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挥发性有机物（VOCs）在成都平原夏季非城市和冬季城市/郊区污染中起关键前体作用。研究通过多站点同步观测及PMF源解析发现，夏季Deyang以丙酮为主（25.9%），Chengdu以邻苯二甲烯烃为主（26.7%），Meishan以异戊二烯为主（28.8%）；冬季两城均以机动车排放为主（Deyang 21.6%，Chengdu 22.9%）。基于二次污染物生成潜力的关键物种差异，提出分季节分场景的VOCs控制策略。
Xudong Zheng|Jie Ren|Guiying You|Shaodong Xie
北京大学环境科学与工程学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京，100871，中国
摘要
成都平原的非城市地区夏季持续遭受臭氧污染，而城市和郊区地区冬季则出现严重的颗粒物污染。挥发性有机化合物（VOCs）是这些污染物的关键前体。然而，这些地区VOCs的特性和来源仍不清楚。本研究在中国成都平原的三个非城市地区测量了夏季的VOC浓度，并在其中一个城市地区和一个郊区地区测量了冬季的VOC浓度。夏季，德阳的总VOC浓度为37.63 ppbv，高于成都的33.42 ppbv和眉山的25.17 ppbv，但低于冬季德阳的85.52 ppbv和成都的63.45 ppbv。夏季，德阳的主要VOC种类是丙酮，成都的是m,p-二甲苯，眉山的是异戊二烯；而冬季，德阳的主要VOC种类是乙炔，成都的是乙烷。夏季的正矩阵分解（PMF）源解析表明，德阳的主要来源是化学原料生产（25.9%），成都的是油气蒸发（26.7%），眉山的是生物源排放（28.8%）。冬季，德阳和成都的主要VOC来源都是车辆尾气（21.6%和22.9%）。根据驱动二次污染物形成的关键VOC种类，提出了针对性的控制策略。这些结果为成都平原的VOC源控制措施提供了区域和季节性的指导。
引言
成都平原位于中国西南部的四川盆地西部，以密集的人为活动为特征。该地区非城市地区夏季持续遭受臭氧污染（Edwards等人，2014年；Ren等人，2024年；Sillman等人，1990年；Zheng等人，2025年），而城市和郊区地区冬季则出现严重的颗粒物污染（Xiao等人，2021年）。挥发性有机化合物（VOCs）是臭氧和颗粒物形成的关键前体（Seinfeld和Pandis，2016年；Zhang等人，2023a；Zhang等人，2023b；Zheng等人，2023年；Zheng和Xie，2025年）。因此，了解夏季非城市地区以及冬季城市和郊区地区VOCs的特性和来源对于有效的污染控制至关重要。
以往的研究主要调查了成都城市地区的VOC特性（表S1）和来源（表S2）。表S1显示，2012年至2019年间VOC浓度范围约为10-110 ppbv（Chen等人，2022年；Deng等人，2019年；Kong等人，2023年；Li等人，2014年；Simayi等人，2020年；Song等人，2019年；Song等人，2018年；Song等人，2022年；Tan等人，2020a；Tan等人，2020b；Tan等人，2018年；Wang等人，2023b；Xiong等人，2021年；Chen等人，2021年），没有明显的下降趋势。这表明成都平原的VOC排放尚未得到有效控制。表S2列出了成都平原的来源因素和贡献，包括车辆尾气和汽油蒸发（13.1%-45%）、燃烧源（12.1%-27.8%）、溶剂使用（8.9%-26%）、生物源（5.3%-9%）以及工业生产（6.2%-26.4%）（Chen等人，2022年；Kong等人，2023年；Li等人，2014年；Simayi等人，2020年；Song等人，2018年；Tan等人，2020a；Tan等人，2020b；Wang等人，2023b；Xiong等人，2021年）。
