北京市都市部における大気中揮発性有機化合物の特徴。その変動、光化学反応性、発生源の分布

Characteristics of atmospheric volatile organic compounds in urban area of Beijing: Variations, photochemical reactivity and source apportionment.

• Lihui Zhang
• Hong Li
• Zhenhai Wu
• Weiqi Zhang
• Kankan Liu
• Xi Cheng
• Yujie Zhang
• Bin Li
• Yizhen Chen

抄録

大気中の揮発性有機化合物(VOC)は、2016年11月から2017年8月まで北京でオンラインガスクロマトグラフィー-火炎イオン化検出器モニタリングシステムによって観測された。平均濃度は、冬（40.27±25.25μg/m）＞秋（34.25±19.90μg/m）＞夏（32.53±17.39μg/m）＞春（24.72±17.22μg/m）であった。ベンゼン(15.70%)、プロパン(11.02%)、エタン(9.32%)、n-ブタン(6.77%)が最も多いが、オゾン形成電位(OFP)に対する主要反応種はエチレン(14.07%)、プロペン(11.20%)であり、二次有機エアロゾル形成電位(SOAFP)に対する主要反応種は、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、m-キシレン+p-キシレン、o-キシレン(54.13%)であった。日中および季節変動から、早朝のディーゼル車の排出、ガソリン車の交通ラッシュ時の排出、暖房時の石炭燃焼が重要な発生源である可能性が示唆された。さらに、正の行列分解（PMF）により、5つの主要な発生源を特定した。大気中のVOCsへの寄与度が最も高いのは車両排気（ガソリン排気、ディーゼル排気）であり、春、夏、秋、冬でそれぞれ43.59%、41.91%、50.45%、43.91%であったが、溶剤使用による寄与度が最も低く、それぞれ11.10%、7.13%、14.00%、19.87%であった。生物由来の排出源（13.11％）は夏季にのみ確認された。しかし、自動車の排気ガスと溶剤の使用が OFP と SOAFP への寄与を考慮すると重要な排出源であることが明らかになった。また、暖房期間中の燃焼や暖冬期のガソリン蒸発源が OFP および SOAFP に寄与していることも見逃せない。

Atmospheric volatile organic compounds (VOCs) were observed by an on-line gas chromatography-flame ionization detector monitoring system from November 2016 to August 2017 in Beijing. The average concentrations were winter (40.27 ± 25.25 μg/m) > autumn (34.25 ± 19.90 µg/m) > summer (32.53 ± 17.39 µg/m) > spring (24.72 ± 17.22 µg/m). Although benzene (15.70%), propane (11.02%), ethane (9.32%) and n-butane (6.77%) were the most abundant species, ethylene (14.07%) and propene (11.20%) were the key reactive species to ozone formation potential (OFP), and benzene, toluene, ethylbenzene, m-xylene + p-xylene and o-xylene (54.13%) were the most reactive species to secondary organic aerosol formation potential (SOAFP). The diurnal and seasonal variations indicated that diesel vehicle emission during early morning, gasoline vehicle emission at the traffic rush hours and coal burning during the heating period might be important sources. Five major sources were further identified by positive matrix factorization (PMF). The vehicle exhaust (gasoline exhaust and diesel exhaust) was found to be contributed most to atmospheric VOCs, with 43.59%, 41.91%, 50.45% and 43.91%, respectively in spring, summer, autumn and winter; while solvent usage contributed least, with 11.10%, 7.13%, 14.00% and 19.87%, respectively. Biogenic emission sources (13.11%) were only identified in summer. However, both vehicle exhaust and solvent usage were identified to be the key sources considering contributions to the OFP and SOAFP. Besides, the contributions of combustion during heating period and gasoline evaporation source during warm seasons to OFP and SOAFP should not be overlooked.

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