
6.2.4 OVOCs在大氣中化學轉化的參數化方程 257
6.3 光化學轉化對CMB來源解析結果的影響及校正 258
6.3.1 CMB受體模型光化學損失的校正 258
6.3.2 校正後CMB模型的優勢和改進 264
6.4 光化學轉化對PMF解析結果的影響 269
6.4.1 PMF解析及因子確定 269
6.4.2 人為源因子之間的相互關係 272
6.4.3 人為源和天然源的區分 274
6.5 化學轉化對多元線性回歸的影響 275
參考文獻 278
第7章 基於外場觀測的VOCs排放清單驗證 280
7.1 我國現有VOCs排放清單及存在的問題 280
7.1.1 我國VOCs排放總量 280
7.1.2 我國人為源VOCs化學組成 283
7.1.3 我國人為源VOCs來源構成 284
7.1.4 我國典型地區人為源VOCs的空間分佈 287
7.1.5 小結 288
7.2 基於外場觀測的VOCs排放清單校正方法 288
7.2.1 絕對排放研究 289
7.2.2 相對排放研究―排放比法 290
7.2.3 環境大氣中VOCs濃度或比值的趨勢分析 293
7.2.4 空氣質量模型 293
7.2.5 受體模型來源解析 296
7.3 我國典型地區人為源VOCs排放清單的驗證（以北京市為例） 297
7.3.1 人為源VOCs排放總量及化學組成 297
7.3.2 VOCs的時空分佈特徵 307
7.3.3 VOCs的來源結構 315
7.3.4 VOCs排放量不確定性對O3和SOA模擬的影響 317
參考文獻 320
第8章 VOCs在近地面臭氧生成中的作用 326
8.1 基於觀測的方法/模型評估VOCs對臭氧生成的作用 326
8.1.1 基於觀測的方法 327
8.1.2 珠江三角洲城市和區域站點臭氧與前體物之間的關係 328
8.1.3 北京城市和區域站點臭氧與前體物之間的關係 331
8.1.4 OBM與VOCs/NOx比值法的比較 335
8.1.5 OBM不確定性分析 335
8.1.6 小結 336
8.2 基於簡化盒子模型分析臭氧長期變化趨勢 337
8.2.1 總氧化劑生成速率的簡化模型 337
8.2.2 前體物源清單的變化趨勢 339
8.2.3 總氧化劑變化趨勢的半定量解釋 340
8.2.4 小結 342
8.3 基於盒子模型評估VOCs對臭氧生成的作用（以OVOCs為例） 343
8.3.1 基於MCM機理盒子模型的建立 344
8.3.2 華北區域站點OVOCs一次排放對O3生成的影響 345
8.3.3 北京市城市站點一次排放的OVOCs對O3生成的影響 350
8.3.4 小結 353
參考文獻 353
第9章 VOCs的化學轉化與SOA的生成 356
9.1 基於VOCs化學消耗量評估對SOA生成的貢獻 356
9.1.1 有機氣溶膠的參數化處理 356
9.1.2 總測量有機碳的演化 360
9.1.3 測量的VOCs物種對SOA生成的貢獻 366
9.1.4 多環芳烴和高碳烷烴（C10～C20）對SOA生成的貢獻 375
9.1.5 小結 378
9.2 基於盒子模型量化OVOCs不可逆攝取對SOA生成的貢獻 379
9.2.1 盒子模型估算方法的建立 379
9.2.2 SOA生成量估算的敏感性分析 381
9.2.3 盒子模型模擬情景的確定 388
9.2.4 不同類別VOCs對SOA生成的貢獻 389
9.2.5 一次來源的OVOCs對SOA生成的貢獻 390
9.2.6 小結 390
參考文獻 391
第10章 VOCs總量控制的思路和途徑 396
10.1 VOCs總量量化方法 396
10.1.1 基於響應曲面模型的VOCs總量量化方法 396
10.1.2 情景分析法 397
10.2 VOCs總量控制目標的合理分配 399
10.2.1 A-P值法 400
10.2.2 非線性優化法 400
10.2.3 平權分配法 404
10.2.4 信息熵分配法 406
10.3 VOCs總量控制方案對環境空氣質量影響的評估 410
10.4 案例應用 411
10.4.1 案例Ⅰ：VOCs總量控制目標的確定 411
10.4.2 案例Ⅱ：VOCs總量控制目標的分配 416
10.4.3 案例Ⅲ：VOCs總量控制對環境空氣質量的影響評估 420
參考文獻 422
叢書序
序
前言
第1章 揮發性有機物研究的意義及內容 1
1.1 VOCs的定義及分類 3
1.2 VOCs的源和匯 5
1.2.1 全球尺度及典型區域的VOCs來源 5
1.2.2 VOCs的匯 7
1.3 VOCs在對流層化學中的作用 8
1.3.1 VOCs在臭氧光化學生成中的作用及其評估方法 8