夏季非城市地区和冬季郊区/城市地区的VOC组成和来源贡献存在差异。首先，工业/郊区地区的平均总VOC（TVOCs）浓度为45.2 ppbv，高于城市地区的17.4 ppbv和背景地区的7.7 ppbv（Mu等人，2022年），城市地区的浓度大约是农村地区的两倍（Kumar等人，2018年；Tang等人，2008年）。冬季成都的TVOC浓度为53.3 ± 19.5 ppbv，约为夏季的26.8 ± 14.9 ppbv的两倍（Xiong等人，2021年）。夏季，氧化型VOC（OVOCs）浓度高于冬季（Zhang等人，2025年；Zhou等人，2025年），而冬季非甲烷烃浓度较高（Li等人，2025年）。这些地区的主要VOC种类也有所不同，例如城市地区为丙烷，农村地区为乙炔（Mu等人，2022年）。
其次，在农村地区，环境中的VOC主要来自生物源和燃烧源（Sindhu等人，2023年；Yang等人，2018年）或车辆尾气（Liu等人，2021年）。在郊区地区，主要VOC来源是工业排放、生物质燃烧和车辆尾气（Shi等人，2022年；Wang等人，2023a）。在城市地区，车辆尾气和汽油蒸发占主导地位（Cui等人，2022年；Zheng等人，2023年）。夏季，在较强的太阳辐射和较高温度下，生物活动更为活跃（Guenther等人，1993年；Zeng等人，2025年），并通过光化学氧化更容易形成二次OVOCs（如醛类和酮类）（de Gouw等人，2018年）。冬季，整个成都平原的生物质燃烧排放量增加（Hu等人，2016年；Yang等人，2012年）。然而，由于缺乏对这些环境的同时观测数据，阻碍了区域特定控制策略的制定。
本研究于2019年8月至9月夏季在德阳农村、成都郊区和眉山森林地区测量了环境中的VOC浓度，并于2021年12月至2022年1月在德阳郊区和成都城市地区进行了测量。利用观测到的浓度和正矩阵分解（PMF）模型，我们分析了VOC的组成并量化了其对TVOC浓度的贡献。基于对夏季臭氧形成潜力（OFP）和冬季二次有机气溶胶形成潜力（SOAP）有显著贡献的关键VOC种类，提出了针对性的控制策略。我们的目标是探索中国成都平原五个采样点VOC的特性和来源。
章节片段
现场测量
在中国成都平原分布着五个监测站点（图1和S1-S2）。夏季的测量地点包括：（i）德阳贵红村（104°12’ E, 31°1’ N；以下简称德阳农村），靠近稻田；（ii）成都黄珏树社区（103°51’ E, 30°24’ N；成都郊区），靠近湿地公园；以及（iii）眉山竹林湿地公园（103°49’ E, 29°48’ N；眉山森林），靠近竹林。2019年，成都的机动车数量接近600万辆。
挥发性有机化合物的化学组特性
夏季德阳的总VOC浓度为37.63 ppbv，高于成都的33.42 ppbv和眉山的25.17 ppbv（图2和S5）。冬季德阳的总VOC浓度为85.52 ppbv，成都为63.45 ppbv。后者的浓度高于2018年冬季成都的54.17 ppbv（Xiong等人，2020年）。总体而言，冬季的总VOC浓度高于夏季。本研究中报告的（表S1）和测量的成都平原VOC浓度
结论
成都平原夏季非城市地区持续遭受臭氧污染，而冬季城市和郊区地区则经常出现严重的颗粒物污染。VOCs是这些污染物的关键前体。本研究于2019年8月8日至9月14日夏季在德阳农村、成都郊区和眉山森林地区进行了在线VOC观测，并于2021年12月18日至2022年1月21日冬季在德阳郊区和成都城市地区进行了观测。利用地表VOC浓度数据
CRediT作者贡献声明
Xudong Zheng：撰写——原始草稿，可视化，验证，方法学，调查，正式分析，数据管理，概念化。Jie Ren：数据管理。Guiying You：数据管理。Shaodong Xie：资金获取
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2023YFC3709302）的支持。
