1.1目的及意义

挥发性有机物( VOCs)是大气中的重要痕量组分，具有较强的光化学反应活性。作为臭氧、二次有机气溶胶（SOA）及细颗粒污染的共同重要前体物，VOCs在城市光化学烟雾和灰霾等污染过程中起着重要作用^[1]。当大气VOCs浓度过高时，会导致过敏性肺炎、神经机能失调以及痴呆，长时间在无保护措施的情况下暴露于高VOCs中，甚至会提高癌症和白血病的发病概率，对人体健康带来极大危害。传统的VOCs排放量估算是以大量的实地调研为基础进行的，在耗费大量财力物力的同时，也面临着时间跨度长，空间特征不明显等问题。遥感作为大面积区域监测的重要手段，可以高时空分辨率地获取植被覆盖和地物分布信息，弥补地面工作缺陷，为解决上述问题提供了一种全新的思路。基于成熟的估算模型，结合实时的卫星遥感观测数据和站点实测数据等多元数据，实时估算VOCs排放总量，讨论区域VOCs排放量时空分布，向决策者制定相应措施提供科学有效的依据，有重要的现实意义和较强的应用价值。

按照排放来源，VOCs的种类可以划分为人为源VOCs（AVOCs）和天然源VOCs（BVOCs）。大量研究表明，全球范围的天然源VOCs排放量是VOCs排放量的主体。但是随着人类经济社会的发展，人为源VOCs的排放日益显著，逐渐成为了发达区域差异的主要原因，也使得区域的总VOCs排放量估算愈加复杂。一般而言,不同的区域有着独特的VOCs排放特征和分布规律，受到不同因素的影响。探究区域VOCs的长时间序列变化趋势，厘清自然和人为等多方因素对VOCs时空分布的影响，有利于对 VOC 重点排放方式的识别和重点排放源的筛选，进而对 VOC 排放的控制以及大气污染防治工作提供技术支持。

1.2国外研究进展

自从1940年美国洛杉矶发生的人类历史上首次VOCs参与引发的光化学烟雾事件以来，以VOCs排放估算及防治为方向的研究内容成了大气环境的核心课题之一。随着有机化学前沿研究的蓬勃发展，基于各种类VOCs生化特性的实验室提取方法被不断完善，为区域VOCs监测与防控研究打下了坚实的基础。

VOCs种类繁多且各成份寿命长短不一，在两大类VOCs中，人为排放的VOCs组成最为复杂，来源于工业排放、交通排放、农业排放、生活排放和生物质燃烧等。而植物排放的VOCs较为单一，主要包括异戊二烯、萜类、烷烃类、烯烃类、醇类和酸类^[2,3]。根据详细的可挥发性有机物种类，早期的国外学者从地面出发，发展了“自下而上”的估算方法。这种方法从地面的排放源出发，构建相应的排放模型，进而估算VOCs排放总量。Palmer、Abbot和Millet等人研究异戊二烯的化学反应机理，发现夏季北美洲的HCHO柱增强主要来自生物异戊二烯的氧化，可以定量地用于估算异戊二烯排放，具有40％的不确定性^[4-6];Streets等人通过国家统计数据，结合实际调研的各类排放因子，构建了东亚和南亚地区的人为VOCs排放清单^[7]。虽然这类方法有着明确清晰的运行机理，较为精确估算准确度，但同时也有着空间特征不明显的弊端，在效率方面也有待进一步提升。

随着航天技术和星载高光谱技术的成熟，部分国外学者另辟蹊径，从天空的角度，发展了“自上而下”的估算方法。这种方法从卫星遥感出发，利用VOCs与其他大气成分的相关性，构建合适模型，进而估算VOCs排放总量。Fu等人利用GOME-HCHO数据，结合GEOS-Chem大气传输模型，构建了甲醛与人为源VOCs排放量的经验模型，估算了亚洲地区的人为源排放VOC^[8]；Shim等人对GOME-HCHO数据进行了反向分析,估算了世界八个地区的生物异戊二烯排放，并得出的全球生物异戊二烯排放量为570 Tg C yr -1^[9]；zhu等人以OMI-HCHO数据为限制，估算了城市人为源排放VOC^[10]；Guenther等人结合卫星衍生的土地覆盖信息和区域排放数据，构建了生物机理模型，估算了中国东北部BVOCs排放总量^[11,12]。在各国研究员的共同努力下，这类方法正慢慢走向成熟。

1.3国内研究进展

中国大区域VOCs排放估算与防治研究起步较晚，基本处于VOCs排放清单研究阶段。许多学者结合中国各地区实际情况，分别从VOCs排放源和VOCs排放机理出发，探究了不同城市的VOCs排放规律。

Bo Yu等人从中国年鉴和相关的研究中收集相关数据，先后建立了1978－2008 年期间和2008－2012 年的排放清单，发现了工业过程、运输过程和溶剂利用是 VOCs 排放的主要来源^[13]；夏思佳等人基于江苏省运输、工业等活动水平数据，引入生物质燃烧源，建立江苏省分市、分行业、分物种人为源 VOCs 排放清单^[14]。韩丽等人采用排放因子法将 VOCs 人为源进行分类建立 2011年四川省 VOCs 排放清单^[15]；赵静白等人通过大量的调研实验，利用G93算法，测算了生物排放异戊二烯等VOC的生物排放因子，成为了国内多数自然VOC排放清单的基础标准参考^[16]。