1.3.2 VOCs在SOA生成中的作用及其評估方法 11
1.4 VOCs的測量方法 14
1.5 VOCs的來源分析方法 15
1.5.1 排放清單 15
1.5.2 受體模型 18
1.6 我國大氣VOCs研究現狀 19
1.7 本書的主要內容及結構安排 21
參考文獻 22
第2章 VOCs測量技術 29
2.1 概述 29
2.1.1 非甲烷碳氫化合物的分析方法 29
2.1.2 含氧揮發性有機物的分析方法 30
2.2 低溫濃縮進樣-氣相色譜質譜聯用 33
2.2.1 罐採樣-離線GC-MS/FID系統 34
2.2.2 在線GC-MS/FID系統 36
2.2.3 GC-MS/FID系統的質量保證和質量控制 40
2.2.4 離線和在線GC-MS/FID系統的比較 45
2.3 DNPH-HPLC方法離線測量大氣中羰基化合物 46
2.3.1 樣品採集及預處理 46
2.3.2 HPLC-UV分析方法 47
2.3.3 質量保證與質量控制 49
2.4 質子轉移反應質譜 50
2.4.1 基本原理 50
2.4.2 PTR-MS測定的VOCs組分及其濃度計算 52
2.4.3 質量保證與質量控制 55
2.5 VOCs測量比對實驗 59
2.5.1 實驗室之間的比對 59
2.5.2 不同VOCs測量系統之間的比對 63
參考文獻 71
第3章 VOCs的濃度組成特徵和化學活性 76
3.1 概述 76
3.1.1 濃度分佈及組成總體情況 76
3.1.2 大氣中VOCs濃度單位及換算 77
3.2 珠江三角洲大氣VOCs濃度組成 78
3.2.1 珠江三角洲外場觀測概況 78
3.2.2 珠江三角洲地區NMHCs整體濃度水平和空間分佈 80
3.2.3 珠江三角洲秋季VOCs的時間變化 82
3.2.4 珠江三角洲夏季OVOCs濃度水平和日變化特徵 88
3.3 北京市及其近周邊地區大氣中VOCs濃度和組成特徵 90
3.3.1 概況 90
3.3.2 大氣中VOCs濃度及化學組成的時間變化特徵 93
3.3.3 北京及其近周邊地區VOCs的空間分佈特徵 100
3.4 珠江三角洲和北京地區VOCs反應活性 109
3.4.1 OH自由基反應活性和增量反應活性 109
3.4.2 珠江三角洲秋季NMHCs反應活性 110
3.4.3 珠江三角洲夏季VOCs反應活性 114
3.4.4 北京及其近周邊地區VOCs反應活性 118
3.5 VOCs多效應評估體系 121
3.5.1 VOCs的環境效應評估簡介 121
3.5.2 VOCs多效應評估體系的建立 128
3.5.3 VOCs多效應評估體系在我國的應用 129
參考文獻 136
第4章 VOCs源排放化學成分譜數據庫的建立 141
4.1 VOCs源排放化學成分譜測量 142
4.1.1 燃燒排放 142
4.1.2 石油煉製與基礎化工行業 150
4.1.3 溶劑和塗料使用 159
4.1.4 移動源VOCs排放特徵和排放因子 165
4.2 主要人為源的VOCs成分譜數據庫的建立 182
4.2.1 編制方法與數據來源 182
4.2.2 VOCs化學成分譜數據庫 186
參考文獻 195
第5章 基於外場觀測的VOCs來源解析技術 199
5.1 示蹤物法和VOCs比值法 199
5.1.1 示蹤物法 199
5.1.2 VOCs比值法 207
5.2 化學質量守恆受體模型 211
5.2.1 模型基本原理 211
5.2.2 源成分譜和環境數據的不確定性的確定 212
5.2.3 模型結果檢驗 213
5.2.4 模型應用的局限性 214
5.2.5 模型應用實例 214
5.3 主成分分析 223
5.3.1 模型基本原理 223
5.3.2 模型計算步驟 223
5.3.3 模型應用實例 224
5.4 正交矩陣因子分析 226
5.4.1 模型基本原理 227
5.4.2 數據準備 227
5.4.3 模型運行及結果參數檢驗 228
5.4.4 模型應用實例 229
5.5 羰基化合物來源解析 231
5.5.1 源示蹤物比例法 231
5.5.2 多元線性回歸法 233
5.5.3 基於光化學齡的參數化方法 235
5.5.4 受體模型解析 237
5.5.5 羰基化合物生成產率法 238
5.5.6 羰基化合物來源解析方法的比較 240
參考文獻 242
第6章 光化學反應對VOCs來源解析的影響及校正 246
6.1 VOCs在大氣中的光化學氧化過程 246
6.1.1 OH自由基和NO3自由基濃度的估算 246
6.1.2 不同氧化途徑對VOCs總去除速率的貢獻 248
6.2 基於OH自由基氧化的VOCs化學轉化量化方法 249
