輕型汽油車VOCs排放特征及其大氣反應(yīng)活性

姚 森，魏 巍，程水源，王 剛，張晗宇，陳國(guó)磊 （北京工業(yè)大學(xué)區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100124）

輕型汽油車VOCs排放特征及其大氣反應(yīng)活性

姚 森，魏 巍*，程水源*，王 剛，張晗宇，陳國(guó)磊 （北京工業(yè)大學(xué)區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100124）

采用車載式尾氣測(cè)量系統(tǒng)對(duì)國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ輕型汽油車在實(shí)際道路排放的尾氣進(jìn)行樣品采集，并采用GC-MS、GC-FⅠD對(duì)尾氣中烷烴、烯烴、苯系物進(jìn)行測(cè)試分析.結(jié)果表明輕型汽油車的VOCs排放因子隨排放標(biāo)準(zhǔn)的提高顯著降低，國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ3種車型的排放因子分別為49.62、21.65、6.72mg/km.苯系物占測(cè)定VOCs組分的比例最高，占到總VOCs的47.43%～60.52%.由排放的VOCs估算獲得不同標(biāo)準(zhǔn)車型的臭氧生成潛勢(shì)及二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì)分別為24.64～234.14mg/km和13.24～125.32mg/km.在對(duì)國(guó)Ⅲ車型進(jìn)行的不同速度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，輕型汽油車尾氣VOCs排放因子及相應(yīng)的臭氧生成潛勢(shì)和二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì)均隨實(shí)驗(yàn)車速的升高而降低.

輕型汽油車；臭氧生成潛勢(shì)；二次有機(jī)氣溶膠

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）化學(xué)性質(zhì)活躍，不僅直接影響空氣質(zhì)量［1］，危害人們的身體健康［2］，也是生成O3［3］和二次有機(jī)氣溶膠（SOA）［4-5］的重要前體物.近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量急劇增多，截至2014年已達(dá)14598萬(wàn)輛.機(jī)動(dòng)車尾氣已經(jīng)成為城市空氣中VOCs的最主要排放源［6-8］，排放貢獻(xiàn)率為40%～60%［3-4］.

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣VOCs排放特征的研究很多，如利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)架研究了在ECE/EUDC循環(huán)過(guò)程中VOCs排放特征，得出機(jī)動(dòng)車在ECE和EUDC循環(huán)下汽油車尾氣中VOCs的排放因子約為0.10～0.25g/km和0.01～0.02g/km［9］.通過(guò)開展隧道實(shí)驗(yàn)獲得了天津市機(jī)動(dòng)車VOCs排放特征及其SOA的生成潛勢(shì)［10］.但以上實(shí)驗(yàn)均基于臺(tái)架實(shí)驗(yàn)或隧道實(shí)驗(yàn)，難以反映機(jī)動(dòng)車在實(shí)際道路行駛過(guò)程中的VOCs排放特征.隨著車載式尾氣測(cè)量系統(tǒng)（PEMS）的發(fā)展，越來(lái)越多的研究人員利用PEMS研究機(jī)動(dòng)車在真實(shí)路況下的排放特征［11-16］，但多針對(duì)常規(guī)污染物如NOx、SO2、THC等.與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)基于PEMS系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車VOCs排放特征的研究起步較晚，并缺乏對(duì)排放因子與行駛速度的關(guān)系及VOCs對(duì)二次有機(jī)氣溶膠貢獻(xiàn)的研究.

為了得到真實(shí)道路交通狀態(tài)下的輕型汽油車VOCs排放特征并進(jìn)一步研究其大氣反應(yīng)活性，本研究使用自主開發(fā)的車載式尾氣測(cè)量系統(tǒng)，選取北方某城市8輛輕型汽油車，利用置于車上的排放分析儀器與工況測(cè)試儀器，對(duì)國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ汽油車在實(shí)際道路行駛工況下排放的尾氣進(jìn)行采樣和分析，獲取了測(cè)試車輛在典型行駛工況下的VOCs排放特征，同時(shí)選取3輛國(guó)Ⅲ輕型汽油車，以20km/h、40km/h和60km/h車速為例，研究VOCs排放與車速的關(guān)系.并進(jìn)一步估算了不同排放標(biāo)準(zhǔn)車型、不同行駛狀態(tài)輕型汽油車排放VOCs對(duì)O3和SOA等二次污染物的貢獻(xiàn).本研究旨在為城市空氣VOCs排放來(lái)源解析、改善城市空氣質(zhì)量及復(fù)合型大氣污染防控提供數(shù)據(jù)支撐.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 測(cè)試車輛選取

本研究選取輕型汽油車8輛，均經(jīng)過(guò)正常的維護(hù)保養(yǎng)，其詳細(xì)信息見(jiàn)表1.

