二维多轴差分吸收光谱（2D-MAX-DOAS）技术作为一种光学遥测方法，通过采集不同方位角和仰角下的太阳散射光，反演大气中多种气态污染物的空间分布特征，该方法已成为大气探测的有力手段之一。当前，臭氧及其前体物（NOx和VOCs）的相互作用成为空气质量调控研究的热点之一，中科院合肥研究院安光所谢品华研究员课题组将2D-MAX-DOAS等立体监测技术应用到臭氧及其前体物控制研究领域，能够从污染时空演化和传输视角揭示区域臭氧污染成因和主控因子，从而推进大气防控政策更加科学、精准地制定。相关研究成果发表在国际学术期刊Science of the Total Environment上。
研究团队基于2D-MAX-DOAS和激光雷达在探测大气污染物空间信息方面的优势，于2020年9月在合肥市开展了大气关键污染物梯度探测和臭氧成因研究。研究了不同先验廓线型（指数型、高斯型和玻尔兹曼型）对2D-MAX-DOAS反演气体廓线的影响；并针对合肥市夏秋季典型臭氧污染过程，通过2D-MAX-DOAS获得的HCHO/NO2的空间浓度比值与臭氧的关系分析，揭示了对流层底层（< 2km）影响O3形成的主控因子空间特征，即：VOCs (地表)-NOx (0.4 km)-混合控制区 (1.0 km) -VOCs (1.6 km)。发现当臭氧浓度剧烈升高时，VOCs控制区占比扩大且合肥市区方向的敏感区域出现了强烈变化（NOx-limited→VOCs-limited）。考虑2 km高度内臭氧主控因子的影响，根据HCHO/NO2与ΔO3变化关系分析，大气中HCHO/NO2控制在5.50左右时臭氧可得到较好的控制效果（ΔO3≈-5 ppb）。该项研究对大气臭氧污染防治具有一定指导意义。
以上研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和区域创新发展联合基金等项目的资助。
链接: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153425
大气臭氧及其前体物立体探测及分析
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