6.2.1 OH自由基暴露量的計算 249
6.2.2 NMHCs組分在大氣中化學轉化的參數化方程 255
6.2.3 異戊二烯在大氣中化學轉化的參數化方程 256
6.2.4 OVOCs在大氣中化學轉化的參數化方程 257
6.3 光化學轉化對CMB來源解析結果的影響及校正 258
6.3.1 CMB受體模型光化學損失的校正 258
6.3.2 校正後CMB模型的優勢和改進 264
6.4 光化學轉化對PMF解析結果的影響 269
6.4.1 PMF解析及因子確定 269
6.4.2 人為源因子之間的相互關係 272
6.4.3 人為源和天然源的區分 274
6.5 化學轉化對多元線性回歸的影響 275
參考文獻 278
第7章 基於外場觀測的VOCs排放清單驗證 280
7.1 我國現有VOCs排放清單及存在的問題 280
7.1.1 我國VOCs排放總量 280
7.1.2 我國人為源VOCs化學組成 283
7.1.3 我國人為源VOCs來源構成 284
7.1.4 我國典型地區人為源VOCs的空間分佈 287
7.1.5 小結 288
7.2 基於外場觀測的VOCs排放清單校正方法 288
7.2.1 絕對排放研究 289
7.2.2 相對排放研究―排放比法 290
7.2.3 環境大氣中VOCs濃度或比值的趨勢分析 293
7.2.4 空氣質量模型 293
7.2.5 受體模型來源解析 296
7.3 我國典型地區人為源VOCs排放清單的驗證（以北京市為例） 297
7.3.1 人為源VOCs排放總量及化學組成 297
7.3.2 VOCs的時空分佈特徵 307
7.3.3 VOCs的來源結構 315
7.3.4 VOCs排放量不確定性對O3和SOA模擬的影響 317
參考文獻 320
第8章 VOCs在近地面臭氧生成中的作用 326
8.1 基於觀測的方法/模型評估VOCs對臭氧生成的作用 326
8.1.1 基於觀測的方法 327
8.1.2 珠江三角洲城市和區域站點臭氧與前體物之間的關係 328
8.1.3 北京城市和區域站點臭氧與前體物之間的關係 331
8.1.4 OBM與VOCs/NOx比值法的比較 335
8.1.5 OBM不確定性分析 335
8.1.6 小結 336
8.2 基於簡化盒子模型分析臭氧長期變化趨勢 337
8.2.1 總氧化劑生成速率的簡化模型 337
8.2.2 前體物源清單的變化趨勢 339
8.2.3 總氧化劑變化趨勢的半定量解釋 340
8.2.4 小結 342
8.3 基於盒子模型評估VOCs對臭氧生成的作用（以OVOCs為例） 343
8.3.1 基於MCM機理盒子模型的建立 344
8.3.2 華北區域站點OVOCs一次排放對O3生成的影響 345
8.3.3 北京市城市站點一次排放的OVOCs對O3生成的影響 350
8.3.4 小結 353
參考文獻 353
第9章 VOCs的化學轉化與SOA的生成 356
9.1 基於VOCs化學消耗量評估對SOA生成的貢獻 356
9.1.1 有機氣溶膠的參數化處理 356
9.1.2 總測量有機碳的演化 360
9.1.3 測量的VOCs物種對SOA生成的貢獻 366
9.1.4 多環芳烴和高碳烷烴（C10～C20）對SOA生成的貢獻 375
9.1.5 小結 378
9.2 基於盒子模型量化OVOCs不可逆攝取對SOA生成的貢獻 379
9.2.1 盒子模型估算方法的建立 379
9.2.2 SOA生成量估算的敏感性分析 381
9.2.3 盒子模型模擬情景的確定 388
9.2.4 不同類別VOCs對SOA生成的貢獻 389
9.2.5 一次來源的OVOCs對SOA生成的貢獻 390
9.2.6 小結 390
參考文獻 391
第10章 VOCs總量控制的思路和途徑 396
10.1 VOCs總量量化方法 396
10.1.1 基於響應曲面模型的VOCs總量量化方法 396
10.1.2 情景分析法 397
10.2 VOCs總量控制目標的合理分配 399
10.2.1 A-P值法 400
10.2.2 非線性優化法 400
10.2.3 平權分配法 404
10.2.4 信息熵分配法 406
10.3 VOCs總量控制方案對環境空氣質量影響的評估 410
10.4 案例應用 411
10.4.1 案例Ⅰ：VOCs總量控制目標的確定 411
10.4.2 案例Ⅱ：VOCs總量控制目標的分配 416
10.4.3 案例Ⅲ：VOCs總量控制對環境空氣質量的影響評估 420
參考文獻 422
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