表1 測(cè)試車輛基本信息Table 1 General information of tested vehicles

1.2 樣品采集

研究過(guò)程中使用課題組自行研制的車載式尾氣測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括移動(dòng)源行駛參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)、稀釋混合系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4個(gè)子系統(tǒng).移動(dòng)源行駛參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)包括GPS、尾氣流量管、流量計(jì)、溫度傳感器和濕度傳感器，用于獲取行駛參數(shù)、尾氣流量、尾氣溫度和尾氣濕度.稀釋混合系統(tǒng)包括零氣發(fā)生器、質(zhì)量流量控制器、加熱管線、混合室溫度傳感器、濕度傳感器，用于模擬車輛尾氣排放到大氣時(shí)的混合稀釋降溫過(guò)程.采樣系統(tǒng)主要用于采集氣態(tài)污染物和顆粒物樣品.在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)氣態(tài)污染物濃度.車載排放測(cè)試系統(tǒng)采樣示意圖見(jiàn)圖1.機(jī)動(dòng)車尾氣中VOCs樣品，是在VOCs采樣系統(tǒng)出氣口被收集在Tedlar采樣袋中，然后將所采集氣體通過(guò)快接頭轉(zhuǎn)移至3.2LSumma罐（美國(guó)Entech公司）中，采集結(jié)束后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析.VOCs采樣系統(tǒng)中所有管路均使用Teflon材質(zhì)，以減少管路對(duì)尾氣中VOCs組分的吸附.采樣系統(tǒng)的流量計(jì)在樣品采集前均進(jìn)行流量校正，確保采樣流量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性.

圖1 汽車尾氣采樣示意圖Fig.1 Sampling flow chart of exhaust gases from vehicles

每臺(tái)測(cè)試車輛均在正常行駛測(cè)試循環(huán)下采集3～4組平行樣品，為保證測(cè)試樣品質(zhì)量，車輛測(cè)試前均預(yù)先熱車，再進(jìn)入測(cè)試循環(huán).測(cè)試循環(huán)包括怠速、加速、等速、減速4種工況，其中各行駛速度時(shí)間占比見(jiàn)圖2.受到實(shí)際路況影響，整個(gè)循環(huán)過(guò)程約為300～330s，循環(huán)過(guò)程的平均車速為36.3km/h，最高車速60.2km/h，每次測(cè)試用時(shí)采集1個(gè)Summa罐.另選取02#、03#、06#3輛符合國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試車輛，在不同行駛速度下（20，40，60km/h）對(duì)其排放的尾氣樣品進(jìn)行采集，每個(gè)測(cè)試速度每輛車采集3～4組平行樣品.本研究共采集有效樣品58個(gè).

圖2 測(cè)試循環(huán)Fig.2 Cycle run for light-duty gasoline vehicles

1.3 樣品分析

采集于Summa罐中的VOCs樣品采用美國(guó)EPA推薦的TO-15［14］方法進(jìn)行分析，分為C2～C4組分和C4～C12組分兩部分.采用德國(guó)AMA公司生產(chǎn)的GC5000VOC-FⅠD分析色譜對(duì)樣品中的C2～C4組分進(jìn)行定性和定量分析.以60min的運(yùn)行周期，連續(xù)自動(dòng)富集、分析C2～C6的有機(jī)物種，最低檢測(cè)限0.1ppb級(jí).樣品中C4～C12組分采用預(yù)濃縮-GC-MS系統(tǒng)進(jìn)行定性和定量分析.利用Entech 7100型預(yù)濃縮系統(tǒng)（美國(guó)ENTECH公司）進(jìn)行樣品的低溫預(yù)濃縮，Agilent 6890氣相色譜（GC）和Agilent 5973四極桿質(zhì)譜檢測(cè)器（MSD）聯(lián)用進(jìn)行VOCs物種定量分析，樣品分析中的質(zhì)譜定量采用總離子掃描（TⅠC）方式.通過(guò)以上分析方法本研究獲得了55種VOCs組分信息，其中烷烴29種，烯烴11種，苯系物15種.

