重新评估含氧挥发性有机化合物（VOCs）在臭氧形成中的作用：来自更新的分子化学模型（MCM）、敏感性诊断和来源解析的见解

《Atmospheric Research》：Reevaluating the role of oxygenated VOCs in ozone formation: insights from updated MCM chemistry, sensitivity diagnosis, and source apportionment

　　

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  更新后的氧化有机化合物（OVOC）化学性质显著提高了乌鲁木齐地区的模拟臭氧生成量。
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  OVOCs主要通过HO₂?+?NO途径增加了臭氧的生成速率。
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  更新后的OVOC化学性质减少了VOC对臭氧生成的潜在限制。

引言

对流层臭氧（O₃）是一种对人类健康、生态系统完整性和气候有深远影响的二次空气污染物（Li et al., 2021c; Xiao et al., 2022; Wang et al., 2025b）。臭氧是通过涉及氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）的日光驱动光化学反应产生的，其形成过程受到VOC的种类、含量和反应性的强烈影响（Wang et al., 2023）。在过去几十年中，臭氧减排措施主要针对非甲烷烃类（NMHCs），尤其是反应性强的烯烃和芳香烃，因为它们具有较高的臭氧生成潜力且化学性质已被充分研究（Wang et al., 2023; Atkinson et al., 2004; Venecek et al., 2018; Gao et al., 2021）。相比之下，含氧VOC（OVOCs）在臭氧控制策略中受到的关注较少，部分原因是早期的一些简化化学机制和基于反应性的控制框架未能准确反映它们在大气中的真实作用（Carter, 1994, Carter, 2010）。在传统的化学机制中，OVOCs的最大增量反应性（MIR）值通常被设定得远低于烯烃（6.3?g?g^?1）和芳香烃（4.6?g?g^?1）（Zhang et al., 2021）。然而，这不应被视为OVOCs本身不重要的证据，而应该是由于长期以来难以准确描述它们的多样来源、复杂的大气转化途径和特定物种的光化学性质所致。

越来越多的观测证据表明，OVOCs不仅仅是被动的氧化产物，它们可以构成环境中VOC的重要组成部分，并对大气氧化能力做出重要贡献。分析技术的最新进展，包括气相色谱-质谱（GC–MS）、质子转移反应质谱（PTR-MS）和化学电离质谱（CIMS），显著提高了环境中OVOCs的检测能力，证明这些化合物可以通过光解和随后的氧化过程显著增强OH自由基的生成（Huang et al., 2020; Qu et al., 2021; Zhang et al., 2021; Mo et al., 2022; Peng et al., 2025）。例如，在广州的实地观测数据显示，非甲醛OVOCs占ROx（OH?+?HO₂?+?RO₂）自由基生成量的22–44%，这表明没有考虑OVOCs的模型可能会大幅低估O₃的生成速率（P_O3）（Wang et al., 2022）。此外，许多基于观测的研究还发现，对OVOCs的观测不足会导致在模拟臭氧前体对O₃生成的贡献时产生偏差（Peng et al., 2025; Qu et al., 2021; Wang et al., 2025a; Zhang et al., 2025）。因此，一个关键问题是当前的观测约束和化学明确的模型是否充分反映了OVOCs的组成和化学行为。

该文本描述了一项关于乌鲁木齐地区臭氧形成的研究，包括观测数据、模型分析和结果解读。研究主要关注了更新后的OVOC化学性质对臭氧生成的影响，并指出了现有模型中OVOC表示不完整可能导致的误差。文本还提到了乌鲁木齐地区的气象条件和大气污染特征，以及改进模型分析的必要性，以更好地理解当地的臭氧形成过程。