第八届青年地学论坛

获取对流层底部大气中臭氧及前体物的垂直观测数据是深入解析区域臭氧污染形成机制一个的重要前提，但目前其垂直观测信息仍然较少，难以满足研究需求。基于此，本研究以高塔平台为依托，在不同高度上搭建采样管路，在地面站点配备多种在线分析仪器，循环测量不同高度样气，获取臭氧及其前体物的高时间分辨率垂直梯度观测数据。为获取可靠的观测数据，本研究首先对臭氧（O₃）、氮氧化物（NOx）和各类VOCs组分在400m采样管路中的驻留时间和设备采样响应时间进行实验测试与计算分析；结合使用大气化学盒子模式，对各类组分在采样管路中的化学损耗进行量化评估。此外，为验证所设计梯度观测系统和观测方案在实际环境大气中的应用效果，本研究于2021年相继在深圳石岩气象梯度观测塔、中科院大气物理研究所铁塔（北京）和石家庄电视铁塔等三个高塔上搭建采样管路，使用采样泵同时对不同高度采样管路持续抽气，在地面观测站点配置自主设计的多通道电磁阀控制系统，实现分析仪器对不同高度管路的循环测量，获取O₃、NOx、VOC等大气组分的高时间分辨率（10s）垂直梯度观测数据。实验和计算结果表明，O₃、NOx、各类VOCs组分和温室气体组分在400m采样管路中未出现明显损耗，但是由于不同VOCs组分在环境大气中的饱和蒸气压不同，导致其在管路中的延迟时间不同（5~600s），但总体能够满足观测需求。对于臭氧和NOx观测数据来说，由于NO对臭氧的滴定消耗，采样管路对Ox和NOx浓度的垂直梯度观测数据更加有效。此外，3次外场观测表明，该垂直梯度观测系统能够有效获取臭氧及其关键前体物浓度的高时间分辨率垂直梯度观测数据。

臭氧,垂直观测,管路评估,高塔,挥发性有机物