排放因子反映了機(jī)動(dòng)車的排放水平，通過(guò)系統(tǒng)記錄的采樣體積、采樣溫度、行駛里程等信息，可計(jì)算得到汽油車尾氣VOCs的排放因子，具體計(jì)算見(jiàn)公式（1）.

式中：EF為測(cè)定VOCs的總排放因子，mg/km；V為采樣過(guò)程中汽車排放標(biāo)況下廢氣總體積（273.12K，101.33kPa），m3；Dr為稀釋通道采樣系統(tǒng)稀釋比；Ci為廢氣中第i中物質(zhì)的體積濃度，×10-9；Mi為廢氣中第i中物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量；R為標(biāo)況下理想氣體摩爾體積，22.4L/mol；L為測(cè)試過(guò)程中汽車行駛里程，km.

2 結(jié)果與討論

2.1 輕型汽油車VOCs排放因子

表2 3種排放標(biāo)準(zhǔn)下各VOCs物種排放因子及質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Emission factorsand percentage distribution of VOCs species for 3emission standards

表2展示了不同排放標(biāo)準(zhǔn)汽油車主要VOCs物種的排放因子及其占總VOCs的比例.國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ3種不同排放標(biāo)準(zhǔn)的平均排放因子分別為49.62，21.65，6.72mg/km.與國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ相比，國(guó)Ⅱ車輛VOCs的排放因子相對(duì)較高，分別是國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ排放因子的2.29和7.38倍.與Cao等［16］的研究結(jié)果相比，本研究VOCs排放因子相對(duì)較低，可能是由于采樣系統(tǒng)和實(shí)際道路行駛工況的差異及本研究沒(méi)有對(duì)醛酮類化合進(jìn)行測(cè)試造成的.

乙烯、1，2，4-三甲基苯、異戊烷、甲苯、苯、乙苯、間乙基甲苯、鄰-二甲苯、間，對(duì)-二甲苯為構(gòu)成VOCs排放的主要物種，其對(duì)VOCs排放因子的貢獻(xiàn)超過(guò)了50%.苯系物隨著排放標(biāo)準(zhǔn)提高在總VOCs中的比例呈下降趨勢(shì)，但一直居于首位，占到總VOCs的47.43%～60.52%.烯烴與烷烴比例變化趨勢(shì)相反，烯烴隨排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，質(zhì)量分?jǐn)?shù)由11.19%上升至33.24%，烷烴則由28.29%下降至19.32%.

圖3 不同行駛里程被測(cè)車輛的VOCs排放因子Fig.3 Emission factors of VOCsfrom light-duty gasoline vehicles at variousmileage

排放標(biāo)準(zhǔn)的提高對(duì)VOCs各類組分都產(chǎn)生了顯著的控制效果，排放標(biāo)準(zhǔn)從國(guó)Ⅱ升至國(guó)Ⅳ，烯烴、烷烴、苯系物的排放因子分別從5.55，14.04，30.03mg/km下降至2.23，1.30，3.19mg/km，這與國(guó)內(nèi)其他學(xué)者對(duì)汽油車尾氣的研究獲得變化趨勢(shì)相近［16］.另一方面車輛的行駛里程也對(duì)其有較大影響［17］，圖3顯示隨著行駛里程的增加，測(cè)試車輛的排放因子也相應(yīng)的提高.圖中01#車采用的是國(guó)Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)，尾氣控制技術(shù)落后，所以較相近行駛里程的其它車輛排放因子較高，08#車采用的是國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，排放因子較低.采用國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試車輛排放因子與行駛里程呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，其中行駛里程最高的03#車排放因子達(dá)到了41.54mg/km，已經(jīng)與國(guó)Ⅱ車型的排放因子相近.隨著機(jī)動(dòng)車行駛里程的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備的工作效率將可能下降，尾氣凈化裝置可能由于催化劑的失效而產(chǎn)生高的排放［17］.

