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两种新HONO潜在来源对于提升华北地区夏季臭氧及细颗粒物模拟性能的评估

HONO,WRF-Chem模式

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.6 大气氧化性的来源、演变及环境影响

众所周知，大部分大气细颗粒物（PM2.5）和绝大多数的地表臭氧（O3）来源于光化学二次形成，使得中国区域空气质量趋于恶化。由羟基自由基（OH）所引发的光化学反应在二次PM2.5和O3的形成中起着至关重要的作用，但是目前的化学传输模型（CTMs）普遍低估了OH自由基水平，因为大气亚硝酸气体（HONO）被认为是中国污染地区的主要OH源，而在污染区地区，HONO仍存在着日间未知来源。

我们在WRF-Chem中添加了两个新HONO未知来源。第一个HONO未知源参数化：通过烟雾箱模拟探究，我们发现HONO形成速率与HNO3形成速率呈现线性相关，初步猜测可能有部分均相反应形成的HNO3最终会转化为HONO，为表达这样一种反应，本研究在WRF-Chem气溶胶反应模块中加入了该未知源。第二个HONO未知源参数化：通过烟雾箱模拟研究,我们发现NO存在额外暗反应氧化机制，为表达这样一种反应，本研究在WRF-Chem均相反应模块修改了NO3自由基与NO的反应，使其有额外2%的HONO形成。通过DFT计算证明该反应也是合理的。

将两种新潜在HONO源（NOx日间和夜间的光敏及非均相氧化还原过程）的经验参数进一步与WRF-Chem模式耦合之后，能够很好地重现两站点HONO水平，特别是在日间。进一步的模拟对比结果显示，新HONO潜在来源能够有效提升日间最大OH自由基模拟浓度50%（与不考虑HONO源对比），最大8小时臭氧浓度（MDA8）的2017-2018年的观测与模拟之间的差距显著变小。本研究两种潜在HONO来源均为经验参数，尚未确定明确的化学反应级数以及化学反应过程。需要进一步明确其显示参数化。