中国人为源与生物源VOCs排放的空间解析及其对二次污染物形成的贡献评估

本研究针对中国VOCs排放空间异质性及其对O3和PM2.5形成的影响，构建了27 km网格化排放清单，首次量化了OHRE和SOAPE的空间变异性。结果显示生物源贡献65%的VOCs排放但主导OH消耗，人为源虽仅占35%却是SOA主要前体，为区域差异化管控提供了科学依据。

　　

【研究背景】
在中国持续加码的"蓝天保卫战"背景下，挥发性有机物(VOCs)作为臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的关键前体，其管控面临两大难题：一是人为源(AVOCs)与生物源(BVOCs)的贡献比例不清，二是传统观测数据难以反映空间异质性。尽管已知BVOCs在夏季OH反应活性中占比超60%，但现有研究多基于站点观测，缺乏高分辨率排放清单支撑。更棘手的是，中国广袤的国土上，从热带雨林到温带草原的植被差异，叠加东部密集的工业排放，使得VOCs的环境效应呈现"南高北低"的梯度特征。

为破解这些难题，清华大学等机构的研究团队在《Environment International》发表研究，首次构建了中国2021年27 km网格化VOCs排放清单，涵盖175个人为子源和82种植被类型。通过量化排放基OH反应活性(OHR_E)和SOA生成潜势(SOAP_E)，揭示了不同源类对二次污染形成的差异化贡献。

【关键技术】
研究整合多源数据：1) 采用排放因子法计算AVOCs，结合企业坐标、夜间灯光等20类代理指标进行空间分配；2) 基于MEGANv2.1模型模拟BVOCs，整合1:100万植被图和高精度叶面积指数(LAI)数据；3) 结合OH反应速率和SOA产率计算OHR_E(s^-1)和SOAP_E(t/km²)；4) 利用TROPOMI卫星HCHO柱浓度验证排放空间格局。

【主要发现】
3.1 VOCs排放特征
• 总排放达66.7 Tg，生物源占比65%远超全球平均水平，其中阔叶林贡献55.7%
• 人为源中工业过程(49.4%)和溶剂使用(19.1%)为主，交通源占比降至18%
• 化学组分差异显著：生物源以异戊二烯(55.7%)和单萜(11.7%)为主，人为源以烷烃(30.5%)和芳香烃(28%)为主

3.2 空间分布特征
• 排放强度南高北低，华南(24.7 t/km²)是西北(1.7 t/km²)的14.7倍
• 城市群呈现"岛状高峰"：珠三角AVOCs强度(17.7 t/km²)超非城市区9.4倍

3.3 环境效应解析
• OHR_E达3028.9 s^-1，是NO_x的2.5倍，华南(11016 s^-1)因阔叶林主导
• SOAP_E贡献PM_2.5的38.3%，城市群中工业源贡献超40%
• 卫星验证显示HCHO与VOCs排放呈显著空间自相关(r=0.59)

【结论与意义】
该研究首次实现中国VOCs排放-反应-生成潜势的全链条空间解析，突破传统观测数据的局限。关键发现包括：1) 生物源虽贡献2/3排放量，但人为源控制对缓解PM_2.5更有效；2) 华南地区需关注植被对O₃生成的放大效应；3) 工业过程在京津冀等城市群SOAP_E中占比超40%，应作为优先管控对象。研究为《大气污染防治行动计划》的精准施策提供了网格化技术支撑，建立的27 km分辨率清单可直接耦合空气质量模型，推动从"总量控制"向"靶向治理"转变。未来需进一步量化植被对污染物的双向调节作用，并开展多气候情景下的动态模拟。