2.2 臭氧生成潛勢(shì)的估算

本文采用VOCs最大增量反應(yīng)活性（MⅠR）［18］來(lái)估算汽油車排放VOCs對(duì)大氣中O3生成的貢獻(xiàn).VOCs最大增量反應(yīng)活性計(jì)算的是單個(gè)VOCs物種的O3生成潛勢(shì)（OFP），OFP可以用來(lái)簡(jiǎn)單估計(jì)各VOCs物種在一定條件下能生成的O3量，MⅠR的計(jì)算參考Carter［18］的研究結(jié)果，具體計(jì)算方法見(jiàn)公式（2）.

式中：OFPi為物種i的臭氧生成潛勢(shì)量，mg/km；VOCsi為物種i的排放因子，mg/km；MⅠRi為物種i的系數(shù).

圖4給出了由不同標(biāo)準(zhǔn)車輛VOCs排放因子計(jì)算獲得的其各類組分O3生成潛勢(shì)，國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ車型的O3生成潛勢(shì)分別為234.14，89.52，24.64mg/km.由于排放水平較高，且反應(yīng)活性較強(qiáng)，不同排放標(biāo)準(zhǔn)下苯系物對(duì)OFP的貢獻(xiàn)均最高，在國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ的車型中分別占到74.18%、68.47%、79.26%，均高于其對(duì)VOCs排放因子的貢獻(xiàn).不同排放標(biāo)準(zhǔn)下烯烴對(duì)OFP的貢獻(xiàn)均大于烷烴，特別是國(guó)Ⅱ和國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)下烯烴對(duì)VOCs排放因子的貢獻(xiàn)雖然小于烷烴，但是對(duì)OPF的貢獻(xiàn)卻大于后者，主要與烯烴反應(yīng)活性較強(qiáng)MⅠR系數(shù)較高有關(guān).苯系物中，1，2，4-三甲基苯排放濃度貢獻(xiàn)較高（6.44%～8.82%），且反應(yīng)活性強(qiáng)（MⅠR系數(shù)為8.87），在不同排放標(biāo)準(zhǔn)的汽油樣車中對(duì)OFP的貢獻(xiàn)都是最高.烯烴在不同排放標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)OFP的貢獻(xiàn)為11.08%～18.41%，其中丙烯在烯烴中的對(duì)OFP最大為4.22%～7.57%，烷烴對(duì)OFP的貢獻(xiàn)為9.51%～9.66%，異戊烷在烷烴中的貢獻(xiàn)最大為1.08%～2.10%.

圖4 不同排放標(biāo)準(zhǔn)下各類VOCs物種O3生成潛勢(shì)Fig.4 Average weight percentage of the main VOC groups to the total OFP under different emission standards

2.3 二次有機(jī)氣溶膠（SOA）生成潛勢(shì)的估算

氣溶膠轉(zhuǎn)化系數(shù)/（FAC）法［19-20］、煙霧箱法［21-22］、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法和OC/EC 最小比值法［23-25］是目前大氣環(huán)境中SOA成潛勢(shì)常見(jiàn)的估算方法.本研究采用FAC法其來(lái)估算輕型汽油車排放的VOCs對(duì)SOA的貢獻(xiàn).研究涉及到的大部分FAC值來(lái)自于Grosjean等［19-20］在煙霧箱實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲得的結(jié)果，個(gè)別來(lái)自呂子峰等［23］估算的結(jié)果.由于缺乏相關(guān)的FAC系數(shù)或者未測(cè)出相關(guān)污染物，本研究只對(duì)烷烴和苯系物進(jìn)行了相關(guān)討論，具體計(jì)算方法見(jiàn)公式（3）.

式中：SOAi為物種i的SOA生成潛勢(shì)量，mg/km；VOCsi為表示物種i的排放因子，mg/km；FACi為表示物種i的FAC系數(shù).

隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，估算獲得的SOA生成潛勢(shì)大幅度下降，國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ相應(yīng)的SOA生成潛勢(shì)為125.32，48.78，13.23mg/km，估算結(jié)果見(jiàn)圖5.由于反應(yīng)活性較低，烷烴雖然在國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)VOCs質(zhì)量濃度的貢獻(xiàn)為28.29%、27.85%、19.32%，但相應(yīng)對(duì)SOA生成潛勢(shì)的貢獻(xiàn)僅為2.51%、11.94%、10.87%，其余貢獻(xiàn)均來(lái)自苯系物.相應(yīng)的，累計(jì)貢獻(xiàn)大于80%的主導(dǎo)污染物也均為苯系物，其中甲苯的貢獻(xiàn)最高，在不同排放標(biāo)準(zhǔn)下的貢獻(xiàn)為7%～14.3%，這與于艷［10］、Nordin等［26］研究結(jié)果中甲苯對(duì)SOA生成潛勢(shì)的貢獻(xiàn)處于同一水平.

圖5 不同排放標(biāo)準(zhǔn)下輕型汽油車SOA生成潛勢(shì)Fig.5 SOA formation potential from light-duty gasoline vehicles underdifferent emission standards

2.4 速度對(duì)輕型汽油車VOCs排放的影響

圖6為國(guó)Ⅲ汽油車在不同測(cè)試速度下獲得的VOCs排放因子，及其相應(yīng)的OPF和SOA生成潛勢(shì).VOCs是燃油燃燒不完全的產(chǎn)物，低速行駛時(shí)燃燒不充分，導(dǎo)致VOCs排放水平隨測(cè)試車速的升高而降低.從圖中可以看出，當(dāng)測(cè)試車輛運(yùn)行速度增大時(shí)，VOCs排放因子發(fā)生了明顯的下降，20km/h時(shí)的VOCs排放因子為60km/h的2.64倍.當(dāng)運(yùn)行速度由20km/h升至40km/h時(shí)，VOCs排放因子從30.80mg/km下降至14.78mg/km，其中烯烴下降幅度最大61.1%，苯系物下降了57.5%，烷烴下降了32.9%.當(dāng)速度由40km/h升至60km/h時(shí)，烷烴、烯烴及苯系物分別從5.31，3.49，5.94mg/km，下降至4.79，2.66，4.18mg/km.由于隨速度增加下降幅度的不同，測(cè)試車輛不同組分對(duì)排放VOCs的貢獻(xiàn)從大到小排列從芳香烴、烯烴、烷烴變?yōu)橥闊N、芳香烴、烯烴.Wang等［9］在ECE和EUDC循環(huán)下開展的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)車速較高的EUDC循環(huán)下機(jī)動(dòng)車排放的苯系物占比較車速較低的ECE循環(huán)明顯下降，而烷烴的占比上升替代苯系物成為主導(dǎo)污染物.

OFP隨測(cè)試速度的提高而下降，20km/h的OPF為60km/h的2.41倍.當(dāng)車速由40km/h上升至60km/h時(shí)，雖然烯烴的排放因子降低，但是相應(yīng)的OPF卻增大，這主要是因?yàn)樵谒俣壬邥r(shí)，烯烴中MⅠR系數(shù)較高的1-丁烯、反-2-丁烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，造成了烯烴對(duì)OPF的貢獻(xiàn)不降反升.本研究中參與SOA形成的前體物主要為苯系物，隨著車速的升高苯系物排放因子大幅度下降，相應(yīng)SOA的總生成勢(shì)也由20km/h的60.81mg/km下降至60km/h時(shí)的18.72mg/km.

圖6 輕型汽油車不同速度下的VOCs排放因子、O3生成潛勢(shì)和SOA生成潛勢(shì)Fig.6 Emission factors of VOCs、OFP and SOA formation potential from light-duty gasoline vehicles at various speeds

3 結(jié)論

3.1 隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，測(cè)試車輛VOCs排放因子水平呈明顯的下降趨勢(shì)，國(guó)Ⅱ、國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ3種不同排放標(biāo)準(zhǔn)下的排放因子分別為49.62，21.65，6.72mg/km.國(guó)Ⅱ車型VOCs排放因子為國(guó)Ⅲ和國(guó)Ⅳ車型的2.26倍和7.38倍.且不同排放標(biāo)準(zhǔn)下，苯系物均為主要污染物，占到總體VOCs排放的47.43%～60.52%.另一方面車輛的行駛里程也對(duì)其有較大影響，隨著行駛里程的增加，測(cè)試車輛的排放因子也相應(yīng)的提高.

