大气中的二次有机气溶胶（SOA）是挥发性有机物（VOCs）大气氧化的产物，是城区、郊区及偏远地区大气细颗粒物（PM2.5，空气动力学直径小于2.5 μm的颗粒）的重要组成部分。它是数千种物理化学性质不同的有机组分的集合体，其中绝大多数具有致癌、致畸和致突变性，对人体健康有严重危害。除此之外，二次有机气溶胶还和能见度降低、光化学烟雾、酸沉降、气候变化等局地、区域乃至全球尺度的环境问题相关，日益引起学术界、公众以及世界各国政府的高度重视。

自20世纪80年代开始，随着国民经济的高速发展和能源、工业、交通等活动的日益频繁，我国的大气污染类型逐渐由单一的煤烟型污染向以城市群为中心的区域复合型污染转变。复合型污染的最终结果是二次污染物，尤其是以二次有机气溶胶为代表的细颗粒大量增加、大气氧化性增强。与其他国家相比，我国城市细颗粒物污染形势十分严峻。

2003年～2012年全国113个环保重点城市空气质量达标情况

2012年全国120个城市各首要污染物及空气质量为优的天数比例

2000年至今的空气质量监测数据表明，虽然经过了多年、多阶段的大气污染控制，全国重点城市空气质量达标的比例有所上升，但大多数城市空气质量仍没能达到国家环境空气质量标准，而可吸入颗粒物几乎是所有这些城市的首要污染物。此外，我国城市有机气溶胶含量高，约占到PM2.5质量浓度的三分之一，呈现出有机颗粒物污染严重的特征。这些都表明对颗粒物污染的控制，尤其是有机气溶胶污染的控制，将是我国绝大多数城市目前和未来一个相当长时期内大气污染控制的重点和难点。

虽然二次有机气溶胶逐渐成为大气化学领域的研究热点，但由于其成分和生成机理复杂、影响因素众多、大气含量低、分析检测困难，也成为大气化学领域的研究难点。目前，我国针对二次有机气溶胶的研究甚少，研究工具、研究方法等也尚未形成系统。而作为我国城市大气细颗粒物最重要的组成之一，二次有机气溶胶污染的控制对细颗粒物的控制至关重要。在这样的背景下，研究二次有机气溶胶的大气污染特征、形成机制，并对其进行实验室和模型模拟十分必要。

SOA的研究方法

SOA的研究方法包括外场观测研究、实验室（烟雾箱）模拟研究和模型模拟研究等。

• 外场观测是指在所研究的地区通过实地布点、采样或直接测量的办法取得SOA数据，是了解SOA时空分布和变化规律最直接的手段。

• 实验室模拟研究通常利用烟雾箱进行，主要研究SOA的形成机理、影响因素以及为SOA模型研究提供基础数据。

• 模型模拟主要基于实验室研究结果，利用计算机模拟VOCs物种在大气中形成SOA的过程。

表  几种模拟SOA生成的大气化学机理比较

清华大学环境科学与工程系（环境学院的前身）从2003年开始合作开展对大气二次有机气溶胶的研究。研究针对我国颗粒物污染，尤其是二次粒子污染严重的特征，综合运用外场观测、烟雾箱实验和模型模拟等手段，重点考察高浓度的颗粒物对大气光化学反应生成二次有机气溶胶的影响。首先，以外场观测积累的颗粒物、挥发性有机物等数据为基础，研究了典型地区北京的二次有机气溶胶大气污染特征，并指认了对其生成贡献较大的挥发性有机物物种，为后续烟雾箱实验提供依据。其次，利用烟雾箱实验系统，重点考察了各主要前体物的二次有机气溶胶生成潜势，并在此基础上研究了无机颗粒对二次有机气溶胶生成的影响。最后，在二次有机气溶胶的箱式模型和大尺度空气质量模型中分别引入实验室研究的量化结果，并对模拟结果进行了评价。

北半球一些城市中心（蓝色）、城市下风向（黑色，城市下风向160 km以内）和偏远地区（紫色，城市下风向160 km以外）PM1的平均质量浓度及化学组成。北京的PM1浓度（71 μg/m3）远高于其他城市和地区，是世界上空气污染严重的特大型城市之一。

作为上述研究的承担者，我们深悉信息的交流与分享是促进科学研究进步与发展的动力，我们有责任将目前国内外二次有机气溶胶的研究进展和我们积累的成果与方法进行发表，供二次有机气溶胶外场观测、实验室模拟和模型模拟的研究者以及二次有机气溶胶污染控制的决策者参考，并向同行专家求教。

《大气二次有机气溶胶污染特征及模拟研究》全书共分为13章，从外场观测、实验室研究、模型模拟三个角度展开，主要内容包括二次有机气溶胶的研究意义和方法、大气污染特征、烟雾箱实验技术和结果、箱式模型模拟以及大尺度空气质量模型的模拟等。在编写上既考虑了专业研究人员的需要，又考虑了普通读者的需求。全书力图将二次有机气溶胶的理论研究与其控制决策相关联。

大气二次有机气溶胶的相关研究是大气环境化学研究的热点和难点，涉及多学科的复杂问题。愿本书的出版对读者了解二次有机气溶胶污染的形成规律和控制途径有所帮助，并进一步推动该方向的研究和技术发展。

本文由刘四旦摘编自郝吉明、吕子峰、楚碧武、武山、赵喆等著《大气二次有机气溶胶污染特征及模拟研究》一书郝吉明撰写的前言，标题为编者所加。

二次有机气溶胶是大气颗粒物的主要成分之一，对人体健康、空气质量、气候变化等都有严重影响。《大气二次有机气溶胶污染特征及模拟研究》系统地阐述了二次有机气溶胶的概念、形成机制、影响因素、研究方法及模型模拟等。基于外场观测的颗粒物、挥发性有机物等数据，本书研究了典型地区北京的二次有机气溶胶大气污染特征，指认了对二次有机气溶胶生成贡献大的挥发性有机物物种；利用烟雾箱实验系统，考察了二次有机气溶胶各主要前体物的气溶胶生成潜势，研究了无机颗粒物对二次有机气溶胶生成的影响规律；构建了甲苯光氧化生成二次有机气溶胶的箱式模型，分别在箱式模型和大尺度的空气质量模型中引入烟雾箱实验量化结果，并对模拟结果进行了评价。

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