3.2 本研究采用MⅠR系數(shù)法和FAC系數(shù)法來(lái)分別研究輕型汽油車尾氣VOCs在大氣反應(yīng)中對(duì)O3和SOA的貢獻(xiàn)，二者隨排放標(biāo)準(zhǔn)的提高均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，從國(guó)Ⅱ升至國(guó)Ⅳ時(shí)獲得的OPF和SOA生成潛勢(shì)分別從234.14，125.32mg/km降至24.64，13.24mg/km.

3.3 行駛速度對(duì)汽油車VOCs排放因子和成分譜都產(chǎn)生了較大的影響.車速?gòu)?0km/h升至60km/h，VOCs排放因子從30.80mg/km下降至11.64mg/km，各類組分中苯系物下降幅度最大，VOCs中各類組分順序由芳香烴＞烯烴＞烷烴變?yōu)橥闊N＞芳香烴＞烯烴.相應(yīng)的OFP和SOA生成潛勢(shì)也隨車速升高而降低.

［1］ Sartelet K N， Couvidat F， Seigneur C， et al. Ⅰmpact of biogenic emissions on air quality over Europe and North America ［J］. Atmospheric Environment， 2012，53（SⅠ）:131-141.

［2］ Huang Y， Ho S S H， Ho K F， et al. Characteristics and health impacts of VOCs and carbonyls associated with residential cooking activities in Hong Kong ［J］. Journalof Hazardous Materials， 2011，186（1）:344-351.

［3］ Toro M V， Cremades L V， Calbo J. Relationship between VOC and NOx emissions and chemical production of tropospheric ozone in the Aburra Valley/（Colombia） ［J］. Chemosphere， 2006，65（5）:881-888.

［4］ Derwent R G， Jenkin M E， Utembe S R， et al. Secondary organic aerosol formation from a large number of reactive man-made organic compounds ［J］. Scienceof The Total Environment，2010，408（16）:3374-3381.

［5］ 王扶潘，朱 喬，馮 凝，等.深圳大氣中VOCs的二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì) ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2014，34（10）:2449-2457.

［6］ Zheng J， Shao M， Che W， et al. Speciated VOC EmissionⅠnventory and Spatial Patterns of Ozone Formation Potential in the Pearl River Delta， China ［J］. Environmental Science& Technology， 2009，43（22）:8580-8586.

［7］ Huang C， Chen C H， Li L， et al. Emission inventory of anthropogenic air pollutants and VOC species in the Yangtze River Delta region， China ［J］. Atmospheric Chemistryand Physics，2011，11（9）:4105-4120.

［8］ 區(qū)家敏，馮小瓊，劉郁蔥，等.珠江三角洲機(jī)動(dòng)車揮發(fā)性有機(jī)物排放化學(xué)成分譜研究 ［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2014，34（4）:826-834.

［9］ Wang J， Jin L， Gao J， et al. Ⅰnvestigation of speciated VOC in gasoline vehicular exhaust under ECE and EUDC test cycles ［J］. Scienceof The Total Environment， 2013，445:110-116.

［10］ 于 艷，王秀艷，楊 文.天津市機(jī)動(dòng)車二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì)的估算 ［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2015，35（2）:381-386.

［11］ Huang C， Lou D， Hu Z， et al. A PEMS study of the emissions of gaseous pollutants and ultrafine particles from gasoline- and diesel-fueled vehicles ［J］. Atmospheric Environment， 2013，77: 703-710.

［12］ Yao Z， Wu B， Shen X， et al. On-road emission characteristics of VOCs from rural vehicles and their ozone formation potential in Beijing， China ［J］. Atmospheric Environment， 2015，105:91-96.

［13］ Huo H， Yao Z， Zhang Y， et al. On-board measurements of emissions from light-duty gasoline vehicles in three mega-citiesof China ［J］. Atmospheric Environment， 2012，49:371-377.

［14］ Yao Z， Shen X， Ye Y， et al. On-road emission characteristics of VOCs from diesel trucks in Beijing， China ［J］. Atmospheric Environment， 2015，103:87-93.

［15］ 史純珍，張明輝，姚志良.機(jī)動(dòng)車尾氣排放羰基化合物研究進(jìn)展［J］. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)， 2014，（S2）:266-272.

［16］ Cao X， Yao Z， Shen X， et al. On-road emission characteristics of VOCs from light-duty gasoline vehicles in Beijing， China ［J］. Atmospheric Environment， 2016，124:146-155.

［17］ 傅曉欽，翁燕波，錢飛中，等.行駛機(jī)動(dòng)車尾氣排放vocs成分譜及苯系物排放特征 ［J］. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2008，28（6）:1056-1062.

［18］ Carter W. Development of ozone reactivity scales for volatile organic-compounds ［J］. Journal OF The Air &Waste Management Association， 1994，44（7）:881-899.

［19］ Grosjean D. Ⅰnsitu organic aerosol formation during a smog episode -estimated production and chemical functionality ［J］. Atmospheric Environment Part A-General Topics， 1992，26（6）:953-963.

［20］ Grosjean D， Seinfeld J H. Parameterization of the formation potential of secondary organic aerosols ［J］. Atmospheric Environment， 1989，23（8）:1733-1747.

［21］ Platt S M， El Haddad Ⅰ， Zardini A A， et al. Secondary organic aerosol formation from gasoline vehicle emissions in a new mobile environmental reaction chamber ［J］. Atmospheric Chemistry and Physics， 2013，13（18）:9141-9158.

［22］ Chirico R， Decarlo P F， Heringa M F， et al. Ⅰmpact of aftertreatment devices on primary emissions and secondary organic aerosol formation potential from in-use diesel vehicles: results from smog chamber experiments ［J］. Atmospheric Chemistryand Physics， 2010，10（23）:11545-11563.

［23］ 呂子峰，郝吉明，段菁春，等.北京市夏季二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì)的估算 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2009，30（4）:969-975.

［24］ 鄭 玫，閆才青，李小瀅，等.二次有機(jī)氣溶膠估算方法研究進(jìn)展［J］. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2014，34（3）:555-564.

［25］ Plaza J， Gomez-Moreno F J， Nunez L， et al. Estimation of secondary organic aerosol formation from semicontinuous OC-EC measurements in a Madrid suburban area ［J］. Atmospheric Environment， 2006，40（6）:1134-1147.

［26］ Nordin E Z， Eriksson A C， Roldin P， et al. Secondary organic aerosol formation from idling gasoline passenger vehicle emissions investigated in a smog chamber ［J］. Atmospheric Chemistry and Physics， 2013，13（12）:6101-6116.

Emission characteristics and chemical reactivity of volatile organic compounds from light-duty gasoline vehicles.

YAO Sen， WEI Wei*， CHENG Shui-yuan*， WANG Gang， ZHANG Hang-yu， CHEN Guo-lei （Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control， Beijing University of Technology， Beijing 100124， China）. China Environmental Science， 2016，36（10）：2923～2929

The VOCs samples emitted from light-duty gasoline vehicles ranging from China II to China IV was collected by portableemission measurement system （PEMS）. Alkanes， alkenes and aromatics in the exhaust were analyzed using GC-MS and GC-FID. Results demonstrated that the emission reductions of VOCs from light-duty gasoline vehicles had been achieved as the control technology become more rigorous， China II， China III and China IV vehicles were 49.62，21.65 and 6.72mg/km， respectively. Aromatics were the dominant VOCs with weight percentages of 47.43%～60.52%. The ozone formation potentials and SOA formation potential for different emission standards were 24.64 ～ 234.14mg/km and 13.24 ～125.32mg/km. Driving speeds also influenced the VOCs emissions from the tested China III vehicles， the VOCs emission factors， ozone formation potential （OFP） and SOA formation potential from light-duty gasoline vehicles were dropped with the increase of the speed.

light-duty gasoline vehicles；ozone formation potential；SOA

X734.2

A

1000-6923（2016）10-2923-07

姚 森（1990-），男，河南周口人，博士研究生，主要從事大氣環(huán)境規(guī)劃與管理方面的研究.

2016-02-24

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（91544232）；國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201409006）；北京市科技計(jì)劃課題資助項(xiàng)目（Z141100001014002）

* 責(zé)任作者， 魏巍， 副研究員， weiwei@bjwt.edu.cn；程水源， 教授，chengsy@bjut.edu.cn